42 北京科技大学学报 第35卷 程中均发现普通球团在高炉中会出现球团分层现 500、600、700、800、900、900(保温)、1000、1100、1200 象，引起了人们对还原过程中球团内部结构变化的 和1300℃. 关注3-)，普通球团在还原过程中形成金属铁球壳 化学成分的检测采用化学分析方法.采用日本 阻碍内部铁氧化物进一步还原，产生还原停滞现象 MAC仪器公司生产的21kW超大功率X射线衍 已取得共识6-列.20世纪80年代对钒钛磁铁矿球 射仪测定含钒钛铁矿球团矿不同还原温度下的物相 团竖炉还原以及钠化浸钒球团煤基回转窑还原进行 组成；利用LEITZ MPV-3型矿相显微镜和JSM. 了研究，对还原过程进行了相关的动力学及热力学 6480LV型扫描电镜(SEM)观察含钒钛铁刊矿球团内 分析.认为气体还原属于一级反应，800950℃时 部微观结构，结合能谱仪(EDS)分析含钒钛铁矿球 属于化学反应控制，10001100℃时属于扩散控制. 团微区成分 还原过程中生成的钛铁晶石，钛铁矿等难还原物质 导致球团金属化率较低0-17).目前对含钒钛铁矿 球团的研究主要集中在冶金性能指标上，对其在高 炉中的还原过程和机理研究甚少.为了查明含钒钛 铁矿球团在还原过程中的变化规律，优化含钒钛铁 矿球团在高炉上的应用，本文在实验室模拟高炉条 15 件下对含钒钛铁矿球团还原过程中球团内部微观结 14 构的变化进行了研究 13 12 1实验 1.1实验原料 原料为攀钢高炉现场所用含钒钛铁矿球团，由 攀枝花钒钛磁铁精矿制得.含钒钛铁矿球团主要化 学成分如表1所示，粒度为10.0~12.5mm. 表1含钒钛铁矿球团主要化学成分（质量分数） Table 1 Main chemical composition of V-Ti bearing mag- netite pellets 会 1-电感位移计：2-砝码：3-活塞：4-刚玉管：5-硅钼棒：6-电 TFe FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO P TiO2 S V20s 炉：7-石墨压块：8-取样盘：9-进气管：10-石墨底座：11-试样： 53.963.235.013.630.783.320.0129.020.0200.58 12-石墨坩埚：13-石墨压杆：14-出气管：15-进水管：16-水封 环圈：17-不锈钢管 1.2实验设备与方法 留1实验装置示意图 含钒钛铁矿球团的还原过程在熔滴炉中进行， Fig.1 Schematic diagram of the experimental setup 其实验装置如图1所示.其主体主要包括高温炉 体、气体流量控制系统、温度控制系统和数据采集 2实验结果与分析 系统四部分.实验过程在无荷重情况下进行，实验 2.1还原度与金属化率 后观察反应产物微观结构. 实验布料方式：上下各10g粒度为10.012.5 还原度由还原前后的失重量计算得到.C0不 m焦炭，中部为300g含钒钛铁矿球团：实验过 能还原TO,因此认为失重量全部是由铁氧化物 程中由下部通入还原性气体，为了便于气固充分接 还原失氧所致，计算公式如下： 触，石墨坩埚底部有12个孔.混合气体C0和N2 mo -inp 的体积比为3：7.气体流量为10Lmin-1.升温制度 RI ×100% 0×(0.430A-0.111B) 为：温度<900℃时，升温速度为8℃min-1;温度 为900℃时恒温30min:温度>900℃时，升温速 式中：A代表还原前试样中T℉心的质量分数：B代 度为5℃min-1.气体通入制度为：室温~200℃ 表还原前试样中FcO的质量分数：no代表还原前 升温过程中，通入N2:200℃后通入还原气体；当 试样质量，g:m,代表还原达到设定温度时试样质 炉内测温电偶达到实验温度立即结束实验，并通入 量，g N2保护直至炉内温度降至室温.实验温度分别为 金属化率只考虑金属铁的还原，计算公式北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 程 中均发现普通球团在高炉中会出现球 团分层现 象, 引起 了人们对还原过程中球 团内部结构变化的 关注 “一“ 普通球团在还原过程 中形成金属铁球壳 阻碍 内部铁氧化物进一步还原 , 产生还原停滞现象 己取得共识 “一” 世纪 年代对钒钦磁铁矿球 团竖炉还原以及钠化浸钒球团煤基回转窑还原进行 了研究, 对还原过程进行了相关的动力学及热力学 分析 认 为气体还原属于一级反应 , 、 ℃时 属于化学反应控制, 、 ℃时属于扩散控制 还原过程 中生成 的钦铁晶石 、钦铁矿等难还原物质 导致球团金属化率较低 口。一' 目前对含钒钦铁矿 球团的研究主要集中在冶金性能指标上, 对其在高 炉中的还原过程和机理研 究甚少 为了查明含钒钦 铁矿球 团在还原过程 中的变化规律 , 优化含钒钦铁 矿球团在高炉上的应用, 本文在实验室模拟高炉条 件下对含钒钦铁矿球团还原过程 中球 团内部微观结 构的变化进行了研究 、 、 、 、 、 保温 、 、 、 和 ℃ 化学成分的检测采用化学分析方法 采用 日本 仪器公司生产的 超大功率 射线衍 射仪测定含钒钦铁矿球团矿不同还原温度下的物相 组成 利用 从 型矿相显微镜和 , 型扫描 电镜 观察含钒钦铁矿球团内 部微观结构, 结合能谱仪 分析含钒钦铁矿球 团微区成分 实验 实验原料 原料为攀钢高炉现场所用含钒钦铁矿球团, 由 攀枝花钒钦磁铁精矿制得 含钒钦铁矿球 团主要化 学成分如表 所示, 粒度为 、 表 含钒钦铁矿球团主要化学成分 〔质量分数 , 一 , 、 月 , 刀 一电感位 移计 一祛码 一活 塞 一刚 节 一硅钥棒 一电 炉 一石 墨 矛块 一取样 盘 一进气竹 一石 墨底座 卜试牛, 一石墨琳竭 一石墨仄杆 一出气管 巧一进水管 场一水封 环圈 一不锈钢管 实验设备与方法 含钒钦铁矿球 团的还原过程在熔滴炉中进行, 其实验装置 如图 所示 其主 体主要包括高温炉 体 、气体流量控制系统 、温度控制系统和数据采集 系统 四部分 实验过程在无荷重情况下进行, 实验 后观察反应产物微观结构 实验布料方式 上下各 粒度为 一 焦炭 , 中部 为 含钒钦铁矿球 团 实验过 程中由下部通入还原性气体 , 为了便于气固充分接 触 , 石墨柑锅底部有 个孔 混合气体 和 的体积 比为 气体流量为 厂 ` 升温制度 为 温度 ℃时, 升温速度为 ℃ · 一' 温度 为 时恒温 , 温度 时, 升温速 度为 ℃ 一` 气体通入制度为 室温 、 ℃ 升温过程中, 通入 ℃后通入还原气体 当 炉 内测温 电偶达到实验温度立即结束实验, 并通入 保护直至炉 内温度降至室温 实验温 度分别为 图 实验装置示意图 一 一 实验结 果 与分析 还原度与金属化率 还原度 由还原前后 的失重量计算得到 不 能还原 梦”, 因此认为失重量全部是由铁氧化物 还原失氧所致 , 计算公式如下 。、 「一一一 一下万丁下二。兀丁一甲丁,一一乙,二二二丁了 二下 , 抓 ` 了未 气又· 八 一 , · 万 式中 代表还原前试样 中 孙 的质量分数 代 表还原前试样中 凡 的质量分数 。代表还原前 试样质量, 。, 代表还原达到设定温度时试样质 量 , 金 属化 率只考 虑 金属 铁 的还原 , 计算 公式