·870· 北京科技大学学报 第34卷 100 在直接还原焙烧过程中的变化情况，对硫酸渣及其 0.24 一铁品位亡铁回收率 在不同条件下的焙烧产物进行了X射线衍射和扫 。一硫的质量分数 0.20 95 描电镜研究 0.16 3.1云南煤用量对焙烧过程的影响机理 图4是硫酸渣和不同用量云南煤焙烧后产物的 90 0.08 X射线衍射图谱.实验条件为焙烧温度为1200℃， 0.04 焙烧时间为60min,云南煤用量分别为10%、20%、 10 20 30 8 脱硫剂SH用量/% 30%和40% 图3SH用量对还原铁产品指标的影响 云南煤40% Fig.3 Effect of SH dosage on the index of DRI products HH I J HE 不大，但在添加脱硫剂SH时脱硫效果明显.由图3 云南煤30% HJ HE 可知：脱硫剂SH用量从5%增至30%，还原铁产品 中铁的品位逐渐升高，从89.46%上升至91.04%； 云南煤20% HJJ H史 铁回收率则呈逐渐降低趋势，从94.2%下降至 E 91.14%.这说明脱硫剂SH用量的增加对还原铁产 云南煤10% 1 品中的铁品位和铁回收率影响不大.脱硫剂SH用 量从5%增至30%，还原铁产品中的硫含量逐渐降 硫酸渣 BD 低，其质量分数从0.098%下降至0.033%.由图3 C PAR PP P ACA CAC CAG 可以看出，脱硫剂SH用量在5%~15%之间时，还 20 30405060708090100 20) 原铁产品中硫含量下降幅度较大，从0.098%下降 A一黄铁矿：B一赤铁矿：C一镁橄桃石：D一磁铁矿：E一金属铁： 至0.046%；脱硫剂SH用量从15%增至30%，疏含 H一斜硅钙石：一浮氏体：」一陨硫铁 量仍可降低，但幅度较小，其质量分数从0.046%下 图4不同云南煤用量时硫酸渣及其不同培烧产物X射线衍射 降至0.033%. 图谱 以上结果表明，以30%的云南煤作还原剂时， Fig.4 XRD pattems of the sulfuric acid residue and roasted products 脱硫剂SH对还原铁产品中铁品位与铁回收率影响 obtained with different Yunnan coal dosages 不大，但对脱硫效果影响明显，并最终达到硫的质量 从图4可以看出，随着云南煤用量的增加，焙烧 分数小于0.05%的目标.综合考虑能源与原料的消 产物中铁矿物发生明显的变化.当云南煤用量为 耗问题，而且当脱硫剂SH用量为15%时已经得到 10%时，硫酸渣中黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿都己经不 铁品位与铁回收率大于90%，硫质量分数低于 存在，生成金属铁、浮氏体和陨硫铁.此时浮氏体的 0.05%的还原铁产品，所以选取脱疏剂SH用量为 含量较多，这是因为还原剂用量少，还原气氛不够. 15%为最佳 在此条件下焙烧产物经磨矿磁选所得的还原铁产品 综上所述，在硫酸渣进行直接还原焙烧一磁选 中铁品位可以达到93.93%，回收率为80.42%.铁 实验中，为了达到最佳的提铁脱硫效果，条件设定 品位高是因为生成的金属铁进入精矿，铁回收率低 为：云南煤用量30%，脱硫剂SH用量15%，焙烧温 是因为有相当部分铁以浮氏体或陨硫铁的形式存 度1200℃，焙烧时间60min;焙烧产物进行阶段磨 在，而磁性较弱的浮氏体和没有磁性的陨硫铁在磨 矿和阶段磁选，一段磨矿细度为-0.074mm占 矿磁选后不能进入精矿.当云南煤用量为20%时， 80%,二段磨矿细度为-0.043mm占95%，两段磁 浮氏体的衍射峰消失，金属铁的衍射峰略有升高，说 选磁场强度均为111.5kAm1.最终得到的还原铁 明随着还原气氛的增加，浮氏体逐渐被还原为金属 产品中铁品位为90.63%，铁回收率为92.65%，硫 铁，此时培烧产物中铁主要以金属铁的形式存在；无 质量分数为0.046% 烟煤用量从20%增加到40%，焙烧产物中各矿物的 衍射峰变化不大，说明在此范围内云南煤用量的改 3云南煤和脱硫剂反应机理研究 变对铁的还原影响不大· 为研究云南煤和脱硫剂$H对硫酸渣在直接还 当云南煤用量为10%时，焙烧产物经磨矿磁选 原焙烧同步脱硫过程中的影响以及铁矿物和硫矿物 所得的还原铁产品中硫的质量分数为0.13%，由于北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 图 3 SH 用量对还原铁产品指标的影响 Fig． 3 Effect of SH dosage on the index of DRI products 不大，但在添加脱硫剂 SH 时脱硫效果明显． 由图 3 可知: 脱硫剂 SH 用量从 5% 增至 30% ，还原铁产品 中铁的品位逐渐升高，从 89. 46% 上升至 91. 04% ; 铁回收率则呈逐渐降低趋势，从 94. 2% 下 降 至 91. 14% ． 这说明脱硫剂 SH 用量的增加对还原铁产 品中的铁品位和铁回收率影响不大． 脱硫剂 SH 用 量从 5% 增至 30% ，还原铁产品中的硫含量逐渐降 低，其质量分数从 0. 098% 下降至 0. 033% ． 由图 3 可以看出，脱硫剂 SH 用量在 5% ～ 15% 之间时，还 原铁产品中硫含量下降幅度较大，从 0. 098% 下降 至 0. 046% ; 脱硫剂 SH 用量从 15% 增至 30% ，硫含 量仍可降低，但幅度较小，其质量分数从 0. 046% 下 降至 0. 033% ． 以上结果表明，以 30% 的云南煤作还原剂时， 脱硫剂 SH 对还原铁产品中铁品位与铁回收率影响 不大，但对脱硫效果影响明显，并最终达到硫的质量 分数小于 0. 05% 的目标． 综合考虑能源与原料的消 耗问题，而且当脱硫剂 SH 用量为 15% 时已经得到 铁品位与铁回收率大于 90% ，硫质量分数低于 0. 05% 的还原铁产品，所以选取脱硫剂 SH 用量为 15% 为最佳． 综上所述，在硫酸渣进行直接还原焙烧--磁选 实验中，为了达到最佳的提铁脱硫效果，条件设定 为: 云南煤用量 30% ，脱硫剂 SH 用量 15% ，焙烧温 度 1 200 ℃，焙烧时间 60 min; 焙烧产物进行阶段磨 矿和 阶 段 磁 选，一段磨矿细度为 － 0. 074 mm 占 80% ，二段磨矿细度为 － 0. 043 mm 占 95% ，两段磁 选磁场强度均为 111. 5 kA·m － 1 ． 最终得到的还原铁 产品中铁品位为 90. 63% ，铁回收率为 92. 65% ，硫 质量分数为 0. 046% ． 3 云南煤和脱硫剂反应机理研究 为研究云南煤和脱硫剂 SH 对硫酸渣在直接还 原焙烧同步脱硫过程中的影响以及铁矿物和硫矿物 在直接还原焙烧过程中的变化情况，对硫酸渣及其 在不同条件下的焙烧产物进行了 X 射线衍射和扫 描电镜研究． 3. 1 云南煤用量对焙烧过程的影响机理 图 4 是硫酸渣和不同用量云南煤焙烧后产物的 X 射线衍射图谱． 实验条件为焙烧温度为 1 200 ℃， 焙烧时间为 60 min，云南煤用量分别为 10% 、20% 、 30% 和 40% ． A—黄铁矿; B—赤铁矿; C—镁橄榄石; D—磁铁矿; E—金属铁; H—斜硅钙石; I—浮氏体; J—陨硫铁 图 4 不同云南煤用量时硫酸渣及其不同焙烧产物 X 射线衍射 图谱 Fig． 4 XRD patterns of the sulfuric acid residue and roasted products obtained with different Yunnan coal dosages 从图 4 可以看出，随着云南煤用量的增加，焙烧 产物中铁矿物发生明显的变化． 当云南煤用量为 10% 时，硫酸渣中黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿都已经不 存在，生成金属铁、浮氏体和陨硫铁． 此时浮氏体的 含量较多，这是因为还原剂用量少，还原气氛不够． 在此条件下焙烧产物经磨矿磁选所得的还原铁产品 中铁品位可以达到 93. 93% ，回收率为 80. 42% ． 铁 品位高是因为生成的金属铁进入精矿，铁回收率低 是因为有相当部分铁以浮氏体或陨硫铁的形式存 在，而磁性较弱的浮氏体和没有磁性的陨硫铁在磨 矿磁选后不能进入精矿． 当云南煤用量为 20% 时， 浮氏体的衍射峰消失，金属铁的衍射峰略有升高，说 明随着还原气氛的增加，浮氏体逐渐被还原为金属 铁，此时焙烧产物中铁主要以金属铁的形式存在; 无 烟煤用量从 20% 增加到 40% ，焙烧产物中各矿物的 衍射峰变化不大，说明在此范围内云南煤用量的改 变对铁的还原影响不大． 当云南煤用量为 10% 时，焙烧产物经磨矿磁选 所得的还原铁产品中硫的质量分数为 0. 13% ，由于 ·870·