·872 北京科技大学学报 第36卷 H100μm ●T=2000w A.SE 8000 8000 c (d) 7000 位置1 7000 位置2 6000 6000 5000 5000 4000 LFe 4000 0 3000 3000 2000 2000 Ca Fe 1000 1000 e 0 12 2 12 16 20 E/keV E/keV 图5还原后样品的形貌和微观结构分析.()还原后样品的形貌：(b)A区域的微观结构：（©）位置1的能谱：()位置2的能谱 Fig.5 Morphology and microstructure analysis of the reduced sample:(a)morphology of the reduced sample:(b)microstructure of Zone A:(c) EDS spectrum of Position 1:(d)EDS spectrum of Position 2 △G=1486.46-1.01T. (4) 属铁相区域中未发现磷，而脉石相区域中可以找到 由式(4)可知，在实验温度范围内，反应(R5)的 含磷物相.能谱分析也进一步表明还原后样品中磷 △G在1273、1373和1473K时分别为196.88、95.98 以磷灰石形式存在.图5(b)同时也表明，还原后样 和-3.42kJ.也就是说只有反应温度达到1473K磷 品中金属铁和脉石相互相嵌合分布且其存在粒度非 灰石才会被还原，还原所得气态磷也会进一步被样 常细（小于10m).这也找到了煤基直接还原+磁 品中的金属铁相吸收.但是，在反应温度为1373K 选的路线难以成功的原因.微观结构分析表明， 时，上述反应不能发生.结合X射线衍射物相鉴定 就物相组成而言，含木炭样品的还原效果与文献 结果和热力学计算结果可知，在1373K温度下磷灰 6]的气基还原的效果大致相似. 石没有被还原，而是保留在脉石相中 2.4高温熔分结果 图5表示还原后样品的形貌和局部区域的微观 基于以上样品的还原行为和还原后样品的微观 结构.从图5(a)可以看出，样品中有许多金属铁颗 结构分析结果，选择T=1373K、Nc/N。=0.9、Po,/ 粒，这些金属铁颗粒弥散分布在整个样品中而并非 Pco=1和t=15~25min还原条件下所得三种还原 聚集在一起，金属铁颗粒以蠕虫状或者少量连晶的 后样品进行熔分实验.在制备含碳样品时，己经在 形式存在，与脉石相具有清晰的边界.由于矿样的 矿粉中加入一定比例的Ca0并满足球团碱度等于 铁品位较低且还原温度较低，还原过程中生成的金1.0.这一方面是根据前期针对气基还原后鲕状高 属铁不易聚集长大而只能以较小的粒度存在.同 磷铁矿粉的熔分实验所得结果和对熔分体系中渣铁 时，由于所用矿粉的粒度较细，还原后样品中完整的 间磷分配系数的相关热力学计算所得的结果而确定 鲕状结构己经难以发现.矿粉的微观结构分析结果 的，在此Ca0的加入比例下，熔分过程中渣铁的分 如图5(b)所示.能谱分析（图5(c)和(d))表明，1 离效果和除磷效果都较好；另一方面，加入Ca0也 点区域表示金属铁相，2点区域表示脉石相.在金 可以使得样品在直接还原过程中可以保持较好的强北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 5 还原后样品的形貌和微观结构分析． ( a) 还原后样品的形貌; ( b) A 区域的微观结构; ( c) 位置 1 的能谱; ( d) 位置 2 的能谱 Fig． 5 Morphology and microstructure analysis of the reduced sample: ( a) morphology of the reduced sample; ( b) microstructure of Zone A; ( c) EDS spectrum of Position 1; ( d) EDS spectrum of Position 2 ΔG = 1486. 46 － 1. 01T． ( 4) 由式( 4) 可知，在实验温度范围内，反应( Ｒ5) 的 ΔG 在 1273、1373 和 1473 K 时分别为 196. 88、95. 98 和 － 3. 42 kJ． 也就是说只有反应温度达到 1473 K 磷 灰石才会被还原，还原所得气态磷也会进一步被样 品中的金属铁相吸收． 但是，在反应温度为 1373 K 时，上述反应不能发生． 结合 X 射线衍射物相鉴定 结果和热力学计算结果可知，在 1373 K 温度下磷灰 石没有被还原，而是保留在脉石相中． 图 5 表示还原后样品的形貌和局部区域的微观 结构． 从图 5( a) 可以看出，样品中有许多金属铁颗 粒，这些金属铁颗粒弥散分布在整个样品中而并非 聚集在一起，金属铁颗粒以蠕虫状或者少量连晶的 形式存在，与脉石相具有清晰的边界． 由于矿样的 铁品位较低且还原温度较低，还原过程中生成的金 属铁不易聚集长大而只能以较小的粒度存在． 同 时，由于所用矿粉的粒度较细，还原后样品中完整的 鲕状结构已经难以发现． 矿粉的微观结构分析结果 如图 5( b) 所示． 能谱分析( 图 5( c) 和( d) ) 表明，1 点区域表示金属铁相，2 点区域表示脉石相． 在金 属铁相区域中未发现磷，而脉石相区域中可以找到 含磷物相． 能谱分析也进一步表明还原后样品中磷 以磷灰石形式存在． 图 5( b) 同时也表明，还原后样 品中金属铁和脉石相互相嵌合分布且其存在粒度非 常细( 小于 10 μm) ． 这也找到了煤基直接还原 + 磁 选［5］的路线难以成功的原因． 微观结构分析表明， 就物相组成而言，含木炭样品的还原效果与文献 ［6］的气基还原的效果大致相似． 2. 4 高温熔分结果 基于以上样品的还原行为和还原后样品的微观 结构分析结果，选择 T = 1373 K、NC /NO = 0. 9、PCO2 / PCO = 1 和 t = 15 ～ 25 min 还原条件下所得三种还原 后样品进行熔分实验． 在制备含碳样品时，已经在 矿粉中加入一定比例的 CaO 并满足球团碱度等于 1. 0． 这一方面是根据前期针对气基还原后鲕状高 磷铁矿粉的熔分实验所得结果和对熔分体系中渣铁 间磷分配系数的相关热力学计算所得的结果而确定 的，在此 CaO 的加入比例下，熔分过程中渣铁的分 离效果和除磷效果都较好; 另一方面，加入 CaO 也 可以使得样品在直接还原过程中可以保持较好的强 · 278 ·