D0I:10.13374/i.i8sm1001063.2011.08.006 第33卷第9期 北京科技大学学报 Vol 33 No 9 2011年9月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijng Sp2011 低品位铁矿石直接还原过程铁颗粒生长和解离特性 孙体昌*秦晓萌胡学平蒋曼王珍程帅 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083 *通信作者，Email sun@ces ust edu cn 摘要对某低品位铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的生长和解离特性进行了研究，重点讨论了还原剂用量和还原时间对 铁颗粒长大的影响·X射线衍射和扫描电镜分析结果表明：减少还原剂用量能减弱还原气氛，减少结晶中心的生成，有利于铁 颗粒的聚集长大，但因为部分铁损失于脉石中，所以限制了铁晶核的进一步长大；延长还原时间能有效地促进铁颗粒的聚集 长大，并降低铁产品的活性，防止再氧化：还原矿中非晶态物质的生成以及金属铁和脉石的硬度差异，有利于金属铁颗粒的粗 磨单体解离 关键词铁矿石；直接还原：颗粒生长；解离 分类号TD951 G rain grow th and cleavage characteristics ofm etallic phase in direct reduction of a low grade iron ore SUN Ti-chang QN Xiaomeng HU Xueping JIANG Man WANG Zhen CHENG Shuai Key Laboratory of the M inistry of Education of China for H ighEfficient M in ng and Safety ofMetalM ines University of Science and Technobgy Beijing Beijing 100083 China Corresponding au thor Email suntd ces ustb edu cn ABSTRACT The gramn grow th and cleavage characteristics ofmetallic phase were studied in direct reduction of a low grade iron ore The effects of reducing agent dosage and roasting tie on the gran grow th were discussed The results of X"ray diffraction and scanning electron m icroscopy show that decreasing the reducing agent dosage can li it the reducing am osphere and restrict the generation of crystallization centers thereby it is conducive to the grain grow th ofmetallic phase but the further grain grow th is confined due to the partly losing of iron in gangue Prolnging the masting tie can prmote the grain agglmeration and grow th which can decrease the activity ofmetallic products and thus prohbit the reoxidation reaction The generation of amorphous substances and the hardness differ ence beween metallic phase and gangue are beneficial to the cleavage ofmetallic iron when the grinding fineness is coarse KEY WORDS irn ores direct reduction pmocess grain gmow th cleavage 近年来，符合我国资源特点的煤基直接还原铁 中，焙烧过程通常以铁的金属化率为中心，金属铁颗 工艺获得迅速的发展，这为我国目前用传统工艺难 粒的尺寸通常小于10m,在磨矿磁选过程中铁产 以有效处理的复杂难选铁矿石提供了一个新的技术 品的单体解离困难，铁品位的提高主要依靠二段甚 路线.此外，我国电炉炼钢需要大量的废钢原料，废 至三段磨矿[-)，而磨矿作业是选矿过程中最耗能 钢短缺也逐渐成为制约我国钢铁工业发展的因素之 的环节，估计占选厂能耗的50%左右.因此如何 一，因此，大力发展直接还原铁，用以代替废钢并稀 使低品位铁矿石在直接还原过程中实现铁颗粒的聚 释废钢中的有害杂质，冶炼出优质钢材是符合现阶 集长大，就成为实现粗磨单体解离、降低磨矿能耗的 段我国国民经济发展需要的，同时也可去除传统工 关键因素.在对某江口式铁矿石直接还原试验过 艺中的炼焦和烧结，减少C0排放和环境污染，并有 程中发现，通过优化还原焙烧条件，可以在磨矿细度 效利用低阶煤-).但是，在目前直接还原铁研究 -43m占51.01%时，获得铁品位为91.93%、回收 收稿日期：2010-08-30第 33卷 第 9期 2011年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．33Ｎｏ．9 Ｓｅｐ．2011 低品位铁矿石直接还原过程铁颗粒生长和解离特性 孙体昌 * 秦晓萌 胡学平 蒋 曼 王 珍 程 帅 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室‚北京 100083 * 通信作者‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｓｕｎｔｃ＠ｃｅｓ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 摘 要 对某低品位铁矿直接还原过程中金属铁颗粒的生长和解离特性进行了研究‚重点讨论了还原剂用量和还原时间对 铁颗粒长大的影响．Ｘ射线衍射和扫描电镜分析结果表明：减少还原剂用量能减弱还原气氛‚减少结晶中心的生成‚有利于铁 颗粒的聚集长大‚但因为部分铁损失于脉石中‚所以限制了铁晶核的进一步长大；延长还原时间能有效地促进铁颗粒的聚集 长大‚并降低铁产品的活性‚防止再氧化；还原矿中非晶态物质的生成以及金属铁和脉石的硬度差异‚有利于金属铁颗粒的粗 磨单体解离． 关键词 铁矿石；直接还原；颗粒生长；解离 分类号 ＴＤ951 Ｇｒａｉｎｇｒｏｗｔｈａｎｄｃｌｅａｖａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｐｈａｓｅｉｎｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ ａｌｏｗ-ｇｒａｄｅｉｒｏｎｏｒｅ ＳＵＮＴｉ-ｃｈａｎｇ * ‚ＱＩＮＸｉａｏ-ｍｅｎｇ‚ＨＵＸｕｅ-ｐｉｎｇ‚ＪＩＡＮＧＭａｎ‚ＷＡＮＧＺｈｅｎ‚ＣＨＥＮＧＳｈｕａｉ ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａｆｏｒＨｉｇｈ-ＥｆｆｉｃｉｅｎｔＭｉｎｉｎｇａｎｄＳａｆｅｔｙｏｆＭｅｔａｌＭｉｎｅｓ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚ Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ * Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｓｕｎｔｃ＠ｃｅｓ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｇｒａｉｎｇｒｏｗｔｈａｎｄｃｌｅａｖａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｐｈａｓｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｌｏｗ-ｇｒａｄｅｉｒｏｎｏｒｅ． Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｄｏｓａｇｅａｎｄｒｏａｓｔｉｎｇｔｉｍｅｏｎｔｈｅｇｒａｉｎｇｒｏｗｔｈｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＸ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙｓｈｏｗｔｈａｔｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｄｏｓａｇｅｃａｎｌｉｍｉｔｔｈｅｒｅｄｕｃｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅａｎｄｒｅｓｔｒｉｃｔｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｃｅｎｔｅｒｓ‚ｔｈｅｒｅｂｙｉｔｉｓｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｇｒａｉｎｇｒｏｗｔｈｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｐｈａｓｅ‚ｂｕｔｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｇｒａｉｎｇｒｏｗｔｈｉｓｃｏｎｆｉｎｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅ ｐａｒｔｌｙｌｏｓｉｎｇｏｆｉｒｏｎｉｎｇａｎｇｕｅ．Ｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇｔｈｅｒｏａｓｔｉｎｇｔｉｍｅｃａｎｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｇｒａｉｎａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈ‚ｗｈｉｃｈｃａｎｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｔｈｕｓｐｒｏｈｉｂｉｔｔｈｅｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓｓｕｂｓｔａｎｃｅｓａｎｄｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｄｉｆｆｅｒ- ｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｍｅｔａｌｌｉｃｐｈａｓｅａｎｄｇａｎｇｕｅａｒｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｃｌｅａｖａｇｅｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｉｒｏｎｗｈｅｎｔｈｅｇｒｉｎｄｉｎｇｆｉｎｅｎｅｓｓｉｓｃｏａｒｓｅ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｉｒｏｎｏｒｅｓ；ｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ；ｇｒａｉｎｇｒｏｗｔｈ；ｃｌｅａｖａｇｅ 收稿日期：2010--08--30 近年来‚符合我国资源特点的煤基直接还原铁 工艺获得迅速的发展‚这为我国目前用传统工艺难 以有效处理的复杂难选铁矿石提供了一个新的技术 路线．此外‚我国电炉炼钢需要大量的废钢原料‚废 钢短缺也逐渐成为制约我国钢铁工业发展的因素之 一．因此‚大力发展直接还原铁‚用以代替废钢并稀 释废钢中的有害杂质‚冶炼出优质钢材是符合现阶 段我国国民经济发展需要的‚同时也可去除传统工 艺中的炼焦和烧结‚减少 ＣＯ2排放和环境污染‚并有 效利用低阶煤 ［1－3］．但是‚在目前直接还原铁研究 中‚焙烧过程通常以铁的金属化率为中心‚金属铁颗 粒的尺寸通常小于 10μｍ‚在磨矿磁选过程中铁产 品的单体解离困难‚铁品位的提高主要依靠二段甚 至三段磨矿 ［4－5］‚而磨矿作业是选矿过程中最耗能 的环节‚估计占选厂能耗的 50％左右 ［6］．因此如何 使低品位铁矿石在直接还原过程中实现铁颗粒的聚 集长大‚就成为实现粗磨单体解离、降低磨矿能耗的 关键因素．在对某 “江口式 ”铁矿石直接还原试验过 程中发现‚通过优化还原焙烧条件‚可以在磨矿细度 -43μｍ占 51∙01％时‚获得铁品位为 91∙93％、回收 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2011．09．005