高磷鲕状赤铁矿石直接还原焙烧同步脱磷影响因素及机理研究

我国高磷鲕状赤铁矿的储量较大，但迄今为止仍未找到切实有效的利用途径。研究证明，用直接还原焙烧同步脱磷的方法能够实现高磷鲕状赤铁矿的有效利用，可以得到铁品位大于90%，磷含量小于0.1%的还原铁产品，但铁矿物的还原和磷的脱除机理尚待研究，而系统深入地研究该反应机理具有重要的学术意义和实用价值。首先研究高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧同步脱磷的影响因素，包括还原剂的种类和用量，脱磷剂的种类和用量，焙烧温度和时间等；然后采用XRD、TEM、电子探针，结合热重和差热分析，查明不同条件下高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧同步脱磷过程中还原剂和脱磷剂的相互作用，及铁矿物还原和磷脱除机理；最后揭示还原过程中金属铁颗粒长大的影响因素和机理。综合上述研究，总结高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧同步脱磷的完整机理，研究结果可以为实现我国高磷鲕状赤铁矿的工业化利用提供理论基础，对于缓解我国铁矿石资源的紧张状况具有重要的意义。

我解决我国极难选高磷鲕状赤铁矿有效利用问题，对用直接还原焙烧同步脱磷-磁选工艺从中回收直接还原铁的工艺和机理进行了系统的研究。.所用矿石铁品位43.65%，磷含量0.83%。只添加煤的直接还原焙烧-磁选影响因素研究结果表明，只添加煤进行直接还原焙烧可以获得高品位的直接还原铁，但不能把直接还原铁中磷的含量降低到小于0.1%。添加脱磷剂是降低还原铁中磷含量的必要条件，碳酸钠（NCP）和硫酸钠（NCS）组成的混合是最有效的脱磷剂，同时煤和脱磷剂的适当组合是关键因素。确定的最佳脱磷剂为碳酸钠（NCP）与硫酸钠（NCS）混合使用，比例为NCP：NCS=2：1。添加褐煤40%，脱磷剂总量20%（NCP：NCS=2：1），在1000℃下焙烧60min后进行两段磨矿-磁选，可以得到铁品位90.23%，回收率87%，磷含量0.06%的直接还原铁。用XRD、SEM、EPMA、热重分析等方法研究结果表明，在煤的作用下，原矿中的赤铁矿等含铁矿物被还原为金属铁，而脱磷剂的主要作用是在直接还原焙烧过程中同原矿中的石英反应，生成霞石（NaAlSiO4）等复杂铝硅酸盐，同时起到降低焙烧产物熔点的作用。该过程破坏了矿石的鲕状结构，同时可以使金属铁的颗粒长大，使得添加脱磷剂进行直接还原焙烧后，可以通过磨矿弱磁选将金属铁同脉石矿物分离，得到高铁低磷的还原铁产品。.选择8种不同性质的还原剂进行了的研究结果表明，在添加脱磷剂的条件下，所有还原剂焙烧后磁选都可以得到铁品位大于90%，磷含量小于0.1%的直接还原铁，但不同还原剂所需的最佳用量不同。挥发分含量较高的褐煤和煤阶较高的无烟煤的效果较好，其次是烟煤和焦炭，石煤和活性炭较差。挥发分、固定碳含量高的还原剂有利于提高铁品位和铁回收率，而灰分含量高的还原剂不利于铁的还原。固定碳、灰分含量较高的还原剂不利于降低还原铁中的磷含量，而挥发分含量较高的还原剂有利于降低还原铁中的磷含量。同时发现还原剂中挥发分含量越高越有利于焙烧产物中铁晶粒和铁连晶、增多和长大。XRD、SEM-EDS分析和纯矿物模拟试验结果证明，以碳酸钠为脱磷剂直接焙烧时，磷在不同还原剂所得焙烧产物中的存在状态基本没有发生变化，仍然以磷灰石的形式存在的，在磨矿磁选过程中进入尾矿中而除去。.为考察新工艺的适应性，用尼日利亚铁品位50.08 %，磷含量0.82 %的试样进行了研究。结果表明该方法是有效

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