·628· 北京科技大学学报 第34卷 表2最终铁精矿化学多元素分析结果（质量分数） Table 2 Multielement analysis result of the final iron concentrate TFe SiO2 AL203 Cao Mgo Na2O K20 TiOz MnO P 92.61 1.63 1.25 0.42 0.06 0.38 0.03 0.02 0.54 0.03 0.05 镜照片，图7(b)是图7(a)中各点的能谱图.通过能 3 机理研究 谱分析，发现较明亮的部分1点只含有铁，而较灰暗 3.1还原剂在焙烧过程中所起作用及机理 的部分2点为铁氧化物，说明在只添加煤和CC0的 焙烧温度1200℃，焙烧时间8h,CC0用量 情况下可将部分赤铁矿还原为金属铁，但不能将所 15%,煤用量分别为15%、20%、25%和30%，焙烧 有的铁氧化物都还原成金属铁.3点为脉石相，主 产物不磁选，磨细后直接进行衍射分析.将煤不同 要由硅酸盐矿物组成 用量时焙烧产物的X射线衍射谱进行对比得到图 3.2NCP在焙烧过程中所起作用及机理 6.从图中可以看出，煤用量15%时有磁铁矿()生 煤用量20%，CC0用量15%，焙烧温度1200℃， 成，焙烧矿中存在未被还原的赤铁矿(b).煤用量 焙烧时间8h,NCP用量分别为3%、5%、8%和 20%、25%和30%时，培烧矿中出现浮氏体(j),赤 10%,焙烧产物不磁选，磨细后直接进行衍射分 铁矿和磁铁矿依然存在.分析可知，铁矿石隧道窑 析，焙烧产物的X射线衍射谱如图8所示.从图中 直接还原过程中，赤铁矿的还原过程为赤铁矿一磁 可以看出，随着NCP用量的增加，不同培烧产物的 铁矿一浮氏体一金属铁.在单纯使用煤和CCO的 X射线衍射图谱存在差异.主要表现为：(1)NCP 条件下，不能将原矿中的赤铁矿全部还原成金属铁. 的加入有新的物质-金属铁（e)、硅钠石(g)和钠 方石英(g)的峰是新出现的峰，这是由于石英在高 长石(h)生成，并且石英峰明显减弱；(2)随着 温下很容易生成方石英相，方石英高温冷却时，在 NCP用量的增加，在低角度衍射区(20：20°~35) 267℃附近会发生B→α相的二级相变.这个过程 形成非晶包，说明在焙烧过程中有非晶相物质生 中，方石英热膨胀系数会突然下降，同时产生约 成.因此可以证明，NCP的作用是与原矿中石英发 2.8%的体积变化效应4，这种变化在后续的磨 生反应，主要产物是硅钠石、钠长石和非晶相物 矿中，会使脉石与目的矿物金属铁的分离变得更加 质.在焙烧过程中NCP可以和赤铁矿共生的石英 容易 发生反应，破坏原矿结构，使还原性气体更易和赤 图7(a)是煤用量20%时焙烧产物的电子显微 铁矿接触发生还原反应生成金属铁，并可以通过 30% 磨矿磁选方法将其回收. a e 图9(a)是NCP用量5%时焙烧产物的电子显 25% 微镜照片，图9(b)是图9(a)中各点的能谱图.从图 中可以看出，3点和4点（图中白色部分）为金属铁， 说明添加NCP焙烧后原矿中的铁已经被还原为金 20% 属.1点和2点（图中的暗灰色部分）为脉石相，能 e 谱图说明其主要由硅酸盐矿物组成. 15% e 4 结论 原利矿 (1)以隧道窑为铁矿石直接还原设备，实现了 db儿是aac 全铁品位29.88%的赤铁矿石直接还原.在煤用量 102030405060708090.100 20%,CC0用量15%，NCP用量5%，焙烧温度 1200℃，焙烧时间8h的试验条件下，经磨矿磁选得 a一石英；b一赤铁矿：c一叶蛇纹石；d一高岭石：e一金属铁：f一磁 铁矿F304:g一方石英Si02:h一褐疏钙石：i一钙长石CaAl2Si20g: 到最终产品指标为铁精矿品位92.61%，铁精矿回 j一浮氏体FcO 收率92.38%. 图6无NCP时煤不同用量培烧产物的X射线衍射谱 (2)磨矿细度和磁场强度对铁精矿品位和回收 Fig.6 XRD patters of roasting products obtained with different coal 率存在影响.试验证明，可采用两段磨选流程对铁 dosages and without NCP 精矿进行回收，在第一段磨矿细度为-0.147mm占北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 表 2 最终铁精矿化学多元素分析结果( 质量分数) Table 2 Multielement analysis result of the final iron concentrate % TFe SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 MnO S P 92. 61 1. 63 1. 25 0. 42 0. 06 0. 38 0. 03 0. 02 0. 54 0. 03 0. 05 3 机理研究 3. 1 还原剂在焙烧过程中所起作用及机理 焙烧温 度 1 200 ℃，焙 烧 时 间 8 h，CCO 用 量 15% ，煤用量分别为 15% 、20% 、25% 和 30% ，焙烧 产物不磁选，磨细后直接进行衍射分析． 将煤不同 用量时焙烧产物的 X 射线衍射谱进行对比得到图 6． 从图中可以看出，煤用量 15% 时有磁铁矿( f) 生 成，焙烧矿中存在未被还原的赤铁矿( b) ． 煤用量 20% 、25% 和 30% 时，焙烧矿中出现浮氏体( j) ，赤 铁矿和磁铁矿依然存在． 分析可知，铁矿石隧道窑 直接还原过程中，赤铁矿的还原过程为赤铁矿—磁 铁矿—浮氏体—金属铁． 在单纯使用煤和 CCO 的 条件下，不能将原矿中的赤铁矿全部还原成金属铁． 方石英( g) 的峰是新出现的峰，这是由于石英在高 温下很容易生成方石英相，方石英高温冷却时，在 267 ℃附近会发生 β→α 相的二级相变． 这个过程 中，方石英热膨胀系数会突然下降，同 时 产 生 约 2. 8% 的体积变化效应［14--15］，这种变化在后续的磨 矿中，会使脉石与目的矿物金属铁的分离变得更加 容易． a—石英; b—赤铁矿; c—叶蛇纹石; d—高岭石; e—金属铁; f—磁 铁矿 F3O4 ; g—方石英 SiO2 ; h—褐硫钙石; i—钙长石 CaAl2 Si2O8 ; j—浮氏体 FeO 图 6 无 NCP 时煤不同用量焙烧产物的 X 射线衍射谱 Fig． 6 XRD patterns of roasting products obtained with different coal dosages and without NCP 图 7( a) 是煤用量 20% 时焙烧产物的电子显微 镜照片，图7( b) 是图7( a) 中各点的能谱图． 通过能 谱分析，发现较明亮的部分 1 点只含有铁，而较灰暗 的部分 2 点为铁氧化物，说明在只添加煤和 CCO 的 情况下可将部分赤铁矿还原为金属铁，但不能将所 有的铁氧化物都还原成金属铁． 3 点为脉石相，主 要由硅酸盐矿物组成． 3. 2 NCP 在焙烧过程中所起作用及机理 煤用量 20%，CCO 用量 15%，焙烧温度 1 200 ℃， 焙烧 时 间 8 h，NCP 用 量 分 别 为 3% 、5% 、8% 和 10% ，焙烧 产 物 不 磁 选，磨细后直接进行衍射分 析，焙烧产物的 X 射线衍射谱如图 8 所示． 从图中 可以看出，随着 NCP 用量的增加，不同焙烧产物的 X 射线衍射图谱存在差异． 主要表现为: ( 1) NCP 的加入有新的物质--金属铁( e) 、硅钠石( g) 和钠 长石( h) 生 成，并且石英峰明显减弱; ( 2 ) 随 着 NCP 用量的增加，在低角度衍射区( 2θ: 20° ～ 35°) 形成非晶包，说明在焙烧过程中有非晶相物质生 成． 因此可以证明，NCP 的作用是与原矿中石英发 生反应，主要产物是硅钠石、钠长石和非晶相物 质． 在焙烧过程中 NCP 可以和赤铁矿共生的石英 发生反应，破坏原矿结构，使还原性气体更易和赤 铁矿接触发生还原反应生成金属铁，并可以通过 磨矿磁选方法将其回收． 图 9( a) 是 NCP 用量 5% 时焙烧产物的电子显 微镜照片，图9( b) 是图9( a) 中各点的能谱图． 从图 中可以看出，3 点和 4 点( 图中白色部分) 为金属铁， 说明添加 NCP 焙烧后原矿中的铁已经被还原为金 属． 1 点和 2 点( 图中的暗灰色部分) 为脉石相，能 谱图说明其主要由硅酸盐矿物组成． 4 结论 ( 1) 以隧道窑为铁矿石直接还原设备，实现了 全铁品位 29. 88% 的赤铁矿石直接还原． 在煤用量 20% ，CCO 用 量 15% ，NCP 用 量 5% ，焙 烧 温 度 1 200 ℃，焙烧时间 8 h 的试验条件下，经磨矿磁选得 到最终产品指标为铁精矿品位 92. 61% ，铁精矿回 收率 92. 38% ． ( 2) 磨矿细度和磁场强度对铁精矿品位和回收 率存在影响． 试验证明，可采用两段磨选流程对铁 精矿进行回收，在第一段磨矿细度为 － 0. 147 mm 占 ·628·