增刊1 郭亚光等：煤基处理硫酸渣制备含硫钢原料的实验研究 ·95· 硫酸渣还原熔分制取珠铁过程中铁回收率的影响， Fe.O. -上e0 -200 Fe,0 如图5所示.随着碱度的增加，铁回收率先增加，当 ◆Ffe0 .-gi) -400 Fe Sio.Fe,0 碱度增加到1.0后继续增加碱度使得铁回收率降 Mgo 低.这是由于继续增加碱度使得渣相重新进入高温 -600 -C0 A1,0 区域，增加了熔渣黏度，减缓铁聚集长大速率，使得 -800 +Fe Sio. A1,0 一部分金属铁留在渣中未进入珠铁.因此，可以确 -1000 CaO 定碱度1.0为合适的碱度.比较碱度分别为1.0和 -1200 1573K 1773K 0.7两组的渣相X射线衍射谱，如图6所示，碱度高 4008001200160020002400 较碱度低的渣中生成更多的含钙物相 T/K 图3氧势图 94 Fig.3 Oxygen potential diagram 92 硫酸渣 (煤粉 石灰石 混匀 压球、干燥 80 0.6 0.70.80.91.01.11.21.3 碱度 还原熔分 图5铁回收率随碱度变化 Fig.5 Effect of basicity on iron recovery rate 冷却、分离 1200 R=1.0 1一假硅灰石 900 2一钙长石 化学分析· 3一钙铝黄长石 渣 珠铁一→化学分析 600 XRD+ 300 图4还原熔分实验流程图 0 Fig.4 Process flow of reduction smelting experiment 2400 R=0.7 1800 2结果与分析 1200 600 实验考察了碱度、配碳量、焙烧温度和焙烧时间 0 1015202530354045505560657075808590 四个因素对还原熔分工艺的影响，采用单因素变量 28) 研究方法考察各个因素对金属化率的影响规律， 图6不同碱度渣的X射线衍射谱 铁回收率是作为熔分实验结果的主要考察依 Fig.6 XRD patters of slags with different basicities 据，根据不同因素对它的影响可以确定出还原过程 的最佳工艺参数.铁回收率定义为 2.2配煤量对铁回收率的影响 M, 含碳球团的C/0摩尔比不仅影响铁氧化物的 7:=7,×100%. 还原，而且影响熔分过程中渣、铁分离.C/0较低， 式中，为铁回收率，M,为熔分实验后收集的珠铁 还原率较低，大量的铁以氧化物形式进入渣中：C/0 中铁元素的质量，M2为熔分实验前含碳球团中铁元 过高，煤粉带入灰分熔化后包裹未反应的含铁物相 素的质量 引起铁回收率降低，且造成资源浪费.因此研究合 2.1碱度对铁回收率的影响 适的配碳量是非常有意义的.在温度为1450℃，碱 含碳球团还原熔分过程中，在一定的实验条件 度为1.0，熔分时间为20min时，铁回收率随着配碳 下，碱度通过影响渣熔化温度影响熔分过程中渣的 量的变化曲线如图7所示.随着配碳量的增加，铁 黏度，不适宜的碱度会造成渣流动性变差，减缓渣、 回收率先升高后降低.当C/0为0.8时，铁回收率 铁分离速度，影响铁回收率.在温度1450℃、C/0 仅为70%，增加配碳量，提高C/0到1.2时，铁回收 摩尔比为1.2以及熔分时间20min时，考察碱度对 率增大到93%，继续提高C/0,铁回收率不仅未增增刊 1 郭亚光等: 煤基处理硫酸渣制备含硫钢原料的实验研究 图 3 氧势图 Fig． 3 Oxygen potential diagram 图 4 还原熔分实验流程图 Fig． 4 Process flow of reduction smelting experiment 2 结果与分析 实验考察了碱度、配碳量、焙烧温度和焙烧时间 四个因素对还原熔分工艺的影响，采用单因素变量 研究方法考察各个因素对金属化率的影响规律． 铁回收率是作为熔分实验结果的主要考察依 据，根据不同因素对它的影响可以确定出还原过程 的最佳工艺参数． 铁回收率定义为 ηFe = M1 M2 × 100% ． 式中，ηFe为铁回收率，M1为熔分实验后收集的珠铁 中铁元素的质量，M2为熔分实验前含碳球团中铁元 素的质量． 2. 1 碱度对铁回收率的影响 含碳球团还原熔分过程中，在一定的实验条件 下，碱度通过影响渣熔化温度影响熔分过程中渣的 黏度，不适宜的碱度会造成渣流动性变差，减缓渣、 铁分离速度，影响铁回收率． 在温度 1450 ℃、C /O 摩尔比为 1. 2 以及熔分时间 20 min 时，考察碱度对 硫酸渣还原熔分制取珠铁过程中铁回收率的影响， 如图 5 所示． 随着碱度的增加，铁回收率先增加，当 碱度增加到 1. 0 后继续增加碱度使得铁回收率降 低． 这是由于继续增加碱度使得渣相重新进入高温 区域，增加了熔渣黏度，减缓铁聚集长大速率，使得 一部分金属铁留在渣中未进入珠铁． 因此，可以确 定碱度 1. 0 为合适的碱度． 比较碱度分别为 1. 0 和 0. 7 两组的渣相 X 射线衍射谱，如图 6 所示，碱度高 较碱度低的渣中生成更多的含钙物相． 图 5 铁回收率随碱度变化 Fig． 5 Effect of basicity on iron recovery rate 图 6 不同碱度渣的 X 射线衍射谱 Fig． 6 XＲD patterns of slags with different basicities 2. 2 配煤量对铁回收率的影响 含碳球团的 C /O 摩尔比不仅影响铁氧化物的 还原，而且影响熔分过程中渣、铁分离． C /O 较低， 还原率较低，大量的铁以氧化物形式进入渣中; C /O 过高，煤粉带入灰分熔化后包裹未反应的含铁物相 引起铁回收率降低，且造成资源浪费． 因此研究合 适的配碳量是非常有意义的． 在温度为 1450 ℃，碱 度为 1. 0，熔分时间为 20 min 时，铁回收率随着配碳 量的变化曲线如图 7 所示． 随着配碳量的增加，铁 回收率先升高后降低． 当 C /O 为 0. 8 时，铁回收率 仅为 70% ，增加配碳量，提高 C /O 到 1. 2 时，铁回收 率增大到 93% ，继续提高 C /O，铁回收率不仅未增 ·95·