第4期 郭宇峰等：预氧化在攀枝花钛铁矿固态还原过程中的作用 ,415. 5 o-FeTio,T-Fe,Ti,O.a-Tio v-Fe0. u-Fe,TiO 80H 6000 200℃ 75 5 1100℃ 1000 65 300 900℃1 是攻a是火思只地 60 8O0℃TyI段人灯其”义及双a 20040060080010001200 700℃ 温度 600℃ 图2预氧化温度对还原产物金属化率的影响 Fig 2 Effect of pre oxiation temperature on the metallization rate of 10 20 30 40 50 60 70 reduction products 20 图4不同温度下预氧化矿物的X射线衍射图 80 Fig 4 X-may diffraction pattems of pre oxidation pmducts at different temper虹Es 754 矿相消失，出现了三价铁板钛矿(FeTD)的特征衍 射峰.由此可以推测此时发生了如下反应： Fe03十TD2=FeTD5 (3) 10叶 当温度升到900℃时，预氧化产物中假金红石 相的特征衍射峰强度明显减弱，三价铁板钛矿相的 特征衍射峰强度显著增强，由此可以推测，此时已 10 1520253035 时间/min 开始发生了假金红石的分解反应： 图3预氧化时间对还原产物金属化率的影响 FeTiO=Fe TDs+2TO2 (4) Fig 3 Effect of pre oxiation tmne on the metallization rate of meduc- 随着温度的进一步提高，预氧化产物中没有再 tion products 出现新的物相，只是假金红石、金红石和赤铁矿相的 的后续还原；但从预氧化条件对还原影响的结果来 特征衍射峰强度不断减弱，三价铁板钛矿相的特征 看，预氧化温度对还原的影响相对于预氧化时间而 衍射峰强度不断增强，当温度升到1000℃时预氧 言，更为显著 化产物中的假金红石相消失，当温度升到1200℃时 2.2预氧化过程中矿物的物相变化 预氧化产物中的赤铁矿相消失，这应是反应(3)和 实验采用X射线衍射(XRD)对未预氧化矿在 (4)进一步发展的结果 氧化过程中的物相组成进行分析，图4为未预氧化 随着预氧化温度的升高，未预氧化矿在氧化过 矿在空气条件下以300℃·h的速率升温到不同温 程中经历了由钛铁矿到假金红石、赤铁矿和金红石， 度后所得产物的XRD图， 再由假金红石分解，赤铁矿和金红石化合形成三价 由图4可见，当温度升到600℃时，预氧化矿的 铁板钛矿的物相变化过程， 主要物相为钛铁矿(FTD3),同时有少量假金红石 2.3预氧化过程中矿物的显微结构变化 (FeTO,)、金红石(TD2)和赤铁矿(FeO3)相出 未预氧化矿在氧化过程中产物的物相变化研究 现，由此可以推测此时发生了如下反应： 表明，预氧化过程中形成了假金红石、三氧化二铁、 12eTD3+302=2Fe03+4FeTB0g(1) 金红石和三价铁板钛矿等新的物相，这一过程可能 2FeTD3+1/202=Fe03+2T02(2) 会导致原有矿物结构发生破坏，为证实这一推测， 当温度升到700℃时，预氧化产物中没有出现 对预氧化矿的显微结构进行了研究， 新的物相，只是假金红石、金红石和赤铁矿相的特征 图5为未预氧化矿及其在空气条件下以 衍射峰强度有所增强，钛铁矿的特征衍射峰强度明 300℃·h的速率升温到不同温度后所得产物的显 显减弱。当温度升到800℃时，预氧化产物中钛铁 微结构第 4期 郭宇峰等： 预氧化在攀枝花钛铁矿固态还原过程中的作用 图 2 预氧化温度对还原产物金属化率的影响 Ｆｉｇ．2 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ 图 3 预氧化时间对还原产物金属化率的影响 Ｆｉｇ．3 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎｔｈｅｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｒｅｄｕｃ- ｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ 的后续还原；但从预氧化条件对还原影响的结果来 看‚预氧化温度对还原的影响相对于预氧化时间而 言‚更为显著． 2∙2 预氧化过程中矿物的物相变化 实验采用 Ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）对未预氧化矿在 氧化过程中的物相组成进行分析．图 4为未预氧化 矿在空气条件下以 300℃·ｈ —1的速率升温到不同温 度后所得产物的 ＸＲＤ图． 由图 4可见‚当温度升到 600℃时‚预氧化矿的 主要物相为钛铁矿 （ＦｅＴｉＯ3）‚同时有少量假金红石 （Ｆｅ2Ｔｉ3Ｏ9）、金红石 （ＴｉＯ2 ）和赤铁矿 （Ｆｅ2Ｏ3 ）相出 现．由此可以推测此时发生了如下反应： 12ＦｅＴｉＯ3＋3Ｏ2 2Ｆｅ2Ｏ3＋4Ｆｅ2Ｔｉ3Ｏ9 （1） 2ＦｅＴｉＯ3＋1／2Ｏ2 Ｆｅ2Ｏ3＋2ＴｉＯ2 （2） 当温度升到 700℃时‚预氧化产物中没有出现 新的物相‚只是假金红石、金红石和赤铁矿相的特征 衍射峰强度有所增强‚钛铁矿的特征衍射峰强度明 显减弱．当温度升到 800℃时‚预氧化产物中钛铁 图 4 不同温度下预氧化矿物的 Ｘ射线衍射图 Ｆｉｇ．4 Ｘ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ 矿相消失‚出现了三价铁板钛矿 （Ｆｅ2ＴｉＯ5）的特征衍 射峰．由此可以推测此时发生了如下反应： Ｆｅ2Ｏ3＋ＴｉＯ2 Ｆｅ2ＴｉＯ5 （3） 当温度升到 900℃时‚预氧化产物中假金红石 相的特征衍射峰强度明显减弱‚三价铁板钛矿相的 特征衍射峰强度显著增强．由此可以推测‚此时已 开始发生了假金红石的分解反应： Ｆｅ2Ｔｉ3Ｏ9 Ｆｅ2ＴｉＯ5＋2ＴｉＯ2 （4） 随着温度的进一步提高‚预氧化产物中没有再 出现新的物相‚只是假金红石、金红石和赤铁矿相的 特征衍射峰强度不断减弱‚三价铁板钛矿相的特征 衍射峰强度不断增强．当温度升到 1000℃时预氧 化产物中的假金红石相消失‚当温度升到 1200℃时 预氧化产物中的赤铁矿相消失‚这应是反应 （3）和 （4）进一步发展的结果． 随着预氧化温度的升高‚未预氧化矿在氧化过 程中经历了由钛铁矿到假金红石、赤铁矿和金红石‚ 再由假金红石分解‚赤铁矿和金红石化合形成三价 铁板钛矿的物相变化过程． 2∙3 预氧化过程中矿物的显微结构变化 未预氧化矿在氧化过程中产物的物相变化研究 表明‚预氧化过程中形成了假金红石、三氧化二铁、 金红石和三价铁板钛矿等新的物相‚这一过程可能 会导致原有矿物结构发生破坏．为证实这一推测‚ 对预氧化矿的显微结构进行了研究． 图 5为 未 预 氧 化 矿 及 其 在 空 气 条 件 下 以 300℃·ｈ —1的速率升温到不同温度后所得产物的显 微结构． ·415·