D0I:10.13374/i.i8sn1001-t53.2010.04.001 第32卷第4期 北京科技大学学报 Vol 32 No 4 2010年4月 Journal of Un iversity of Science and Techno lgy Beijing Apr.2010 预氧化在攀枝花钛铁矿固态还原过程中的作用 郭宇峰吕亚男姜涛邱冠周 中南大学资源加工与生物工程学院，长沙410083 摘要研究了预氧化对攀枝花钛铁矿还原行为的影响·结果表明：预氧化加快了钛铁矿铁氧化物的还原速率，提高了还原 产物铁的金属化率。其作用机理是：钛铁矿在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，破坏了原有矿物结构，颗粒内部形成了大量孔隙，有利于增大颗粒的比表面积，改善还原过程气体的扩散条件：经预氧化 处理的钛铁矿在预氧化过程中形成的新物相将被重新还原，新生钛铁矿活性高，还原产物的显微结构也得到了进一步的 改善 关键词钛铁矿；预氧化：固态还原：还原机理 分类号TF533.1 Effect of pre-oxidation on Panzh ihua im enite in solid state reduction process GUO Yu-feng LU Ya man JIANG Tao QIU Guan-hou School ofM inerals Pmcessing Bioengneerng Central South University Changsha 410083 China ABSTRACT The effect of pre-oxidation on the reduction behavior of Panzh ihua imenite was studied The results show that preoxi- dation can speed up the reduction rate of imenite iron oxide and inprove the iron metallization rate of reduction products The action mechanis is that new phases of shame nutile ferric oxide nutile and trivalent pseudobrook ite fomed in the pre-oxidation process of imenite which destroyed the structure of orignalm nerals and fomed plenty of pores in the granule interior It woul be beneficial to en large the specific surface area of the granule and mprove the gas diffusion in reduction process A lso after pretreament of oxidation new phases fom ed in preoxiation process woul be re"reduced neonatal imenite has high activity and the m icmostncture of reduc- tion products is mproved KEY WORDS imenites preoxidation:solid state reduction:reduction mechan is 我国攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源， 械活化预处理和微波还原等)，其中，预氧化对钛 在对该资源的研究中发现，钛铁矿的还原往往是其 铁矿固态还原反应影响的研究结果表明，预氧化的 各种加工利用方法的技术关键)，研究表明，钛铁 实际影响效果取决于钛铁矿的类型、化学组成、原始 矿属难还原矿物，在钛铁矿旷熔态还原过程中，体系将 孔隙率、还原产品金属铁的形态和还原剂（如H2或 生成大量低价氧化钛，甚至还将生成碳化钛，不仅降 C0)的性质等因素，一般认为，风化程度较低或原 低熔渣中F0的活度，还将恶化渣铁分离条件，严 生钛铁矿预氧化处理有助于后续还原，而高度风化 重影响钛铁矿的还原效率，钛铁矿固态还原反应温 的钛铁矿则没有这种作用0).攀枝花钛铁矿属 度相对较低，可避开上述困难).因此，开展钛铁 岩矿类型钛铁矿，风化程度较低，为查明预氧化对 矿固态还原过程强化研究对实现钒钛磁铁矿的综合 攀枝花钛铁矿的还原是否也有上述作用，本文系统 利用具有重要意义· 研究了预氧化对以煤为还原剂的攀枝花钛铁矿还原 目前，已研究的强化钛铁矿固态还原的技术措 行为的影响规律，揭示预氧化在钛铁矿还原过程中 施主要有钛铁矿预氧化处理、配加添加剂、钛铁矿机 的作用机理， 收稿日期：2009-05-19 基金项目：国家青年科学基金资助项目(N。50504018):国家重点基础研究发展计划资助项目(N。2007CB613606) 作者简介：郭字峰(1970-)，男，副教授，博士，Email yfgud@mail csu edu cn第 32卷 第 4期 2010年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．4 Ａｐｒ．2010 预氧化在攀枝花钛铁矿固态还原过程中的作用 郭宇峰 吕亚男 姜 涛 邱冠周 中南大学资源加工与生物工程学院‚长沙 410083 摘 要 研究了预氧化对攀枝花钛铁矿还原行为的影响．结果表明：预氧化加快了钛铁矿铁氧化物的还原速率‚提高了还原 产物铁的金属化率．其作用机理是：钛铁矿在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‚破坏了原有矿物结构‚颗粒内部形成了大量孔隙‚有利于增大颗粒的比表面积‚改善还原过程气体的扩散条件；经预氧化 处理的钛铁矿在预氧化过程中形成的新物相将被重新还原‚新生钛铁矿活性高‚还原产物的显微结构也得到了进一步的 改善． 关键词 钛铁矿；预氧化；固态还原；还原机理 分类号 ＴＦ533∙1 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｎＰａｎｚｈｉｈｕａｉｌｍｅｎｉｔｅｉｎｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ ＧＵＯＹｕ-ｆｅｎｇ‚ＬÜＹａ-ｎａｎ‚ＪＩＡＮＧＴａｏ‚ＱＩＵＧｕａｎ-ｚｈｏｕ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｅｒａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‚Ｃｈａｎｇｓｈａ410083‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＰａｎｚｈｉｈｕａｉｌｍｅｎｉｔｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｐｒｅ-ｏｘｉ- ｄａｔｉｏｎｃａｎｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｉｌｍｅｎｉｔｅｉｒｏｎｏｘｉｄｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｒｏｎｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｔｈａｔｎｅｗｐｈａｓｅｓｏｆｓｈａｍｅｒｕｔｉｌｅ‚ｆｅｒｒｉｃｏｘｉｄｅ‚ｒｕｔｉｌｅ‚ａｎｄｔｒｉｖａｌｅｎｔｐｓｅｕｄｏｂｒｏｏｋｉｔｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆ ｉｌｍｅｎｉｔｅ‚ｗｈｉｃｈｄｅｓｔｒｏｙｅｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｍｉｎｅｒａｌｓａｎｄｆｏｒｍｅｄｐｌｅｎｔｙｏｆｐｏｒｅｓｉｎｔｈｅｇｒａｎｕｌｅｉｎｔｅｒｉｏｒ．Ｉｔｗｏｕｌｄｂｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏ ｅｎｌａｒｇｅｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｆｔｈｅｇｒａｎｕｌｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｇａｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｌｓｏａｆｔｅｒｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｘｉｄａｔｉｏｎ‚ ｎｅｗｐｈａｓｅｓｆｏｒｍｅｄｉｎｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｏｕｌｄｂｅｒｅ-ｒｅｄｕｃｅｄ‚ｎｅｏｎａｔａｌｉｌｍｅｎｉｔｅｈａｓｈｉｇｈａｃｔｉｖｉｔｙ‚ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｅｄｕｃ- ｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｉｌｍｅｎｉｔｅ；ｐｒｅ-ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ 收稿日期：2009--05--19 基金项目：国家青年科学基金资助项目 （Ｎｏ．50504018）；国家重点基础研究发展计划资助项目 （Ｎｏ．2007ＣＢ613606） 作者简介：郭宇峰 （1970— ）‚男‚副教授‚博士‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｙｆｇｕｏ＠ｍａｉｌ．ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 我国攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源． 在对该资源的研究中发现‚钛铁矿的还原往往是其 各种加工利用方法的技术关键 ［1--2］．研究表明‚钛铁 矿属难还原矿物‚在钛铁矿熔态还原过程中‚体系将 生成大量低价氧化钛‚甚至还将生成碳化钛‚不仅降 低熔渣中 ＦｅＯ的活度‚还将恶化渣铁分离条件‚严 重影响钛铁矿的还原效率．钛铁矿固态还原反应温 度相对较低‚可避开上述困难 ［3--6］．因此‚开展钛铁 矿固态还原过程强化研究对实现钒钛磁铁矿的综合 利用具有重要意义． 目前‚已研究的强化钛铁矿固态还原的技术措 施主要有钛铁矿预氧化处理、配加添加剂、钛铁矿机 械活化预处理和微波还原等 ［7--9］．其中‚预氧化对钛 铁矿固态还原反应影响的研究结果表明‚预氧化的 实际影响效果取决于钛铁矿的类型、化学组成、原始 孔隙率、还原产品金属铁的形态和还原剂 （如 Ｈ2 或 ＣＯ）的性质等因素．一般认为‚风化程度较低或原 生钛铁矿预氧化处理有助于后续还原‚而高度风化 的钛铁矿则没有这种作用 ［10--12］．攀枝花钛铁矿属 岩矿类型钛铁矿‚风化程度较低．为查明预氧化对 攀枝花钛铁矿的还原是否也有上述作用‚本文系统 研究了预氧化对以煤为还原剂的攀枝花钛铁矿还原 行为的影响规律‚揭示预氧化在钛铁矿还原过程中 的作用机理． DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．04．001