·1270· 工程科学学报，第37卷，第10期 与铁闪石嵌布粒度较细且共生紧密，很难通过物理分 1.2实验仪器和分析方法 选将二者分离。图2(b)对应的能谱分析微区化学组 1.2.1实验设备 成如表3所示。 主要实验设备如表7所示。 表3选区1化学组成（质量分数） 表4还原煤工业分析（质量分数） Table3 Chemical composition of Area I Table 4 Proximate analysis result of the adopted coal % Mg Si 0 Ca Fe 合计 水分，M, 挥发分，V灰分，Ad 固定碳，FC 2.90 19.8840.239.98 27.01 100 9.16 39.42 5.07 46.35 表3表明，原矿中的铁闪石含铁量较高，具有综合回 表5煤灰分化学组成（质量分数） 收价值。研究铁闪石的富集机理并强化其回收过程是实 Table 5 Chemical composition of the coal ash 现鞍山式贫磁铁矿再选中矿综合利用的关键问题之一。 Si02 Fe203 Al2O3 Ca0 Mgo K2O TiO2 Na20 P20s 实验采用的还原煤采自云南某地，工业分析和灰 38 22.5721.377.151.901.380.840.430.41 分多元素分析如表4和表5所示。实验采用的石灰石 表6石灰石化学组成（质量分数） 采自湖南某地，其化学组成如表6所示。 Table 6 Chemical composition of the limerock 名 分析表明，还原煤挥发分高、灰分低，灰分对实验 Ca0 CO2(碳酸盐)Mg0 Si0, A203 H20* 影响小，可以满足研究需要。石灰石纯度较高，硅和铁 54.26 41.81 1.96 0.68 0.01 1.28 含量较低，可忽略其对实验的影响。 表7主要实验仪器设备表 Table 7 List of the main experimental instruments 名称 棒磨机 箱式电阻炉 磁选管 天平 过滤机 干燥箱 型号 XMB-70 CGME-8/200 CXG-99 AR1140 XTLZ PH050 1.2.2分析方法 煤 石灰石 原矿 主要分析仪器如表8所示。 破碎(-2mm) d破路2m 表8主要分析仪器 Table 8 List of the main analysis instruments 混匀 仪器名称 型号 直接还原 扫描电子显微镜 ZEISS EVO18 X射线光电子能谱仪 Thermo Scientific K-Alpha 一段磨矿(-0.074mm) 电感耦合等离子体质谱仪 IRIS Intrepid II XSP 矿相显微镜 LEICA PM4500 段磁选(118kA·m) 多功能X射线衍射仪 Rigaku TTRⅢ -段尾渣 二段磨矿(-0.045mm) 1.3实验方法 将原矿破碎至-2mm,与还原煤和石灰石粉末混 二段磁选(111kA·m少 匀，置于马弗炉中的100mL石墨-黏土坩埚中保温还 一段尾渣 原；还原熟料按磨矿浓度50%磨至-0.074mm后进行 粉末铁 一段磁选(118kA·m);一段磁选精矿经二段磨矿至 图3工艺流程图 -0.045mm后进行二段磁选(111kA·m);干燥后的 Fig.3 Process flow 二段磁选精矿称为粉末铁（颗粒状的单质铁）。化验 量16%时，还原温度对粉末铁TFe、eFe和金属化率的 粉末铁全铁品位(TFe),计算粉末铁回收率(efe);化 影响如图4所示。 验一段磁选尾渣和二段磁选尾渣的全铁品位，计算其 研究表明，还原温度对粉末铁TFe、εFe和金属化 中铁元素的分布率。 率的影响较大。还原温度由1150℃升高到1200℃过 实验工艺流程如图3所示。 程中TFe降低，但金属化率略有升高，表明此时的TFe 2数据与结果分析 降低是粉末铁中脉石夹杂量增加造成的，而不是还原 不彻底。1200℃与1150℃相比TFe降低而eFe基本 2.1直接还原与矿物重构条件 不变，故选择1150℃作为较优的还原温度。 还原时间45min、石灰石用量12%以及还原煤用 还原温度1150℃、石灰石用量12%及还原煤用量工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 与铁闪石嵌布粒度较细且共生紧密，很难通过物理分 选将二者分离。图 2( b) 对应的能谱分析微区化学组 成如表 3 所示。 表 3 选区 1 化学组成( 质量分数) Table 3 Chemical composition of Area 1 % Mg Si O Ca Fe 合计 2. 90 19. 88 40. 23 9. 98 27. 01 100 表3 表明，原矿中的铁闪石含铁量较高，具有综合回 收价值。研究铁闪石的富集机理并强化其回收过程是实 现鞍山式贫磁铁矿再选中矿综合利用的关键问题之一。 实验采用的还原煤采自云南某地，工业分析和灰 分多元素分析如表 4 和表 5 所示。实验采用的石灰石 采自湖南某地，其化学组成如表 6 所示。 分析表明，还原煤挥发分高、灰分低，灰分对实验 影响小，可以满足研究需要。石灰石纯度较高，硅和铁 含量较低，可忽略其对实验的影响。 1. 2 实验仪器和分析方法 1. 2. 1 实验设备 主要实验设备如表 7 所示。 表 4 还原煤工业分析( 质量分数) Table 4 Proximate analysis result of the adopted coal % 水分，Mt 挥发分，Vad 灰分，Aad 固定碳，FCad 9. 16 39. 42 5. 07 46. 35 表 5 煤灰分化学组成( 质量分数) Table 5 Chemical composition of the coal ash % SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O TiO2 Na2O P2O5 38 22. 57 21. 37 7. 15 1. 90 1. 38 0. 84 0. 43 0. 41 表 6 石灰石化学组成( 质量分数) Table 6 Chemical composition of the limerock % CaO CO2 ( 碳酸盐) MgO SiO2 Al2O3 H2O + 54. 26 41. 81 1. 96 0. 68 0. 01 1. 28 表 7 主要实验仪器设备表 Table 7 List of the main experimental instruments 名称 棒磨机 箱式电阻炉 磁选管 天平 过滤机 干燥箱 型号 XMB--70 CGME--8 /200 CXG--99 AＲ1140 XTLZ PH050 1. 2. 2 分析方法 主要分析仪器如表 8 所示。 表 8 主要分析仪器 Table 8 List of the main analysis instruments 仪器名称 型号 扫描电子显微镜 ZEISS EVO18 X 射线光电子能谱仪 Thermo Scientific K-Alpha 电感耦合等离子体质谱仪 IＲIS Intrepid II XSP 矿相显微镜 LEICA PM4500 多功能 X 射线衍射仪 Ｒigaku TTＲⅢ 1. 3 实验方法 将原矿破碎至 － 2 mm，与还原煤和石灰石粉末混 匀，置于马弗炉中的 100 mL 石墨--黏土坩埚中保温还 原; 还原熟料按磨矿浓度 50% 磨至 － 0. 074 mm 后进行 一段磁选( 118 kA·m － 1 ) ; 一段磁选精矿经二段磨矿至 － 0. 045 mm 后进行二段磁选( 111 kA·m － 1 ) ; 干燥后的 二段磁选精矿称为粉末铁( 颗粒状的单质铁) 。化验 粉末铁全铁品位( TFe) ，计算粉末铁回收率( εFe) ; 化 验一段磁选尾渣和二段磁选尾渣的全铁品位，计算其 中铁元素的分布率。 实验工艺流程如图 3 所示。 2 数据与结果分析 2. 1 直接还原与矿物重构条件 还原时间 45 min、石灰石用量 12% 以及还原煤用 图 3 工艺流程图 Fig． 3 Process flow 量 16% 时，还原温度对粉末铁 TFe、εFe 和金属化率的 影响如图 4 所示。 研究表明，还原温度对粉末铁 TFe、εFe 和金属化 率的影响较大。还原温度由 1150 ℃ 升高到 1200 ℃ 过 程中 TFe 降低，但金属化率略有升高，表明此时的 TFe 降低是粉末铁中脉石夹杂量增加造成的，而不是还原 不彻底。1200 ℃与 1150 ℃ 相比 TFe 降低而 εFe 基本 不变，故选择 1150 ℃作为较优的还原温度。 还原温度 1150 ℃、石灰石用量 12% 及还原煤用量 ·1270·