,980 北京科技大学学报 第35卷 由图1可以看出，焙烧前硫酸渣中的主要刊矿物 下的有效单体解离，因此获得铁品位为91.00%和铁 为赤铁矿和磁铁矿，还有少量的黄铁矿和脉石矿物 回收率为91.86%的还原铁.通过磨矿-磁选，包裹在 镁橄榄石.硫酸渣在四种组合条件下经直接还原焙 斜硅钙石表面的硫化钙随其一起进入尾矿中，从而 烧后均发生了明显的物相变化.相同的是，焙烧矿 达到较好的脱硫效果，此条件所得还原铁中硫含量 中均有金属铁、生石灰和斜硅钙石生成.不同的是， 仅为0.034%. 组合a条件下焙烧矿中有硫化钙(CaS)生成：而组 在组合b条件下，当SH用量为25%时，焙 合b、c和d条件均有硫硅钙石(Ca11(SiO4)4O2S) 烧矿中铁颗粒已经长成为粒度不等的球形铁颗粒， 生成.由此可知，硫酸渣中的黄铁矿和镁橄榄石与 它们与斜硅钙石嵌布关系松散，这将有利于还原铁 不同的钙盐脱硫剂在高温还原气氛中发生反应，分 取得较高的铁品位：在磨矿-磁选过程中，绝大部 别生成了没有磁性的含硫矿物硫化钙或硫硅钙石. 分斜硅钙石和高铁型硫硅钙石进入尾矿中，达到一 通过磨刊矿一磁选的方法将硫化钙或硫硅钙石与金属 定的提铁脱硫效果；但由于高铁型硫硅钙石包裹在 铁分离，从而达到一定的脱硫效果.但是，由表2 铁颗粒表面，致使少量高铁型硫硅钙石随铁颗粒一 可以看出，不同组合的实际脱硫效果亦不同，也 起进入还原铁中，所以此条件虽可得到铁回收率为 就是说，焙烧矿中含硫矿物的不同组成不是致使最 95.17%的还原铁，但铁品位只达到84.09%：而硫的 终脱硫效果不同的主要原因.焙烧矿中金属铁的衍 去除效果也不好，只降到0.35% 射峰强度均较高，这说明焙烧矿中有金属铁存在其 由此可知，在组合a和b条件下，在SH用量为 中，因此使还原铁中铁品位均可达到90%左右.每 25%时，所得还原铁中硫含量相差近10倍是因为焙 个组合所得焙烧矿中金属铁和含硫矿物的衍射峰强 烧矿中含硫矿物的存在状态不同.组合a条件下所 度变化并不明显，无法解释表2中还原铁中铁指 得焙烧矿中的绝大部分硫化钙随斜硅钙石在磨刊矿- 标的变化规律，也无法解释不同组合条件下硫酸 磁选过程中进入尾矿，组合b条件下所得焙烧矿中 渣经直接还原焙烧为何生成不同种类的含硫刊矿物， 仍有少量高铁型硫硅钙石随金属铁颗粒在磨矿-磁 因此对不同组合所得焙烧矿进行扫描电镜观察和能 选过程中进入还原铁 谱分析，考察不同组合对焙烧矿中含硫矿物结构的 由图2可以看出：在组合a中，SH用量的增加 影响. 使焙烧矿中铁颗粒逐渐变小，粒度相对较大的铁连 4不同组合对焙烧矿中矿物之间关系影响 晶逐渐形成单个的金属铁小颗粒，与斜硅钙石嵌布 关系并不紧密，最终形成尺寸小于10m的铁颗粒： 对比 在组合b中，随着SH用量的增加，所得焙烧矿中金 4.1钙盐$H用量变化对焙烧矿中矿物之间关系 属铁颗粒生长情况较好，铁颗粒显著增大，并最终 影响对比 形成粒度不同的球形铁颗粒.在SH用量为10%时， 为查明组合a和b中钙盐脱硫剂SH用量的 组合a和b条件下所得焙烧矿中铁颗粒的粒度接 变化对焙烧矿中金属铁和含硫矿物粒度及嵌布关系 近：但随着SH用量的增加，组合a和b条件下所 的影响，对SH变量时所得焙烧矿进行扫描电镜观 得的不同培烧矿中金属铁的粒度差距越来越大，在 察和能谱分析，如图2和图3所示. 相同的磨矿-磁选条件下，致使组合a和b条件下所 得还原铁中铁品位和铁回收率均呈现相反变化规律 由图3可以看出，图2中亮白色颗粒(A)为金 的主要原因.包裹在斜硅钙石表面的硫化钙含量和 属铁，深灰色物质(B)为斜硅钙石.图2(a)中浅灰 包裹在铁颗粒表面的高铁型硫硅钙石含量随着SH 色的硫化钙(C)包裹在斜硅钙石表面，大量白色的 用量的增加而显著增多，但由于含硫矿物的存在 微细粒生石灰(E)分布在斜硅钙石之中.图2(b)中 状态不同，致使还原铁中的硫含量变化规律也完全 银灰色絮状的高铁型硫硅钙石（①）包裹在金属铁颗 相反 粒表面 4.2钙盐KT用量变化对焙烧矿中矿物之间关系 在组合a条件下，当SH用量为25%时，培烧 影响对比 矿中铁颗粒的粒度较小，与斜硅钙石嵌布关系紧密. 在组合c和d中，为了考察钙盐KT变化时所 由于斜硅钙石的莫氏硬度为6，而金属铁的莫氏硬 得焙烧矿中金属铁与硫硅钙石粒度及嵌布关系的变 度仅为4.5，且具有韧性，这将有利于磨矿过程中的 化情况，对不同焙烧矿进行扫描电镜观察和能谱分 选择性磨刊矿，进而实现细粒铁颗粒在较粗磨矿细度 析，如图4和图5所示· 980 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 由图 1 可以看出，焙烧前硫酸渣中的主要矿物 为赤铁矿和磁铁矿，还有少量的黄铁矿和脉石矿物 镁橄榄石. 硫酸渣在四种组合条件下经直接还原焙 烧后均发生了明显的物相变化. 相同的是，焙烧矿 中均有金属铁、生石灰和斜硅钙石生成. 不同的是， 组合 a 条件下焙烧矿中有硫化钙 (CaS) 生成；而组 合 b、c 和 d 条件均有硫硅钙石 (Ca11(SiO4)4O2S) 生成. 由此可知，硫酸渣中的黄铁矿和镁橄榄石与 不同的钙盐脱硫剂在高温还原气氛中发生反应，分 别生成了没有磁性的含硫矿物硫化钙或硫硅钙石. 通过磨矿—磁选的方法将硫化钙或硫硅钙石与金属 铁分离，从而达到一定的脱硫效果. 但是，由表 2 可以看出，不同组合的实际脱硫效果亦不同，也 就是说，焙烧矿中含硫矿物的不同组成不是致使最 终脱硫效果不同的主要原因. 焙烧矿中金属铁的衍 射峰强度均较高，这说明焙烧矿中有金属铁存在其 中，因此使还原铁中铁品位均可达到 90%左右. 每 个组合所得焙烧矿中金属铁和含硫矿物的衍射峰强 度变化并不明显，无法解释表 2 中还原铁中铁指 标的变化规律，也无法解释不同组合条件下硫酸 渣经直接还原焙烧为何生成不同种类的含硫矿物， 因此对不同组合所得焙烧矿进行扫描电镜观察和能 谱分析，考察不同组合对焙烧矿中含硫矿物结构的 影响. 4 不同组合对焙烧矿中矿物之间关系影响 对比 4.1 钙盐 SH 用量变化对焙烧矿中矿物之间关系 影响对比 为查明组合 a 和 b 中钙盐脱硫剂 SH 用量的 变化对焙烧矿中金属铁和含硫矿物粒度及嵌布关系 的影响，对 SH 变量时所得焙烧矿进行扫描电镜观 察和能谱分析，如图 2 和图 3 所示. 由图 3 可以看出，图 2 中亮白色颗粒 (A) 为金 属铁，深灰色物质 (B) 为斜硅钙石. 图 2(a) 中浅灰 色的硫化钙 (C) 包裹在斜硅钙石表面，大量白色的 微细粒生石灰 (E) 分布在斜硅钙石之中. 图 2(b) 中 银灰色絮状的高铁型硫硅钙石 (D) 包裹在金属铁颗 粒表面. 在组合 a 条件下，当 SH 用量为 25%时，焙烧 矿中铁颗粒的粒度较小，与斜硅钙石嵌布关系紧密. 由于斜硅钙石的莫氏硬度为 6，而金属铁的莫氏硬 度仅为 4.5，且具有韧性，这将有利于磨矿过程中的 选择性磨矿，进而实现细粒铁颗粒在较粗磨矿细度 下的有效单体解离，因此获得铁品位为 91.00%和铁 回收率为 91.86%的还原铁. 通过磨矿–磁选，包裹在 斜硅钙石表面的硫化钙随其一起进入尾矿中，从而 达到较好的脱硫效果，此条件所得还原铁中硫含量 仅为 0.034%. 在组合 b 条件下，当 SH 用量为 25%时，焙 烧矿中铁颗粒已经长成为粒度不等的球形铁颗粒， 它们与斜硅钙石嵌布关系松散，这将有利于还原铁 取得较高的铁品位；在磨矿–磁选过程中，绝大部 分斜硅钙石和高铁型硫硅钙石进入尾矿中，达到一 定的提铁脱硫效果；但由于高铁型硫硅钙石包裹在 铁颗粒表面，致使少量高铁型硫硅钙石随铁颗粒一 起进入还原铁中，所以此条件虽可得到铁回收率为 95.17%的还原铁，但铁品位只达到 84.09%；而硫的 去除效果也不好，只降到 0.35%. 由此可知，在组合 a 和 b 条件下，在 SH 用量为 25%时，所得还原铁中硫含量相差近 10 倍是因为焙 烧矿中含硫矿物的存在状态不同. 组合 a 条件下所 得焙烧矿中的绝大部分硫化钙随斜硅钙石在磨矿 - 磁选过程中进入尾矿，组合 b 条件下所得焙烧矿中 仍有少量高铁型硫硅钙石随金属铁颗粒在磨矿–磁 选过程中进入还原铁. 由图 2 可以看出：在组合 a 中，SH 用量的增加 使焙烧矿中铁颗粒逐渐变小，粒度相对较大的铁连 晶逐渐形成单个的金属铁小颗粒，与斜硅钙石嵌布 关系并不紧密，最终形成尺寸小于 10 µm 的铁颗粒； 在组合 b 中，随着 SH 用量的增加，所得焙烧矿中金 属铁颗粒生长情况较好，铁颗粒显著增大，并最终 形成粒度不同的球形铁颗粒. 在 SH 用量为 10%时， 组合 a 和 b 条件下所得焙烧矿中铁颗粒的粒度接 近；但随着 SH 用量的增加，组合 a 和 b 条件下所 得的不同焙烧矿中金属铁的粒度差距越来越大，在 相同的磨矿–磁选条件下，致使组合 a 和 b 条件下所 得还原铁中铁品位和铁回收率均呈现相反变化规律 的主要原因. 包裹在斜硅钙石表面的硫化钙含量和 包裹在铁颗粒表面的高铁型硫硅钙石含量随着 SH 用量的增加而显著增多，但由于含硫矿物的存在 状态不同，致使还原铁中的硫含量变化规律也完全 相反. 4.2 钙盐 KT 用量变化对焙烧矿中矿物之间关系 影响对比 在组合 c 和 d 中，为了考察钙盐 KT 变化时所 得焙烧矿中金属铁与硫硅钙石粒度及嵌布关系的变 化情况，对不同焙烧矿进行扫描电镜观察和能谱分 析，如图 4 和图 5 所示