第11期 陈德胜等：钒钛磁铁精矿直接还原反应行为及其强化还原研究 ·1333· 100 100 80 60 80 70 20 609i0t立13141516 1 900 1000110012001300 碳铁摩尔比 图3碳铁摩尔比对金属化率的影响 图1还原温度对金属化率的影响 Fig.3 Effect of the molar ratio of C to Fe on the metallization Fig.1 Effect of reduction temperature on the metallization degree degree 产物发生严重的烧结行为，从还原动力学角度分析， 且增加幅度很大；当碳铁摩尔比为1.3时，金属化率 反应温度过高可能会抑制反应物内碳气化反应的内 基本达到最大值：继续增加配碳量金属转化率增加 扩散过程，从而影响还原反应的进程，因此还原温度 不明显.因此碳铁摩尔比选1.3较为适宜 选1200℃较为适宜. 2.5铁直接还原行为的研究 2.3还原时间对金属化率的影响 为研究钒钛磁铁精矿中铁的直接还原行为，取 在还原温度为1200℃、碳铁摩尔比为1.3的实 不同还原温度的反应产物，利用XRD对反应产物进 验条件下，研究了还原时间对金属化率的影响，结果 行物相分析，采用偏光显微镜观察反应产物形貌 如图2所示. 图4是碳铁摩尔比为1.3、还原时间为120min时不 100 同还原温度产物的XRD图，图5是碳铁摩尔比为 1.3、还原温度为1200℃以及还原时间为120min时 产物显微结构图 ◇FeTi0,+F0eFe◆Fe.TiO,+FeTi0,vF,0,CsT0 10088+:。” 80120160 200 t/min w发永广 又又又 图2还原时间对金属化率的影响 m 800,℃ Fig.2 Effect of reduction time on the metallization degree 4义又 从图2可以看出：金属化率在反应进行的前90 原矿 min内随还原时间的延长而增加，几乎呈线性增长 30 0 506070 80 28r9 趋势，还原90min时金属化率达80.0%左右：继续 图4不同还原温度产物的XRD谱 延长还原时间，金属化率增加速度变缓慢；还原120 Fig.4 XRD patterns of the prepared samples obtained at different re- min时金属化率基本达到最大值，为84.5%；延长还 duction temperatures 原时间至l80min,金属化率稍有降低.因此还原时 间选120min较为适宜. 从图4可以看出：随着还原温度的增加，还原温 2.4碳铁摩尔比对金属化率的影响 度为1000℃时开始出现单质Fe,随后Fe,0,相明显 在还原温度为1200℃、还原时间为120min的 减少，单质Fe相明显增加；还原温度为1200℃时， 实验条件下，研究了碳铁摩尔比对金属化率的影响， 高铁板钛矿(Fe,TiO,)开始形成，这主要是因为发生 结果如图3所示. 了如下反应的结果 由图3可以看出：碳铁摩尔比小于1.3时，随着 FeTiO3 +C=Fe+TiO,+CO (2) 碳铁摩尔比的增加，金属化率基本呈线性趋势增加， Fe2O3 +TiO2=Fe2 TiOs (3)第 11 期 陈德胜等: 钒钛磁铁精矿直接还原反应行为及其强化还原研究 图 1 还原温度对金属化率的影响 Fig． 1 Effect of reduction temperature on the metallization degree 产物发生严重的烧结行为，从还原动力学角度分析， 反应温度过高可能会抑制反应物内碳气化反应的内 扩散过程，从而影响还原反应的进程，因此还原温度 选 1 200 ℃较为适宜． 2. 3 还原时间对金属化率的影响 在还原温度为 1 200 ℃、碳铁摩尔比为 1. 3 的实 验条件下，研究了还原时间对金属化率的影响，结果 如图 2 所示． 图 2 还原时间对金属化率的影响 Fig． 2 Effect of reduction time on the metallization degree 从图 2 可以看出: 金属化率在反应进行的前 90 min 内随还原时间的延长而增加，几乎呈线性增长 趋势，还原 90 min 时金属化率达 80. 0% 左右; 继续 延长还原时间，金属化率增加速度变缓慢; 还原 120 min 时金属化率基本达到最大值，为 84. 5% ; 延长还 原时间至 180 min，金属化率稍有降低． 因此还原时 间选 120 min 较为适宜． 2. 4 碳铁摩尔比对金属化率的影响 在还原温度为 1 200 ℃、还原时间为 120 min 的 实验条件下，研究了碳铁摩尔比对金属化率的影响， 结果如图 3 所示． 由图 3 可以看出: 碳铁摩尔比小于 1. 3 时，随着 碳铁摩尔比的增加，金属化率基本呈线性趋势增加， 图 3 碳铁摩尔比对金属化率的影响 Fig． 3 Effect of the molar ratio of C to Fe on the metallization degree 且增加幅度很大; 当碳铁摩尔比为 1. 3 时，金属化率 基本达到最大值; 继续增加配碳量金属转化率增加 不明显． 因此碳铁摩尔比选 1. 3 较为适宜． 2. 5 铁直接还原行为的研究 为研究钒钛磁铁精矿中铁的直接还原行为，取 不同还原温度的反应产物，利用 XRD 对反应产物进 行物相分析，采用偏光显微镜观察反应产物形貌． 图 4 是碳铁摩尔比为 1. 3、还原时间为 120 min 时不 同还原温度产物的 XRD 图，图 5 是碳铁摩尔比为 1. 3、还原温度为 1 200 ℃以及还原时间为 120 min 时 产物显微结构图． 图 4 不同还原温度产物的 XRD 谱 Fig． 4 XRD patterns of the prepared samples obtained at different re￾duction temperatures 从图 4 可以看出: 随着还原温度的增加，还原温 度为 1 000 ℃时开始出现单质 Fe，随后 Fe3O4相明显 减少，单质 Fe 相明显增加; 还原温度为 1 200 ℃ 时， 高铁板钛矿( Fe2TiO5 ) 开始形成，这主要是因为发生 了如下反应的结果． FeTiO3 + C = Fe + TiO2 + CO ( 2) Fe2O3 + TiO2 = Fe2TiO5 ( 3) ·1333·