吴世超等：高磷鲕状铁矿直接还原-磁选提铁降磷扩大试验研究 7 此，无烟煤通过提高铁的金属化率以及促进铁颗 表4粉末还原铁的化学组成（质量分数） 粒长大从而促进了铁的回收. Table 4 Chemical compositions of the powdered reduced iron % 由图8(a)和8(d)可知，当无烟煤用量为16% Fe MFe P Cao SiO2 AlO;MgO MnO C S 时，焙烧矿中金属铁颗粒中没有磷（点），磷只分 94.1792.270.0801.481.130.640.120.0460.490.02 布在磷灰石中，说明试样中铁矿物中的磷与石灰 石反应生成了磷灰石，这与反应(4)的分析一致，并 3结论 且磷灰石与铁颗粒界限明显，因而能通过磨矿- 磁选获得的低磷粉末还原铁.从图8(b)和8（©）可 (1)在石灰石用量28%、无烟煤用量16%、还 以看出，当无烟煤用量增加至18%时，焙烧矿中的 原温度1300℃，还原时间3h的条件下进行还原 磷分布在铁颗粒（点2）和磷灰石中，这是由于还原 焙烧，焙烧矿经两段磨矿-两段磁选，可获得铁品 气氛的增强以及无烟煤中的灰分消耗了部分石灰 位9417%、磷质量分数0.08%以及铁回收率77.47% 石，从而促进了反应（⑤）和反应(8)的发生，因此， 的粉末还原铁，该产品经压块后可作为电炉炼钢 粉末还原铁中的磷质量分数高达0.20%；从图 的优质原料. 8(c)和8()可知，当无烟煤用量增加至20%时，磷 (2)推荐回转窑工业试验的初始条件为：膨润 仅存在金属铁颗粒中，说明此时还原气氛更强，促 土和玉米淀粉的用量分别为4%和1%，石灰石用 进了反应（⑦）的发生，因此，粉末还原铁中的磷含 量28%、无烟煤用量16%、还原温度1300℃和还 量进一步升高.根据微观结构分析结果，无烟煤对 原时间3h. 高磷鲕状铁矿还原过程中的磷的迁移规律如9图 (3)增加无烟煤用量促进了浮氏体和镁铁尖晶 所示. 石的还原以及使铁颗粒粒度增加，从而有利于了 铁的回收：但过多的无烟煤将提供强还原气氛以 及煤中的灰分将与石灰石反应，使试样中铁矿物 中的磷以及磷灰石还原成单质磷进入铁颗粒中. 16%anthracite 参考文献 [1]Wu S C,Li Z Y,Sun T C,et al.Effect of additives on iron 18%anthracite recovery and dephosphorization by reduction roasting-magnetic 20%anthracite separation of refractory high-phosphorus iron ore.Int J Miner Metall Mater,,2021,28(12):1908 [2]Bao Q P,Guo L,Guo Z C.A novel direct reduction-flash smelting separation process of treating high phosphorous iron ore fines. Powder Technol,2021,377:149 [3]Zhou W T,Han Y X,Sun Y S,et al.Strengthening iron HematiteMagnetiteApatite Chlorite enrichment and dephosphorization of high-phosphorus oolitic Fe,PO,-Elemental phosphorusMetallic iron hematite using high-temperature pretreatment.IntJ Miner Metall Mater,2020,274):443 图9不同无烟煤用量下磷的迁移行为 [4]Tang H Q,Qi T F,Qin Y Q.Production of low-phosphorus molten Fig.9 Migration behavior of phosphorus under different anthracite dosages iron from high-phosphorus oolitic hematite using biomass char. J0M,2015,67(9):1956 2.4粉末还原铁检测 [5]Quast K.A review on the characterisation and processing of oolitic 为了检查产品的质量，对粉末还原铁进行了 iron ores.Miner Eng,2018,126:89 化学多元素分析，结果见表4.粉末还原铁的铁 [6]Zhu D Q,Chun T J,Pan J,et al.Upgrading and dephosphorization 品位和磷质量分数分别为94.17%以及0.08%，此 of Western Australian iron ore using reduction roasting by adding 外，铁的金属化率高达97.98%.根据炼钢用直接 sodium carbonate.IntJMiner Metall Mater,2013,20(6):505 [7]Yu W,Sun T C,Kou J,et al.The function of Ca(OH)and 还原铁标准(YBT4170一2008)可知，产品中除 Na,CO,as additive on the reduction of high-phosphorus oolitic P含量稍高外，其他指标都符合要求，达到了 hematite-coal mixed pellets./SI/Int,2013,53(3):427 H94标准，该产品经压块后可作为电炉炼钢的优 [8]Li G H,Zhang S H,Rao M J,et al.Effects of sodium salts on 质原料 reduction roasting and Fe-P separation of high-phosphorus oolitic此，无烟煤通过提高铁的金属化率以及促进铁颗 粒长大从而促进了铁的回收. 由图 8(a) 和 8(d) 可知，当无烟煤用量为 16% 时，焙烧矿中金属铁颗粒中没有磷 (点 1)，磷只分 布在磷灰石中，说明试样中铁矿物中的磷与石灰 石反应生成了磷灰石，这与反应 (4) 的分析一致，并 且磷灰石与铁颗粒界限明显，因而能通过磨矿− 磁选获得的低磷粉末还原铁. 从图 8(b) 和 8(e) 可 以看出，当无烟煤用量增加至 18% 时，焙烧矿中的 磷分布在铁颗粒 (点 2) 和磷灰石中，这是由于还原 气氛的增强以及无烟煤中的灰分消耗了部分石灰 石，从而促进了反应 (5) 和反应 (8) 的发生，因此， 粉末还原铁中的磷质量分数高 达 0.20%； 从 图 8(c) 和 8(f) 可知，当无烟煤用量增加至 20% 时，磷 仅存在金属铁颗粒中，说明此时还原气氛更强，促 进了反应 (7) 的发生，因此，粉末还原铁中的磷含 量进一步升高. 根据微观结构分析结果，无烟煤对 高磷鲕状铁矿还原过程中的磷的迁移规律如 9 图 所示. 18% anthracite 20% anthracite 16% anthracite Hematite Fe3PO7 Elemental phosphorus Magnetite Apatite Chlorite Metallic iron 图 9    不同无烟煤用量下磷的迁移行为 Fig.9     Migration  behavior  of  phosphorus  under  different  anthracite dosages 2.4    粉末还原铁检测 为了检查产品的质量，对粉末还原铁进行了 化学多元素分析，结果见表 4. 粉末还原铁的铁 品位和磷质量分数分别为 94.17% 以及 0.08%，此 外，铁的金属化率高达 97.98%. 根据炼钢用直接 还原铁标准（ YB/T4170—2008）可知，产品中除 P 含量稍高外 ，其他指标都符合要求 ，达到 了 H94 标准，该产品经压块后可作为电炉炼钢的优 质原料. 表 4 粉末还原铁的化学组成（质量分数） Table 4   Chemical compositions of the powdered reduced iron % Fe MFe P CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO C S 94.17 92.27 0.080 1.48 1.13 0.64 0.12 0.046 0.49 0.02 3    结论 (1) 在石灰石用量 28%、无烟煤用量 16%、还 原温度 1300 ℃，还原时间 3 h 的条件下进行还原 焙烧，焙烧矿经两段磨矿−两段磁选，可获得铁品 位 94.17%、磷质量分数 0.08% 以及铁回收率 77.47% 的粉末还原铁，该产品经压块后可作为电炉炼钢 的优质原料. (2) 推荐回转窑工业试验的初始条件为：膨润 土和玉米淀粉的用量分别为 4% 和 1%，石灰石用 量 28%、无烟煤用量 16%、还原温度 1300 ℃ 和还 原时间 3 h. (3) 增加无烟煤用量促进了浮氏体和镁铁尖晶 石的还原以及使铁颗粒粒度增加，从而有利于了 铁的回收；但过多的无烟煤将提供强还原气氛以 及煤中的灰分将与石灰石反应，使试样中铁矿物 中的磷以及磷灰石还原成单质磷进入铁颗粒中. 参    考    文    献 Wu  S  C,  Li  Z  Y,  Sun  T  C,  et  al.  Effect  of  additives  on  iron recovery  and  dephosphorization  by  reduction  roasting–magnetic separation  of  refractory  high-phosphorus  iron  ore. Int J Miner Metall Mater, 2021, 28（12）: 1908 [1] Bao Q P, Guo L, Guo Z C. A novel direct reduction-flash smelting separation  process  of  treating  high  phosphorous  iron  ore  fines. Powder Technol, 2021, 377: 149 [2] Zhou  W  T,  Han  Y  X,  Sun  Y  S,  et  al.  Strengthening  iron enrichment  and  dephosphorization  of  high-phosphorus  oolitic hematite using high-temperature pretreatment. Int J Miner Metall Mater, 2020, 27（4）: 443 [3] Tang H Q, Qi T F, Qin Y Q. Production of low-phosphorus molten iron  from  high-phosphorus  oolitic  hematite  using  biomass  char. JOM, 2015, 67（9）: 1956 [4] Quast K. A review on the characterisation and processing of oolitic iron ores. Miner Eng, 2018, 126: 89 [5] Zhu D Q, Chun T J, Pan J, et al. Upgrading and dephosphorization of Western Australian iron ore using reduction roasting by adding sodium carbonate. Int J Miner Metall Mater, 2013, 20（6）: 505 [6] Yu  W,  Sun  T  C,  Kou  J,  et  al.  The  function  of  Ca(OH)2 and Na2CO3 as  additive  on  the  reduction  of  high-phosphorus  oolitic hematite-coal mixed pellets. ISIJ Int, 2013, 53（3）: 427 [7] Li  G  H,  Zhang  S  H,  Rao  M  J,  et  al.  Effects  of  sodium  salts  on reduction roasting and Fe-P separation of high-phosphorus oolitic [8] 吴世超等： 高磷鲕状铁矿直接还原−磁选提铁降磷扩大试验研究 · 7 ·