840 工程科学学报，第42卷.第7期 田COC四 1300CV☑A Si Sigp 回co四 6 1-N2 gas cylinder,2-valves,3-mass flowmeter,4-gas analyzer,5-cooling water,6-gas inlet,7-alumina crucible with sample;8-furnace; 9-filter;10-scale;11-thermocouple;12-exhaust fan 图2CO和CO2生成气体的检测系统示意图 Fig.2 Schematic of the system for measuring generated gases of CO and CO 级的颗粒数.因此，平均粒度的计算方法见式(1)： Reduced sample Crush D= il (1) Grinding Magnetic separation 式中，D为平均粒度，m;D,为第i个粒级的平均 等效圆粒径；N,为第i个粒级的颗粒总数；n为总 粒级数 Grinding 在相同的试验条件下，进行重复还原焙烧试 Magnetic separation 验，将冷却后的还原样品与上组试验剩余的还原 样品混合，破碎至粒度小于2mm,并充分混匀.分 Direct reduction 别称取10g样品进行二段磨矿-二段磁选试验，试 Middling Titaniferous iron product Product 验流程如图3所示.得到的磁性产品称为粉末直 图3磨矿-磁选试验流程图 接还原铁产品，简称“还原铁产品”；收集一段磁选 Fig.3 Test flowchart of grinding-magnetic separation 尾矿得到含钛产品，而二段磁选尾矿称为中矿.一 的CO2将与固定碳发生布多尔反应生成CO,生成 段、二段磨矿时间分别为l0min和l5min,磨矿时 的C0再进一步与Fe,0,作用，如此反复循环21-2 矿浆的质量分数为67%，磁场强度为151kAm, 因此，首先研究Ca0的质量分数分别为0、2.2%和 主要设备为RKBK三辊四筒智能棒磨机及CXG- 4.4%时，反应产生的C0和C02气体组成随时间 99磁选管. 的变化规律 3结果与分析 从图4中可以看出，CaO的质量分数不同时， 反应生成的CO和CO2具有相同的变化规律，首 3.1Ca0对还原气氛的影响 先产生CO2气体，然后开始产生CO,随着气化反 一般认为直接还原中起还原作用的主要是固 应的加速，CO产生量远大于CO2产生量.同时发 定碳气化反应产生的CO气体，同时反应体系中存 现Ca0的质量分数分别为2.2%和4.4%时，C02 在着C0和CO2分压平衡.当还原反应生成CO2 产生量高于不添加CaO时的CO2产生量，这表明 的分压超过布多尔反应的CO2平衡分压时，体系中 添加Ca0能促进CO2气体的产生，级的颗粒数. 因此，平均粒度的计算方法见式（1）： D = ∑n i=1 DiNi ∑n i=1 Ni （1） 式中， D 为平均粒度，μm；Di 为第 i 个粒级的平均 等效圆粒径；Ni 为第 i 个粒级的颗粒总数；n 为总 粒级数. 在相同的试验条件下，进行重复还原焙烧试 验，将冷却后的还原样品与上组试验剩余的还原 样品混合，破碎至粒度小于 2 mm，并充分混匀. 分 别称取 10 g 样品进行二段磨矿−二段磁选试验，试 验流程如图 3 所示. 得到的磁性产品称为粉末直 接还原铁产品，简称“还原铁产品”；收集一段磁选 尾矿得到含钛产品，而二段磁选尾矿称为中矿. 一 段、二段磨矿时间分别为 10 min 和 15 min，磨矿时 矿浆的质量分数为 67%，磁场强度为 151 kA·m−1 ， 主要设备为 RK/BK 三辊四筒智能棒磨机及 CXG- 99 磁选管. 3    结果与分析 3.1    CaO 对还原气氛的影响 一般认为直接还原中起还原作用的主要是固 定碳气化反应产生的 CO 气体，同时反应体系中存 在着 CO 和 CO2 分压平衡. 当还原反应生成 CO2 的分压超过布多尔反应的 CO2 平衡分压时，体系中 的 CO2 将与固定碳发生布多尔反应生成 CO，生成 的 CO 再进一步与 FexOy 作用，如此反复循环[21−24] . 因此，首先研究 CaO 的质量分数分别为 0、2.2% 和 4.4% 时，反应产生的 CO 和 CO2 气体组成随时间 的变化规律. 从图 4 中可以看出，CaO 的质量分数不同时， 反应生成的 CO 和 CO2 具有相同的变化规律，首 先产生 CO2 气体，然后开始产生 CO，随着气化反 应的加速，CO 产生量远大于 CO2 产生量. 同时发 现 CaO 的质量分数分别为 2.2% 和 4.4% 时 ，CO2 产生量高于不添加 CaO 时的 CO2 产生量，这表明 添加 CaO 能促进 CO2 气体的产生. H2 CO CH4 N2 1300℃ V A Strat Stop 6 7 10 11 12 5 N2 4 1 2 9 8 3 H2 CO CH4 N2 1—N2 gas cylinder; 2—valves; 3— mass flowmeter; 4—gas analyzer; 5—cooling water; 6—gas inlet; 7—alumina crucible with sample; 8—furnace; 9—filter; 10—scale; 11—thermocouple; 12—exhaust fan 图 2 CO 和 CO2 生成气体的检测系统示意图 Fig.2 Schematic of the system for measuring generated gases of CO and CO2 Crush Grinding Magnetic separation Titaniferous Product Middling product Grinding Direct reduction iron Magnetic separation Reduced sample 图 3 磨矿−磁选试验流程图 Fig.3 Test flowchart of grinding–magnetic separation · 840 · 工程科学学报，第 42 卷，第 7 期