第8期 孙吴等：还原剂与脱硫剂对硫酸渣直接还原焙烧同步脱硫的影响 ·869· 由图1(a)可以看出，硫酸渣中存在不同形态的 100 0.3 ·一铁品位 包裹体结构，其中外围白色明亮部分矿物为磁铁矿 心铁同收率 (点B)和赤铁矿（点D,由于点B和点D的能谱图 ◆硫的质量分数 中元素成分相同，故省略点D的能谱图)，内部浅灰 色矿物为黄铁矿（点A和点A',点A的能谱图同点 A),其粒度在2um以下.包裹体结构的存在使得磁 85 铁矿和赤铁矿将黄铁矿紧密得包裹起来.由 图1(d)可知：硫酸渣中金属矿物为磁铁矿、赤铁矿 2030 0 和黄铁矿：脉石矿物为镁橄榄石：硫在硫酸渣中主要 云南煤用量% 以黄铁矿的形式存在.综上所述，所以用一般的选 图2云南煤用量对还原铁产品指标的影响 矿方法处理硫酸渣难以达到理想的脱硫效果 Fig.2 Effect of Yunnan coal dosage on the index of DRI products 1.2研究方法 直接还原焙烧一磁选实验是将硫酸渣和破碎至 品位为51.51%及硫的质量分数为0.99%，由此可 -4mm的煤与脱硫剂SH按一定比例放入加盖 知云南煤对硫酸渣在直接还原焙烧过程中提铁降硫 效果较为明显，但云南煤用量为10%时铁的回收率 的石墨坩埚中，再将石墨坩埚放到马弗炉内进行直 接还原焙烧3.当炉内温度升到所需温度后开 比较低.云南煤用量从10%增至40%，还原铁产品 始计时，达到规定的焙烧时间后把石墨坩埚取出，在 的铁品位逐渐降低，从93.93%降至90.46%，但均 大于90%：铁回收率呈现上升趋势且升高的幅度较 室温条件下冷却后得到焙烧产物.对焙烧产物进行 大，从80.42%上升至92.02%.云南煤用量为30% 阶段磨矿一磁选实验，因为所得磁性产品铁精矿中 铁的品位在90%左右且其中的铁主要以金属铁的 时，铁回收率达到91.9%.上述结果说明云南煤用 形式存在，为避免同常规的铁精矿相混淆，本文中称 量的改变对还原铁产品中铁品位影响不大，但对铁 回收率影响较大.从图2还可以看出，云南煤用量 为还原铁产品(direct reduced iron,DRI) 为了对焙烧过程进行反应机理研究，将焙烧产 从10%增至40%，还原铁产品中硫含量显著升高， 物分成两部分：一部分磨细后做X射线衍射分析： 其质量分数从0.13%增至0.28%.这表明云南煤 另一部分不破碎直接制成光片，喷碳后做扫描电镜 用量的增加对硫的去除有不利影响. 综上所述，云南煤对硫酸渣在直接还原焙烧过 (SEM)分析.本文中所用还原剂云南煤为工业产 程中起到了提铁降硫的效果，但脱硫效果有限，没有 品，脱疏剂SH为工业产品. 达到最终脱硫目标.当云南煤用量为30%时，可得 作为还原剂的煤取自云南某地，简称云南煤，其 到铁品位和铁回收率均大于90%和硫的质量分数 工业分析指标（质量分数）为：水分16.51%，灰分 为0.21%的还原铁产品.由于还原铁产品中硫的质 8.52%,挥发分38.98%，固定碳35.77%，硫 量分数没有降低到要求的0.05%以下，所以在直接 0.22%. 还原焙烧过程中添加脱硫剂SH,考察能否进一步脱 2 云南煤和脱硫剂SH对脱硫效果的影响 硫并达到最终的提铁降硫目标 2.1云南煤用量实验 2.2脱硫剂SH用量实验 为了考察云南煤用量对直接还原焙烧效果的影 为了考察脱硫剂SH的用量对直接还原焙烧效 响，在不添加脱硫剂的条件下进行云南煤用量实验， 果的影响及其影响程度，以用量为30%的云南煤作 结果见图2.实验其他条件为：焙烧温度为1200℃， 还原剂，进行脱硫剂SH的用量实验，实验其他条件 焙烧时间为60min;焙烧产物进行阶段磨矿和阶段 同上，结果见图3. 磁选，一段磨矿细度为-0.074mm占80%，二段磨 从图3可以看出，当脱硫剂SH用量为5%时， 矿细度为-0.043mm占95%，两段磁选磁场强度均 还原铁产品中铁品位为89.46%，铁回收率为 为111.5kAm1☒ 94.2%,硫的质量分数为0.098%.在不添加脱硫剂 从图2可以看出，云南煤的用量对还原铁产品 SH,云南煤用量为30%时所得还原铁产品中铁品位 的指标有较大影响。在云南煤用量为10%时，还原 为90.86%，铁回收率为91.9%，硫的质量分数为 铁产品中的铁品位为93.93%，铁回收率为 0.21%.说明在固定云南煤用量时，是否添加脱硫 80.42%,硫的质量分数为0.13%.由于硫酸渣中铁 剂SH对还原铁产品中铁品位和铁回收率影响差别第 8 期 孙 昊等: 还原剂与脱硫剂对硫酸渣直接还原焙烧同步脱硫的影响 由图 1( a) 可以看出，硫酸渣中存在不同形态的 包裹体结构，其中外围白色明亮部分矿物为磁铁矿 ( 点 B) 和赤铁矿( 点 D，由于点 B 和点 D 的能谱图 中元素成分相同，故省略点 D 的能谱图) ，内部浅灰 色矿物为黄铁矿( 点 A 和点 A'，点 A'的能谱图同点 A) ，其粒度在 2 μm 以下． 包裹体结构的存在使得磁 铁矿和赤铁矿将黄铁矿紧密得包裹起来． 由 图 1( d) 可知: 硫酸渣中金属矿物为磁铁矿、赤铁矿 和黄铁矿; 脉石矿物为镁橄榄石; 硫在硫酸渣中主要 以黄铁矿的形式存在． 综上所述，所以用一般的选 矿方法处理硫酸渣难以达到理想的脱硫效果． 1. 2 研究方法 直接还原焙烧--磁选实验是将硫酸渣和破碎至 － 4 mm 的煤与脱硫剂 SH［12］按一定比例放入加盖 的石墨坩埚中，再将石墨坩埚放到马弗炉内进行直 接还原焙烧［13--14］． 当炉内温度升到所需温度后开 始计时，达到规定的焙烧时间后把石墨坩埚取出，在 室温条件下冷却后得到焙烧产物． 对焙烧产物进行 阶段磨矿--磁选实验，因为所得磁性产品铁精矿中 铁的品位在 90% 左右且其中的铁主要以金属铁的 形式存在，为避免同常规的铁精矿相混淆，本文中称 为还原铁产品( direct reduced iron，DRI) ． 为了对焙烧过程进行反应机理研究，将焙烧产 物分成两部分: 一部分磨细后做 X 射线衍射分析; 另一部分不破碎直接制成光片，喷碳后做扫描电镜 ( SEM) 分析． 本文中所用还原剂云南煤为工业产 品，脱硫剂 SH 为工业产品． 作为还原剂的煤取自云南某地，简称云南煤，其 工业分析指标( 质量分数) 为: 水分 16. 51% ，灰分 8. 52% ，挥 发 分 38. 98% ，固 定 碳 35. 77% ，硫 0. 22% ． 2 云南煤和脱硫剂 SH 对脱硫效果的影响 2. 1 云南煤用量实验 为了考察云南煤用量对直接还原焙烧效果的影 响，在不添加脱硫剂的条件下进行云南煤用量实验， 结果见图 2． 实验其他条件为: 焙烧温度为 1 200 ℃， 焙烧时间为 60 min; 焙烧产物进行阶段磨矿和阶段 磁选，一段磨矿细度为 － 0. 074 mm 占 80% ，二段磨 矿细度为 － 0. 043 mm 占 95% ，两段磁选磁场强度均 为 111. 5 kA·m － 1［12］． 从图 2 可以看出，云南煤的用量对还原铁产品 的指标有较大影响． 在云南煤用量为 10% 时，还原 铁产 品 中 的 铁 品 位 为 93. 93% ，铁 回 收 率 为 80. 42% ，硫的质量分数为 0. 13% ． 由于硫酸渣中铁 图 2 云南煤用量对还原铁产品指标的影响 Fig． 2 Effect of Yunnan coal dosage on the index of DRI products 品位为 51. 51% 及硫的质量分数为 0. 99% ，由此可 知云南煤对硫酸渣在直接还原焙烧过程中提铁降硫 效果较为明显，但云南煤用量为 10% 时铁的回收率 比较低． 云南煤用量从 10% 增至 40% ，还原铁产品 的铁品位逐渐降低，从 93. 93% 降至 90. 46% ，但均 大于 90% ; 铁回收率呈现上升趋势且升高的幅度较 大，从 80. 42% 上升至 92. 02% ． 云南煤用量为 30% 时，铁回收率达到 91. 9% ． 上述结果说明云南煤用 量的改变对还原铁产品中铁品位影响不大，但对铁 回收率影响较大． 从图 2 还可以看出，云南煤用量 从 10% 增至 40% ，还原铁产品中硫含量显著升高， 其质量分数从 0. 13% 增至 0. 28% ． 这表明云南煤 用量的增加对硫的去除有不利影响． 综上所述，云南煤对硫酸渣在直接还原焙烧过 程中起到了提铁降硫的效果，但脱硫效果有限，没有 达到最终脱硫目标． 当云南煤用量为 30% 时，可得 到铁品位和铁回收率均大于 90% 和硫的质量分数 为 0. 21% 的还原铁产品． 由于还原铁产品中硫的质 量分数没有降低到要求的 0. 05% 以下，所以在直接 还原焙烧过程中添加脱硫剂 SH，考察能否进一步脱 硫并达到最终的提铁降硫目标． 2. 2 脱硫剂 SH 用量实验 为了考察脱硫剂 SH 的用量对直接还原焙烧效 果的影响及其影响程度，以用量为 30% 的云南煤作 还原剂，进行脱硫剂 SH 的用量实验，实验其他条件 同上，结果见图 3． 从图 3 可以看出，当脱硫剂 SH 用量为 5% 时， 还原铁产品中铁品位为 89. 46% ，铁 回 收 率 为 94. 2% ，硫的质量分数为 0. 098% ． 在不添加脱硫剂 SH，云南煤用量为 30% 时所得还原铁产品中铁品位 为 90. 86% ，铁回收率为 91. 9% ，硫的质量分数为 0. 21% ． 说明在固定云南煤用量时，是否添加脱硫 剂 SH 对还原铁产品中铁品位和铁回收率影响差别 ·869·