高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原提铁降磷研究.pdf

高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原提铁降磷研究 ① 彭 程， 曹志成， 刘长正， 崔慧君 （宝武集团环境资源科技有限公司转底炉事业部，上海 ２０１９００） 摘 要 为了模拟转底炉直接还原高磷鲕状赤铁矿过程，采用顶部辐射加热的马弗炉对含碳球团进行了直接还原研究，考察了焙 烧温度、焙烧时间、含碳球团层数对还原效果的影响。 结果表明，最佳焙烧条件为转底炉高温区焙烧温度 １ １５０ ℃、转底炉转动一 周时间 ６０ ｍｉｎ、含碳球团层数为 ２ 层（约 ３６ ｍｍ），在此条件下进行了转底炉直接还原工业化实验，获得 Ｆｅ 品位 ９２．３４％、Ｆｅ 回收率 ８２．２６％、Ｐ 含量 ０．０８％的还原铁产品。 机理研究表明，从顶层到底层的球团，传质传热变弱，还原铁铁回收率逐渐降低，而氟磷灰石 呈现由大部分还原到几乎不还原的规律。 关键词 转底炉； 鲕状赤铁矿； 含碳球团； 还原焙烧； 赤铁矿； 磷 中图分类号 ＴＦ０９；ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０３．０２７ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０３－０１０２－０５ Ｄｉｒｅｃｔ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ-Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｏｏｌｉｔｉｃ Ｈｅmａｔｉｔｅ ｗｉｔｈ Ｒｏｔａｒｙ Ｈｅａｒｔｈ Ｆｕｒｎａｃｅ ｆｏｒ Ｉｒｏｎ Ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｎｄ Ｐｈｏｓｐｈｒｏｕｓ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ＰＥＮＧ Ｃｈｅｎｇ， ＣＡＯ Ｚｈｉ-ｃｈｅｎｇ， ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ-ｚｈｅｎｇ， ＣＵＩ Ｈｕｉ-ｊｕｎ （ＲＨＦ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ， Ｂａｏｗｕ Ｇｒｏｕｐ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１９００， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ-ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｌｌｅｔｓ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ａ ｍｕｆｆｌｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｈｅａｔｅｄ ｂｙ ｔｏｐ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈｉｇｈ-ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｏｏｌｉｔｉｃ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｉｎ ａ ｒｏｔａｒｙ ｈｅａｒｔｈ ｆｕｒｎａｃｅ， ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｌａｙｅｒｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ-ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｌｌｅｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ａｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａ ｒｏｔａｒｙ ｈｅａｒｔｈ ｆｕｒｎａｃｅ， ｗｉｔｈ ａ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ １ １５０ ℃ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｚｏｎｅ， ６０ ｍｉｎｕｔｅｓ ｆｏｒ ａ ｃｙｃｌｅ ｏｆ ｆｕｒｎａｃｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ２ ｌａｙｅｒｓ （ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ３６ ｍｍ） ｏｆ ｃａｒｂｏｎ-ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｌｌｅｔｓ， ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｒｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｇｒａｄｅｄ Ｆｅ ９２．３４％ ａｔ ８２．２６％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ｗｉｔｈ ｐｈｏｓｐｈｒｏｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｏｎｌｙ ０．０８％． Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｏｐ ｔｏ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｌｌｅｔｓ， ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂｅｃａｍｅ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｗｅａｋ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｒｏｎ ｗａｓ ａｌｓｏ ｒｅｄｕｃｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ， ｗｈｉｌｅ ｆｌｕｏｒｉｎｅ ａｐａｔｉｔｅ ｔｕｒｎｅｄ ｆｒｏｍ ａｌｍｏｓｔ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｏ ｎｅａｒｌｙ ｕｎｒｅｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｒｏｔａｒｙ ｈｅａｒｔｈ ｆｕｒｎａｃｅ； ｏｏｌｉｔｉｃ ｈｅｍａｔｉｔｅ； ｃａｒｂｏｎ-ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｌｌｅｔｓ； ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ； ｈｅｍａｔｉｔｅ； ｐｈｏｓｐｈｒｏｕｓ 我国对进口高品位铁矿石依赖度居高不下，因此 钢铁企业开发利用价格低廉、储量较大的低品位复杂 难选铁矿石［１－２］具有重要意义。 高磷鲕状赤铁矿［３－４］ 的开发就是其中一例，该类矿脱磷方法［５－１２］包括高梯 度磁选、重选-磁选联合、反浮选-重选联合、微生物浸 出脱磷、煤基直接还原焙烧-磨矿磁选等。 本文在实验室模拟转底炉进行直接还原实验，并 采用处理量 ２ ｔ／ ｈ 的转底炉进行了工业实验，旨在为 高磷鲕状赤铁矿的利用提供一种新途径。 １ 实 验 １．１ 实验原料及设备 研究用矿样为鄂西地区的高磷鲕状赤铁矿（以下 称为原矿）。 原矿化学成分见表 １，原矿中铁品位为 ４６．０７％，磷含量为０．９２％。 物相分析结果表明，铁在赤 （褐）铁矿中的分布率达到 ９５％以上；磷主要以磷灰石 的形式存在，分布率为 ８６．８７％。 电镜分析结果表明， 含磷矿物与含铁矿物呈明显鲕状结构且紧密共生，粒 ①收稿日期 ２０２０－０１－１３ 作者简介 彭 程（１９６８－），男，安徽合肥人，工程师，主要研究方向为转底炉直接还原技术。 通讯作者 曹志成（１９７４－），男，河北张家口人，教授级高级工程师，博士，主要研究方向为转底炉直接还原技术。 第 ４０ 卷第 ３ 期 ２０２０ 年 ０６ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №３ Ｊｕｎｅ ２０２０ 度较细，采用常规选矿方法很难获得合格产品。 表 １ 原矿化学成分（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＣａＯＭｇＯＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｎａ２Ｏ Ｋ２ＯＰＳＭｎＯ ４６．０７ ２．５２３．６２３．４０ １８．６９ ４．５３ ０．０４６ ０．１３０．９２ ０．０１２ ０．２３ 还原剂为无烟煤，其固定碳含量为 ７６．８１％。 石灰 石中碳酸钙含量 ９５．８８％。 工业纯碱中碳酸钠含量 ９８％。 粘结剂为复合有机粘结剂。 实验设备包括基础实验设备与工业化实验设备。 基础实验主要设备有模拟转底炉的还原炉、对辊压球 机、磁选管等；工业化实验设备有混料机、对辊压球机、 转底炉等，主要实验设备见表 ２。 表 ２ 主要实验设备 序号设备名称设备型号、参数设备用途台数 １模拟还原炉１３ ｋＷ模拟还原１ ２磁选管直径 ５０ ｍｍ磁选铁粉１ ３棒磨机三辊四筒金属化球团磨细１ ４混料机 Ｙ１８０Ｌ－４Ｖ１， ２２ ｋＷ，３８０ Ｖ 原料混合１ ５对辊压球机 ＧＹ６５０－２２０Ｃ， 最大线压比 １１ ｔ／ ｃｍ 球团制备１ ６转底炉外径 １０ ｍ，底宽 ２ ｍ直接还原１ ７球磨机ＭＱＧ１２２４球团磨矿２ ８磁选机ＤＣＩＢ６００６００铁粉磁选２ １．２ 实验方法 将原矿、还原剂和添加剂制成的球团称为含碳球 团，通过大量实验确定含碳球团的配料条件为原矿∶还 原剂∶石灰石∶工业纯碱∶粘结剂＝１００ ∶３０ ∶２０ ∶１ ∶３。 还 原后的含碳球团称为金属化球团，通过磨矿-磁选所得 的精矿称为直接还原铁。 实验步骤原料混合→压球→烘干→直接还原焙 烧→水淬冷却→磨矿→磁选，获得直接还原铁产品。 为了准确模拟转底炉直接还原焙烧的过程，本文从含 碳球团制备、还原容器及升温方式、加热还原炉、炉内 还原气氛、铺料厚度几个方面进行模拟［１３］。 １．２．１ 含碳球团的制备 将粒度为－２ ｍｍ 的高磷鲕状赤铁矿配加还原煤 粉和添加剂，先在强力混合机内进行干混，之后加水进 行湿混，将混合均匀的物料采用压球机压制成含碳球 团，之后将湿球团放置到烘干箱内 ２００ ～ ２５０ ℃ 下烘 干，烘干至球团水分小于 １％，测定其落下强度（０．５ ｍ 高自由下落到钢板上不碎裂的次数），要求含碳球团 湿球和干球落下强度均为 ６ 次以上。 １．２．２ 还原容器的模拟 在实际工业生产中含碳球团布入转底炉时，炉底 已经被加热到约 １ ０００ ℃。 为了模拟高磷矿含碳球团 加入转底炉热炉底的过程，实验时将耐火材料盘先预 热到 １ ０００ ℃，再将含碳球团平铺在盘上，迅速放入实验 还原炉内进行还原，可以较好地模拟转底炉实际工况。 １．２．３ 球团从低温到高温的加热制度模拟 为了模拟转底炉中含碳球团从预热区到高温区被 逐渐加热的过程，设计了还原炉自动控制加热元件与程 序，通过设定升温加热制度的方式来模拟各个区域的温 度和加热时间。 以实际工业生产的转底炉转动一周 ６０ ｍｉｎ 为例，见图 １，含碳球团经由布料器首先落入转 底炉的预热区，预热区温度 １ ０００～１ １５０ ℃，含碳球团在 该区域随炉底运行时间为 １２．５ ｍｉｎ，再依次经过高温区 （１ １５０ ℃，３４．１７ ｍｉｎ）、冷却区（≤９００ ℃，３．３３ ｍｉｎ）后， 经出料机排出炉外。 按照升温程序进行实验的步骤实 现模拟过程① 第一段升温程序设定为从当前炉温升 高到 １ ０００ ℃需要一定时间（可以选择 ４０～６０ ｍｉｎ）； 第二段模拟预热区，设定炉温从 １ ０００ ℃升到 １ １５０ ℃ 需要１２．５ ｍｉｎ；第三段模拟高温区，设定在炉温１１５０ ℃下 保温 ３４．１７ ｍｉｎ。 ② 当炉温升高到 １ ０００ ℃时，迅速打 开炉门，将盛有含碳球团的耐火材料盘放入炉底并快 速关好炉门，这就模拟了含碳球团落入 １ ０００ ℃ 预热 区炉底的过程，即含碳球团在模拟装置内的被加热制 度为１ ０００～１ １５０ ℃，１２．５ ｍｉｎ；１ １５０ ℃，３４．１７ ｍｉｎ；结 束加热程序，球团随炉冷却３．３３ ｍｉｎ 后打开炉门，将球 团取出进行水淬冷却，模拟过程结束。 -9 1150  34.17 min B 9 9 1000 1150  12.5 min D*49 10 min * 84,,5B,, 3 9 9  900  3.33 min 1;/9 /, 100 95 90 85 80 75 70 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 11001150120012501300 B/;5 4/4                /;5 4/4    图 ３ 焙烧温度对直接还原焙烧效果的影响 模拟实验结果表明，随着高温区焙烧温度升高，还 原铁的铁品位、铁回收率、磷含量均呈上升趋势，特别是 磷含量，这可能是因为随着还原温度升高，越来越多的 磷被还原出来进入到铁相中。 １ ３００ ℃时，铁品位和回 收率分别达到 ９５．７８％和 ９０．９９％，但还原铁中磷含量也 较高，达到了 １．１０％，同时球团出现软熔和粘结现象，这 不利于转底炉出料。 而 １ １５０ ℃时，还原铁品位 ９１．３７％， 铁回收率 ８３．０５％，此时磷含量为 ０．０８％，因此，最佳的 高温区温度选择 １ １５０ ℃。 ２．２ 焙烧时间的影响 研究用工业化转底炉的预热区、高温区、冷却区和 装出料区的角度分别为 ７５、２０５、２０和 ６０，为了模 拟转底炉中含碳球团依次经过各区的还原工艺，保持 含碳球团为２ 层（３６ ｍｍ），设定预热区从１ ０００ ℃升到 １ １５０ ℃，高温区保持 １ １５０ ℃，冷却区不高于 ９００ ℃， 设定转底炉转动一周时间分别为 ４０、５０、６０、６５、７０ 和 ９０ ｍｉｎ。 由于各区角度固定，所以含碳球团经过各个 区域的焙烧时间可以精确计算，例如转底炉转动一 周时间为 ６０ ｍｉｎ 时，含碳球团经过预热区的时间为 ６０ ７５ ３６０ ＝ １２．５ ｍｉｎ， 经过中温区、高温区和冷却 区的时间均可计算出来。 转底炉转动一周总时间与各 区时间对应关系见表 ３。 表 ３ 含碳球团经过转底炉各区时间 总时间 ／ ｍｉｎ 含碳球团经过时间／ ｍｉｎ 预热区高温区冷却区装出料区 ４０８．３３２２．７８２．２２６．６７ ５０１０．４２２８．４７２．７８８．３３ ６０１２．５０３４．１７３．３３１０．００ ６５１３．５４３７．０１３．６１１０．８３ ７０１４．５８３９．８６３．８９１１．６７ ９０１８．７５５１．２５５．００１５．００ 模拟转底炉转动一周时间对还原铁指标的影响结 果见图 ４。 由图 ４ 可知，延长转底炉转动一周时间有 利于提高铁回收率，但还原铁中磷含量会升高。 模拟 结果表明，转底炉转动一周最佳时间为 ６０ ｍｉｎ，此时还 原铁品位 ９１．６５％、回收率 ８３．０２％、磷含量 ０．０７％。 ;0min 100 90 80 70 60 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 405060708090 B/;5 4/4                /;5 4/4    图 ４ 模拟转底炉转动一周时间对直接还原焙烧效果的影响 ２．３ 料层厚度的影响 增加含碳球团层数对于提高转底炉生产量意义重 大，但球团层数增加会降低传热效率，又需要延长焙烧 ４０１矿 冶 工 程第 ４０ 卷 时间。 因此为了模拟转底炉中含碳球团的料层厚度， 选取球团层数分别为 １、２、３、４ 层进行还原焙烧。 还原 炉高温区焙烧温度 １ １５０ ℃，转底炉转动一周时间 ６０ ｍｉｎ，图 ５ 为布料 ４ 层球团不同位置球团示意图，对 不同层数的不同位置金属化球团进行磨矿-磁选得到 直接还原铁，结果见表 ４。 E , D1 D2 09 5 8 5 8 D55 D55, 图 ５ 布料 ４ 层球团不同位置球团示意 表 ４ 不同层数球团直接还原铁品位、回收率与磷含量 球团层数不同位置球团铁品位／ ％铁回收率／ ％磷含量／ ％ １９４．１１８４．２７０．１４４ ２ 顶层９２．８３８２．０８０．０９０ 底层９２．１３８２．７２０．０７０ 顶层９３．１１８１．１２０．１１６ ３中层９２．５５８０．６８０．０７０ 底层９２．４３７９．３６０．０５５ 顶层９２．４３８２．６１０．１２０ ４ 中间 １ 层９２．４３８０．７３０．０９８ 中间 ２ 层９２．３９７５．３８０．０７６ 底层９０．７５７３．５００．０３８ 由表 ４ 可知，各层不同位置球团焙烧磁选所得直 接还原铁 ＴＦｅ 品位均在 ９０％以上。 随着球团层数增 加，从顶层到底层球团磁选所得还原铁的铁回收率均 呈下降趋势，造成这种结果的原因是焙烧过程中从顶 层到底层的球团传热越来越差，阻碍了球团中铁氧化 物还原为金属铁，同时铁颗粒的长大也受到抑制，造成 部分铁的损失。 表 ４ 结果显示，随着料层厚度增加，磷 含量呈现逐渐下降的规律，这是因为传热情况变差时， 磷被还原得越少，因此还原铁磷含量逐渐降低。 为了 保证获得铁回收率较高且磷含量较低的直接还原铁， 选择转底炉处理高磷鲕状赤铁矿适宜的球团层数为 ２ 层，此时还原铁品位为 ９２．４８％、铁回收率为 ８２．４０％、 磷含量为 ０．０８％。 ２．４ 重复实验与产品分析 按上述实验得出的最佳条件原矿∶还原剂∶石灰石∶ 工业纯碱＝１００ ∶３０ ∶２０ ∶１，布料厚度为 ２ 层（约 ３６ ｍｍ） 含碳球团，最佳还原炉高温区焙烧温度 １ １５０ ℃，转底 炉转动一周时间 ６０ ｍｉｎ；金属化球团的磨矿-磁选条件 两段磨矿，一段磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ６２％，一段 磁场强度 ８７．５１ ｋＡ／ ｍ，二段磨矿细度－０．０４３ ｍｍ 粒级占 ７５％，二段磁场强度 ６３．６４ ｋＡ／ ｍ。 在此条件下进行了 ３ 组重复实验，所得还原铁平均品位为 ９２．１５％、回收 率为 ８２．３５％、磷含量为 ０．０７％。 所得直接还原铁的化 学成分见表 ５。 表 ５ 直接还原铁化学成分（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＣａＯＭｇＯＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｎａ２ＯＫ２ＯＰＳＣ ９２．１５ １．７９１．１５１．３４２．１４０．８８０．０９５ ０．０２４ ０．０７０．０３０．０６ ２．５ 转底炉中试实验 基于上述模拟转底炉实验结果，按照原矿∶还原剂∶ 石灰石∶工业纯碱∶粘结剂＝１００ ∶３０ ∶２０ ∶１ ∶３配方，进行 工业化实验，转底炉处理含碳球团 ２ ｔ／ ｈ。 转底炉运行 一周时间设定为 ６０ ｍｉｎ，预热区温度 １ ０００～１ １５０ ℃， 中温区和高温还原区均设定为 １ １５０ ℃，冷却区不高 于９００ ℃，布料厚度为２ 层含碳球团（约３６ ｍｍ）；转底 炉排出的金属化球团磨矿-磁选条件为两段磨矿浓度 为６０％，一段磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占６２％，一段磁 场强度 ８７．５１ ｋＡ／ ｍ，二段磨矿细度－０．０４３ ｍｍ 粒级占 ７５％，二段磁场强度６３．６４ ｋＡ／ ｍ。 在此条件下，所得直 接还原铁 ＴＦｅ 品位 ９２．３４％、Ｆｅ 回收率 ８２．２６％、Ｐ 含量 ０．０８％。 工业实验与模拟实验数据比较接近，说明模 拟是成功的。 ２．６ 机理研究 为了探明含碳球团层数（料层厚度）对直接还原 焙烧-脱磷的影响机理，对布料厚度为 ４ 层的不同位置 金属化球团进行了 ＸＲＤ 图谱分析，结果见图 ６。 5040302060708090 2 / θ a 1; b ;A c -; a abc e d b b b c c c c c c c e ee ee d d d f f b b b a a a a a aa a a a b , D01 D02 d 53 e -4/; f / 图 ６ 金属化球团 ＸＲＤ 图谱 从图 ６ 可以看出，金属化球团的矿物组成从顶层 到底层越来越复杂，顶层金属化球团的主要矿物组成 ５０１第 ３ 期彭 程等 高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原提铁降磷研究 为金属铁，成分较为简单，而底层球团主要矿物为石 英、钙长石和镁铁矿。 且底层球团这些脉石矿物的衍 射峰强于顶层球团，说明底层含碳球团中铁氧化物较 顶层还原差，导致底层铁回收率低。 在金属化球团中， 磷主要还是以氟磷灰石形式存在。 顶层球团氟磷灰石 衍射峰强度远弱于底层球团，说明从顶层球团到底层 球团，氟磷灰石的还原程度越来越弱。 由上述分析可知，料层厚度导致不同层球团的传 热具有差异，所以还原铁指标亦有差异。 当总布料厚 度为 ４ 层球团时，各层金属化球团分别进行了扫描电 镜分析，结果见图 ７。 图 ７ 各层金属化球团 ＳＥＭ 照片 （ａ） 底层； （ｂ） 中 ２ 层； （ｃ） 中 １ 层； （ｄ） 顶层 图 ７ 中，白色颗粒是金属铁（如图中点 １），黑色和 灰色颗粒是脉石矿物（如图中点 ２）。 不同层的金属化 球团内部结构不同，底层金属化球团的鲕状结构虽然 有所破坏但保存较完整；顶层的金属化球团鲕状结构 基本被破坏，并且金属铁颗粒有明显聚集长大的现象， 且与脉石矿物相较于其他层的球团有明显的界限。 顶层球团距离加热元件最近，还原较充分，而底层 球团因传热变差，还原较弱。 因此顶层球团中铁氧化 物还原较好，铁颗粒聚集长大形成铁连晶，而底层球团 的铁颗粒与脉石矿物胶结互生，无铁连晶的生成，这也 是顶层球团磨矿磁选所得直接还原铁回收率高于底层 的原因。 ３ 结 论 １） 采用顶部辐射加热的还原炉，通过还原容器、 升温方式、布料厚度模拟高磷鲕状赤铁矿含碳球团转 底炉直接还原过程，实现提铁降磷的目的。 ２） 模拟转底炉最佳的焙烧条件为转底炉高温区 焙烧温度 １ １５０ ℃、转底炉转动一周时间 ６０ ｍｉｎ、料层 厚度为 ２ 层（约 ３６ ｍｍ），在此条件下进行了转底炉工 业化实验，可获得 Ｆｅ 品位 ９２．３４％、Ｆｅ 回收率 ８２．２６％、 Ｐ 含量 ０．０８％的直接还原铁。 ３） 机理分析结果表明，从顶层到底层的金属化球 团，其矿物组成由单一的金属铁变成复杂的多相，而球 团中氟磷灰石呈现由大部分还原到几乎不还原的规 律，这也是从顶层到底层金属化球团磁选所得直接还 原铁中铁回收率和磷含量均逐渐降低的原因。 参考文献 ［１］ 艾光华，李晓波，周 源． 高磷铁矿石脱磷技术研究现状及发展趋 势［Ｊ］． 有色金属科学与工程， ２０１１，２（４）５３－５８． ［２］ 饶衍冰，崔雅茹，李小明，等． 贫杂难选铁矿高效生态化利用的现 状与前景［Ｊ］． 钢铁研究， ２０１５，４３（１）６０－６１． ［３］ 周文涛，韩跃新，孙永升，等． 高磷鲕状赤铁矿提铁降磷研究综述［Ｊ］． 金属矿山， ２０１９（２）１６－２０． ［４］ 张丛香，刘双安，钟 刚． 一种混合铁矿石磁-赤矿分选、焙烧磁选 新技术研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（５）６５－６７． ［５］ ＴＡＮＧ Ｈｕｉ-ｑｉｎ， ＧＵＯ Ｚｈａｎ-ｃｈｅｎｇ， ＺＨＡＯ Ｚｈｉ-ｌｏｎｇ． Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｒｅ- ｍｏｖａｌ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｂｙ ｇａｓ-ｂａｓｅｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｅｌｔ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ［ Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， ２０１０，１７（９）１－６． ［６］ 闵 程，胡向梅，张汉泉． 复配阴离子捕收剂在高磷鲕状赤铁矿反 浮选中的应用［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１７，３７（２）４９－５３． ［７］ Ｘｕ Ｃ Ｙ， Ｓｕｎ 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