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第9期 孙体昌等：低品位铁矿石直接还原过程铁颗粒生长和解离特性 .1051. 还原铁产品的铁品位除与金属铁颗粒大小相关外， 过程中有些沿颗粒的接触面断裂，有些则不是，所以 还与金属铁颗粒与脉石的解离特性相关，因此，为 更容易产生连生体；但还原为金属铁后，由于金属铁 了分析其原因，对还原剂为10%的还原焙烧矿进行 有韧性，而脉石又形成了非晶态物质，因此更容易沿 XRD分析和粗磨条件下的SM分析，结果见图3和 二者的接触面破裂，也更容易实现单体解离，从而降 图4 低磨矿能耗， 4结论 T金属铁 ◆石英 (1)减少还原剂用量能减弱还原气氛，进而降 低铁晶核的成核速率，减少结晶中心，这有利于铁颗 粒生长，但由于还原气氛不足，因此回收率较低而限 制铁颗粒生长的尺寸. (2)还原时间的延长，使铁颗粒在界面张力和 102030405060708090100 20 浓度梯度的作用下扩散聚集，从而有利于铁颗粒的 图3培烧矿的XRD谱 生长 Fig 3 XRD pattem of masted products (3)非晶态脉石物质的生成扩大与铁颗粒的界 面差异，有利于沿二者接触面的解离 (4)焙烧矿中金属铁与脉石的硬度差异，有利 于磨矿过程中的选择性磨矿，使细粒铁颗粒在粗磨 条件下实现解离. 参考文献 [1]Li Y J Zhang Z Y.Yuan Z T.et al Prospect and application state of high grade iron concentrate MetM ine 2006(11):5 (李艳军，张兆元，袁致涛，等。高品位铁精矿的应用现状及 前景展望，金属矿山，2006(11)：5) c=10%R=15%T=1250℃t=50mim [2]Sun S Lu W K.Theoretical nvestigation of knetics and mecha- 图4磨矿细度-0.074m占50.43%时磨矿的SEM照片 nias of iron ore mduction in an ore/coal composite I Int 199939(2):123 Fig 4 SEM mage of gmound prducts when the pmportion of the grind ing fineness of-0.074mm is 50.43% [3]Strezov V.Lu G S Lucas J A.et al Conputational cabrinetric study of the irn ore rduction reactions in m ixtures w ith coal Ind 从图4可以看出，金属铁颗粒沿其界面与脉石 Eng Che Res 2005 44(3):621 矿物单体解离，这将有利于最终铁产品取得较高的 [4]Zhu D Q.ZhaiY,Pan J et al Beneficiation of super m icmofine bw grade henatite oe by coalbased direct reduction magnetic 品位.同时从图中A点可以看出，大颗粒脉石沿其 concentration pmcess J Cent South Univ Sei Technol 2008 39 包裹的微细粒铁颗粒表面产生裂隙，这将有助于在 (6):1132 较粗磨矿细度下，实现微细粒铁颗粒的单体解离，为 (朱德庆，翟勇，潘建，等，煤基直接还原磁选超微细贫赤铁 磁选创造有利条件，分析其原因，一方面从XRD结 矿新工艺，中南大学学报：自然科学版，200839(6)：1132) 果可以看出，原矿中脉石矿物大部分变为非晶态物 [5]X iao YZ ZhaiY,Zhu DQ etal Test research on dinect redue- 质，这将增大其与铁颗粒之间的界面性质差异，从而 tion magnetic separation of superfne kan henatite one Met Mn82008(4):47 有利于实现沿铁颗粒界面的解离；另一方面，焙烧矿 (俏永忠，翟勇，朱德庆，等。超微细贫赤铁矿直接还原磁选 中的主要脉石为SD2,其莫氏硬度为7，而金属铁颗 试验研究.金属矿山，2008(4)：47) 粒的莫氏硬度仅为4.5，且具有韧性，这也将有利于 [6]W ills B A.NapierMunn T J W ills'M ineral Processing Technolo- 磨矿过程中的选择性磨矿，进而实现细粒铁颗粒在 gy Buttenworth Heinemann Ld 2006 较粗磨矿细度下的有效单体解离. [7]Qin X M,X iao Y Z.Sun TC et al Study on the direct redue- tion magnetic sepamtion of a mefmactory iron om MetMne 2010 因此，在此条件下不仅金属铁颗粒的长大对单 (6):73 体解离有利，并且与一般的矿石单体解离形式不同， (秦晓萌，肖永忠，孙体昌，等.某难选铁矿石煤基直接还原一 传统工艺中矿石中大部分矿物都是脆性的，在磨矿 磁选试验研究.金属矿山，2010(6)：73)第 9期 孙体昌等： 低品位铁矿石直接还原过程铁颗粒生长和解离特性 还原铁产品的铁品位除与金属铁颗粒大小相关外 还与金属铁颗粒与脉石的解离特性相关．因此为 了分析其原因对还原剂为 10％的还原焙烧矿进行 ＸＲＤ分析和粗磨条件下的 ＳＥＭ分析结果见图3和 图 4． 图 3 焙烧矿的 ＸＲＤ谱 Ｆｉｇ．3 ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｏｆｒｏａｓｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓ ｃ＝10％ Ｒ＝15％ Ｔ＝1250℃ ｔ＝50ｍｉｎ 图 4 磨矿细度-0∙074μｍ占 50∙43％时磨矿的 ＳＥＭ照片 Ｆｉｇ．4 ＳＥＭ ｉｍａｇｅｏｆｇｒｏｕｎｄｐｒｏｄｕｃｔｓｗｈｅｎｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇｆｉｎｅｎｅｓｓｏｆ-0∙074ｍｍｉｓ50∙43％ 从图 4可以看出金属铁颗粒沿其界面与脉石 矿物单体解离这将有利于最终铁产品取得较高的 品位．同时从图中 Ａ点可以看出大颗粒脉石沿其 包裹的微细粒铁颗粒表面产生裂隙这将有助于在 较粗磨矿细度下实现微细粒铁颗粒的单体解离为 磁选创造有利条件．分析其原因一方面从 ＸＲＤ结 果可以看出原矿中脉石矿物大部分变为非晶态物 质这将增大其与铁颗粒之间的界面性质差异从而 有利于实现沿铁颗粒界面的解离；另一方面焙烧矿 中的主要脉石为 ＳｉＯ2其莫氏硬度为 7而金属铁颗 粒的莫氏硬度仅为 4∙5且具有韧性这也将有利于 磨矿过程中的选择性磨矿进而实现细粒铁颗粒在 较粗磨矿细度下的有效单体解离． 因此在此条件下不仅金属铁颗粒的长大对单 体解离有利并且与一般的矿石单体解离形式不同． 传统工艺中矿石中大部分矿物都是脆性的在磨矿 过程中有些沿颗粒的接触面断裂有些则不是所以 更容易产生连生体；但还原为金属铁后由于金属铁 有韧性而脉石又形成了非晶态物质因此更容易沿 二者的接触面破裂也更容易实现单体解离从而降 低磨矿能耗． 4 结论 （1） 减少还原剂用量能减弱还原气氛进而降 低铁晶核的成核速率减少结晶中心这有利于铁颗 粒生长但由于还原气氛不足因此回收率较低而限 制铁颗粒生长的尺寸． （2） 还原时间的延长使铁颗粒在界面张力和 浓度梯度的作用下扩散聚集从而有利于铁颗粒的 生长． （3） 非晶态脉石物质的生成扩大与铁颗粒的界 面差异有利于沿二者接触面的解离． （4） 焙烧矿中金属铁与脉石的硬度差异有利 于磨矿过程中的选择性磨矿使细粒铁颗粒在粗磨 条件下实现解离． 参 考 文 献 ［1］ ＬｉＹＪＺｈａｎｇＺＹＹｕａｎＺＴｅｔａｌ．Ｐｒｏｓｐｅｃｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｅｏｆｈｉｇｈｇｒａｄｅｉｒｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ．ＭｅｔＭｉｎｅ2006（11）：5 （李艳军张兆元袁致涛等．高品位铁精矿的应用现状及 前景展望．金属矿山2006（11）：5） ［2］ ＳｕｎＳＬｕＷ Ｋ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｍｅｃｈａ- ｎｉｓｍｓｏｆｉｒｏｎｏｒｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎａｎｏｒｅ／ｃｏａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．ＩＳＩＪＩｎｔ 199939（2）：123 ［3］ ＳｔｒｅｚｏｖＶＬｉｕＧＳＬｕｃａｓＪＡｅｔａｌ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｉｒｏｎｏｒｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｓｉｎｍｉｘｔｕｒｅｓｗｉｔｈｃｏａｌ．Ｉｎｄ ＥｎｇＣｈｅｍＲｅｓ200544（3）：621 ［4］ ＺｈｕＤＱＺｈａｉＹＰａｎＪｅｔａｌ．Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｅｒｍｉｃｒｏｆｉｎｅ ｌｏｗ-ｇｒａｄｅｈｅｍａｔｉｔｅｏｒｅｂｙｃｏａｌ-ｂａｓｅｄｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎ-ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．ＪＣｅｎｔＳｏｕｔｈＵｎｉｖＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ200839 （6）：1132 （朱德庆翟勇潘建等．煤基直接还原--磁选超微细贫赤铁 矿新工艺．中南大学学报：自然科学版200839（6）：1132） ［5］ ＸｉａｏＹＺＺｈａｉＹＺｈｕＤＱｅｔａｌ．Ｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃ- ｔｉｏｎ-ｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆｓｕｐｅｒ-ｆｉｎｅｌｅａｎ ｈｅｍａｔｉｔｅｏｒｅ． Ｍｅｔ Ｍｉｎｅ2008（4）：47 （肖永忠翟勇朱德庆等．超微细贫赤铁矿直接还原--磁选 试验研究．金属矿山2008（4）：47） ［6］ ＷｉｌｌｓＢＡＮａｐｉｅｒ-ＭｕｎｎＴＪ．Ｗｉｌｌｓ’ＭｉｎｅｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏ- ｇｙ．Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ-ＨｅｉｎｅｍａｎｎＬｔｄ2006 ［7］ ＱｉｎＸＭＸｉａｏＹＺＳｕｎＴＣｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃ- ｔｉｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｉｒｏｎｏｒｅ．ＭｅｔＭｉｎｅ2010 （6）：73 （秦晓萌肖永忠孙体昌等．某难选铁矿石煤基直接还原-- 磁选试验研究．金属矿山2010（6）：73） ·1051·