MgO对铁矿粉烧结液相生成的影响.pdf

ＭｇＯ 对铁矿粉烧结液相生成的影响 ① 邓 涛， 赵 凯， 胡长庆， 王建超 （河北联合大学 冶金与能源学院，河北 唐山 ０６３００９） 摘 要 在准化学平衡条件下，采用相平衡法研究了不同温度及 Ａｌ２Ｏ３含量条件下，ＭｇＯ 对 Ｆｅ２Ｏ３⁃ＳｉＯ２⁃ＣａＯ⁃Ａｌ２Ｏ３⁃ＭｇＯ 五元系内铁 酸钙生成过程的影响。 利用 Ｘ 射线衍射和偏光显微镜分别对试样进行了矿物定量及矿相结构分析。 实验结果表明Ｒ＝１．８ 的烧结 试样中，添加 ＭｇＯ 对铁酸钙的生成及晶型有一定影响；随着温度升高，铁酸钙生成量明显增加，矿相结构分布趋于均匀，固液相之 间胶结逐渐紧密；１ ３００ ℃时 ＭｇＯ 含量变化对促进铁酸钙的生成作用较明显；１ ３５０ ℃时 ＭｇＯ 含量变化对矿相微观结构转变起明显 作用，特别是对铁酸钙的晶型有较大影响。 关键词 ＭｇＯ； 铁矿粉；烧结； 铁酸钙； 微观结构 中图分类号 ＴＦ０４６文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１５．０１．０２２ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１５）０１－００８０－０３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＭｇＯ ｏｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ Ｐｏｗｄｅｒ ＤＥＮＧ Ｔａｏ， ＺＨＡＯ Ｋａｉ， ＨＵ Ｃｈａｎｇ⁃ｑｉｎｇ， ＷＡＮＧ Ｊｉａｎ⁃ｃｈａｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｔｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３００９， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｑｕａｓｉ⁃ｃｈｅｍｉｃａｌ ｂａｌａｎｃｅ， ｐｈａｓｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＭｇＯ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｆｅｒｒｉｔｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｅ２Ｏ３⁃ＳｉＯ２⁃ＣａＯ⁃Ａｌ２Ｏ３⁃ＭｇＯ ｓｙｓｔｅｍ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ａｌ２Ｏ３ａｄｄｉｔｉｏｎ． Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｒｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｘ⁃ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂａｓｉｃｉｔｙ ｏｆ １．８， ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ＭｇＯ ｈａｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｆｅｒｒｉｔｅ． Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｆｅｒｒｉｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｗｉｔｈ ｍｉｎｅｒａｌ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｅｎｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， ａ ｇｒａｄｕａｌ ｃｌｏｓｅ ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｌｉｄ ａｎｄ ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ＭｇＯ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｆｅｒｒｉｔｅ ａｔ １ ３００ ℃， ａｎｄ ｈａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｆｅｒｒｉｔｅ ａｔ １ ３５０ ℃． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＭｇＯ； ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｐｏｗｄｅｒ； ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ； ｃａｌｃｉｕｍ ｆｅｒｒｉｔｅ； ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 由于钢铁工业高速发展以及高品质铁矿资源日益 匮乏，烧结过程逐步增加了高 ＳｉＯ２、高 Ａｌ２Ｏ３低品质铁 矿的使用量，导致烧结矿中 Ａｌ２Ｏ３含量升高［１－７］。 尽 管在一段时间内 Ａｌ 含量的增长可能相当缓慢，但仍引 起高炉操作中的诸多问题［８－９］烧结混合料中 Ａｌ２Ｏ３ 含量的微小增加对烧结矿强度，特别是还原粉化性能 产生显著不利影响，导致高炉上部透气性恶化；烧结矿 中 Ａｌ２Ｏ３含量增加，滴落温度升高，软熔带透气性变 差；高炉 Ａｌ２Ｏ３负荷增加，高炉渣中 Ａｌ２Ｏ３含量升高， 黏度升高。 通过适当增加烧结矿中 ＭｇＯ 的配比提高 高炉内 ＭｇＯ 含量，可在一定程度上解决这一问题。 目 前国内外研究者针对 Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ 等对烧结过程液相 生成及烧结成矿质量影响的研究多致力于烧结工艺层 面［１０－１４］，而液相生成机理的相关报道还很少。 Ｋｉｍｕｒａ 等人通过软件模拟一定的烧结条件，研究发现配加 ５％的 Ａｌ２Ｏ３后，液相区有所扩大，而 ＭｇＯ 的加入则使 富铁液相区减小，但这与实际烧结过程中 Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ 在烧结矿中的含量相比存在较大差异［１５］。 本文模拟高碱度烧结矿配料，在空气气氛、准化学 平衡条件下进行相平衡实验，研究在不同温度、不同 ①收稿日期 ２０１４－０８－２０ 基金项目 河北省高校百名优秀创新人才支持计划 作者简介 邓 涛（１９８９－），男，陕西安康人，硕士研究生，主要从事烧结工艺研究。 通讯作者 赵 凯（１９８１－），男，河北遵化人，博士，长期从事冶金节能及非高炉炼铁研究。 第 ３５ 卷第 １ 期 ２０１５ 年 ０２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３５ №１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１５ Ａｌ２Ｏ３含量条件下，ＭｇＯ 对 Ｆｅ２Ｏ３⁃ＳｉＯ２⁃ＣａＯ⁃Ａｌ２Ｏ３⁃ＭｇＯ 五元系内铁酸钙生成的影响，进而探讨烧结成矿过程 机理。 １ 实 验 １．１ 实验原料 相平衡实验所用氧化铁、二氧化硅、碳酸钙、氧化 铝、氧化镁均为分析纯试剂，其中氧化钙用碳酸钙代替， 因为氧化钙试剂在大气中容易吸水，影响称量精度。 １．２ 实验方案 Ｆｅ２Ｏ３⁃ＳｉＯ２⁃ＣａＯ⁃Ａｌ２Ｏ３⁃ＭｇＯ 五元系的碱度 Ｒ＝１．８ （ＣａＯ 质量分数为 ８．６４％，ＳｉＯ２质量分数为 ４．８％）； Ａｌ２Ｏ３质量分数为 ２．０％、２．５％、３．０％，ＭｇＯ 质量分数为 １．０％、１．５％、２．０％、２．５％、３．０％，ＭｇＯ 和 Ａｌ２Ｏ３组合方 式为 １．０％，３．０％；１．５％，２．５％；２􀆱 ０％，２．５％；２．５％，２．０％； ３．０％，２．０％；实验温度为 １ ２５０ ℃、１ ３００ ℃、１ ３５０ ℃。 １．３ 实验设备及过程 １） 加热设备为高温电阻炉，发热体为二硅化钼， 最高使用温度为 １ ７００ ℃，可通保护气。 将按比例称 好的试剂放入研钵中，加入酒精研磨 ３０ ｍｉｎ，待酒精挥 发完毕后，转入密封袋内备用。 取 ３０ ｇ 混合好的试样 放到刚玉坩埚内，连同坩埚一起放入管式电阻炉的恒 温区。 按照设定的温度进行加热保温。 试验结束后取 出坩埚放入水中急冷。 ２） 将急冷处理的试样磨碎至－０．０７４ ｍｍ，称取 １ ｇ 粉末试样在日本 Ｄ／ ＭＡＸ２５００ＰＣ 衍射仪上进行 Ｘ 射 线衍射实验。 把衍射结果输入计算机，根据 ＸＲＤ 内标 法，标准矿物数据库和 ＸＲＤ⁃ＱＡＭＳ 定量分析软件，计 算出烧结试样中铁酸钙的含量。 ３） 取急冷处理后的试样，经过切割、镶样、抛光， 采用偏光显微镜进行矿相结构分析。 ２ 实验结果及讨论 ２．１ ＭｇＯ 含量变化对铁酸钙生成量的影响 不同温度条件下铁酸钙生成量随 ＭｇＯ 含量的变 化如图 １ 所示。 在空气气氛下，提高温度有利于铁酸 钙的生成，随着 ＭｇＯ 含量增加，铁酸钙生成量先增加 后减少。 １ ２５０ ℃ 时，由于烧结液相还没完全形成， ＭｇＯ 在烧结矿中形成高熔点物质，使得铁酸钙增加不 明显； １ ３００ ℃时铁酸钙生成量的增加较为明显。 而 在 １ ３５０ ℃时，由于已经超过了烧结矿熔化温度，ＭｇＯ 含量变化已不是主要影响，但过高的 ＭｇＯ 含量却阻碍 了铁酸钙的形成，其原因主要是 ＭｇＯ 在烧结矿中形成 了高熔点物质（钙镁橄榄石）。 图 １ 不同温度条件下铁酸钙生成量随 ＭｇＯ 含量的变化 在高碱度烧结矿中，ＭｇＯ 的存在有助于提高 ＣａＯ 的活度，促进了铁酸钙的生成，即ＣａＯ＋２Ｆｅ２Ｏ３􀪆􀪆 ＣａＯ２Ｆｅ２Ｏ３，同时 ＭｇＯ 还可以抑制 ＣａＯ 与 ＳｉＯ２结合 形成正硅酸钙，增加了 Ｆｅ２Ｏ３与 ＣａＯ 的接触机率。 另 外由于试样中 Ａｌ２Ｏ３含量逐渐减少，根据已有研究结 果可知，Ａｌ２Ｏ３的减少使得铁酸钙随 ＭｇＯ 含量增加的 上升趋势显著。 这是因为 Ａｌ２Ｏ３会导致铁酸钙部分分 解为铁酸一钙和赤铁矿，从而减少铁酸钙的含量。 由 图 １ 可知，适宜 ＭｇＯ 含量应控制在 ２．０％左右。 ２．２ ＭｇＯ 含量变化对矿相结构的影响 碱度 １．８，温度 １ ２５０ ℃时，ＭｇＯ 含量对矿相结构 的影响如图 ２ 所示。 图 ２（ａ）、（ｂ） 中主要的矿相是 Ｆｅ２Ｏ３和硅酸钙，有少量铁酸钙生成，呈块状集中分 布；图 ２（ｃ）中铁酸钙的生成较为集中，矿相分布均匀， 与硅酸钙结合较为紧密；而图 ２（ｄ）、（ｅ）中 Ｆｅ２Ｏ３相较 多，铁酸钙呈连续分布，但在试样内部存在较大的孔 图 ２ ＭｇＯ 含量变化对矿相微观结构的影响 （ａ） ｗ（ＭｇＯ）＝ １．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ３．０％； （ｂ） ｗ（ＭｇＯ）＝ １．５％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．５％； （ｃ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ２．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．５％； （ｄ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ２．５％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．０％； （ｅ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ３．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．０％ １８第 １ 期邓 涛等 ＭｇＯ 对铁矿粉烧结液相生成的影响 洞。 总体来说，１ ２５０ ℃时烧结试样中均没有出现针状 或条状铁酸钙型。 碱度 １．８，温度 １ ３００ ℃时，ＭｇＯ 含量对矿相结构 影响如图 ３ 所示。 碱度 １．８，温度 １ ３５０ ℃时，ＭｇＯ 含 量对矿相结构的影响如图 ４ 所示。 图 ３ １ ３００ ℃下 ＭｇＯ 含量变化对矿相微观结构的影响 （ａ） ｗ（ＭｇＯ）＝ １．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ３．０％； （ｂ） ｗ（ＭｇＯ）＝ １．５％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．５％； （ｃ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ２．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．５％； （ｄ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ２．５％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．０％； （ｅ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ３．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．０％ 图 ４ １ ３５０ ℃下 ＭｇＯ 含量变化对矿相微观结构的影响 （ａ） ｗ（ＭｇＯ）＝ １．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ３．０％； （ｂ） ｗ（ＭｇＯ）＝ １．５％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．５％； （ｃ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ２．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．５％； （ｄ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ２．５％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．０％； （ｅ） ｗ（ＭｇＯ）＝ ３．０％，ｗ（Ａｌ２Ｏ３）＝ ２．０％ 与图 ２ 相比，图 ３ 的矿相分布都较为均匀，矿相之 间结合较为致密，液相和固相之间胶结良好，结晶比较 好。 图 ３（ａ）、（ｂ）中 Ｆｅ２Ｏ３相较少，说明 Ｆｅ２Ｏ３与 ＣａＯ 之间的矿化反应进行比较充分，但图 ３（ａ）中生成的铁 酸钙较分散，没有聚集成较大块状或针状，图 ３（ｂ）中 的铁酸钙已聚集成相对大的块状；图 ３（ｃ）中已出现 “条状“铁酸钙且区域比较集中，图 ３（ｄ）、（ｅ）中又出 现了大面积 Ｆｅ２Ｏ３相，分析认为可能是高温条件下，铁 酸钙再次分解生成所致，而且各相之间较零散，固体颗 粒与生成的液相之间结合界面相对疏松。 与图 ２ 和图 ３ 相比，图 ４（ａ）中的矿相结构匀称、 致密，生成的铁酸钙聚集成了块状；图 ４（ｂ）、（ｃ）中出 现大量针状铁酸钙，但图 ４（ｃ）中的针状铁酸钙相对图 ４（ｂ）中的要明显加粗，且致密程度降低； 图 ４（ｄ）、 （ｅ）中铁酸钙量逐渐减少，且已不呈针状，分析认为是 高温条件下，Ａｌ２Ｏ３促进了铁酸钙的分解，固体颗粒与 生成的液相之间结合界面较规则。 ３ 结 论 １） 通过配制碱度为 １．８ 的 Ｆｅ２Ｏ３⁃ＳｉＯ２⁃ＣａＯ⁃Ａｌ２Ｏ３⁃ ＭｇＯ 五元系，进行相平衡实验，结果表明，随着温度升 高，铁酸钙生成量逐渐增加， ＭｇＯ 含量相同时，提高温 度对铁酸钙的生成起促进作用；但 ＭｇＯ 含量过多则对 铁酸钙的生成有阻碍作用。 适宜 ＭｇＯ 含量为 ２．０％。 ２） 矿相结构分析表明，温度升高，矿相中各成分 分布均匀，结晶完善，液相和固相之间胶结良好，适量 的 ＭｇＯ 对铁酸钙的晶型转变有促进作用，同时一定量 Ａｌ２Ｏ３的存在对铁酸钙形成“针状”结构有促进作用； 实验表明，烧结温度 １ ３５０ ℃，ＭｇＯ 含量 ２􀆱 ０％，Ａｌ２Ｏ３ 含量 ２．５％时，有大量“针状”铁酸钙生成，且矿相之间 胶结得较为致密。 参考文献 ［１］ 刘继彬，李辽沙． Ａｌ２Ｏ３含量对烧结矿平衡相组成及特性的影响 ［Ｊ］． 安徽工业大学学报，２００９，２６（４）３３３－３３７． ［２］ 胡 林． Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２对铁矿烧结的影响及其机理的研究［Ｄ］． 长 沙中南大学资源加工与生物工程学院，２０１１． ［３］ 杨传举，赵晓明． 高铝褐铁矿在济钢炼铁生产中的应用［Ｊ］． 钢铁 研究，２０１０，３８（１）３８－４１． ［４］ 江 正，傅元坤． 改善高铝烧结矿性能的研究［Ｊ］． 安徽工业大学 学报（自然科学版），２０１１，２８（４）３２５－３２８． ［５］ Ｍａｎｏｊ Ｋｕｍａｒ Ｃｈｏｕｄｈａｒｙ， Ｂｈａｔｔａｃｈａｒｊｅｅ Ｄ， Ｂａｎｎｅｒｊｅｅ Ｐ Ｓ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｄｕｒｉｎｇ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ［Ｊ］． ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００８，４８（１２）１８０４－１８０６． ［６］ Ｌｉａｏｓｈａ Ｌｉ，Ｊｉｂｉｎ Ｌｉｕ，Ｘｉｎｇｒｏｎｇ Ｗｕ，ｅｔ ａｌ． Ｉｎｆｌｕｎｃｅ ｏｆ Ａｌ２Ｏ３ｏｎ ｅｑｕｉ⁃ ｌｉｂｒｉｕｍ ｓｉｎｔｅｒ ｐｈａｓｅ ｉｎ Ｎ２ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ［Ｊ］． ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１０，５０ （２）３２７－３２９． ［７］ Ｃｈｕｎｌｉｎ Ｃｈｅｎ，Ｌｉｎｇ Ｚｈａｎｇ，Ｌｉｍｉｎｇ Ｌｕ，ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ ｃａｌｃｕｌａ⁃ ｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄｕｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ＦｅＯｘ⁃ＣａＯ⁃ＳｉＯ２ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａ⁃ ｔｉｏｎａｌ，２０１０，５０（１１）１５２３－１５３１． （下转第 ８７ 页） ２８矿 冶 工 程第 ３５ 卷 计算结果，初始孔隙率为 ０．４ 时，颗粒达到某一还原程 度时最快。 初始孔隙越小，颗粒内部气体浓度梯度越 大，比表面积增加，还原速率变大，还原时间越快。 图 ８ 初始孔隙率对还原度的影响 ５ 结 论 建立了一个均匀多孔介质的传热方程、气体传质 方程和随机孔还原方程的褐铁矿颗粒磁化焙烧还原模 型，用半隐式有限体积法求解这些微分方程组，通过模 拟计算，得到了在不同环境温度、初始一氧化碳浓度、 初始孔隙率下的颗粒磁化焙烧还原特性。 使用 ＢＥＴ 法分析原矿与脱水矿的比表面积，计算其初始体积比 表面积，并将实验结果带入还原模型中，得出如下 结论 １） 脱水后的褐铁矿颗粒有着发达的孔隙结构，其 体积比表面积为 １．１５２１０８ｍ２／ ｍ３。 ２） 孔隙结构的不断耦合变化，对褐铁矿颗粒的传 输产生了很大的影响。 整个还原过程中，初始孔隙率 越小，颗粒内部的气体浓度梯度越大，褐铁矿颗粒的还 原越快。 ３） 数值模拟计算预测了在颗粒内部不同环境温 度下的气体浓度分布以及在不同气体浓度下的还原所 需时间。 －７４ μｍ 的脱水褐铁矿颗粒在 ８７３ Ｋ、ＣＯ 浓 度为 １０％时，完全还原仅需要 ８０ ｓ。 参考文献 ［１］ 李洪钟． 过程工程 物质能源智慧［Ｍ］． 北京科学出版 社，２０１０． ［２］ Ｂｈａｔｉａ Ｓ Ｋ， Ｐｅｒｌｍｕｔｔｅｒ Ｄ Ｄ． Ａ Ｒａｎｄｏｍ Ｐｏｒｅ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｆｌｕｉｄ Ｓｏｌｉｄ ＲｅａｃｔｉｏｎｓＩ．Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ，ｋｉｎｅｔｉｅＣｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］． ＡＩＣｈＥ Ｊ，１９８０，２６（３） ３７９－３８６． ［３］ 谢路奔． 结晶水含量对褐铁矿烧结性能的影响及分析［Ｊ］． 矿冶 工程，２０１２，３２（６）９３－９５． ［４］ 高照国，曹耀华，刘红召，等 某难选褐铁矿直接还原焙烧⁃磁选工 艺研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（４）４９－５１． ［５］ 王在谦，唐 云，舒聪伟，等． 难选褐铁矿氯化离析焙烧⁃磁选研究 ［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（２）８１－８３． ［６］ 李金莲，刘万山，李艳茹，等． 热分析技术在褐铁矿结晶水热分解 中应用研究［Ｊ］． 钢铁，２０１１，４６（５）１９－２２． ［７］ Ａｄａｍ Ｆ， Ｄｕｐｒｅ Ｂ， Ｇｌｅｔｉｚｅｒ Ｃ． Ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ Ｈｅｍａｔｉｔｅ Ｃｒｙｓｔａｌｓ Ｄｕｒｉｎｇ Ｔｈｅｉｒ ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｏ Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ［Ｊ］． Ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ Ｉｏｎ⁃ ｉｃｓ， １９８９，３２（１）３３０－３３３． ［８］ Ｅｔ⁃Ｔａｂｉｒｏｕ Ｍ， Ｄｕｐｒｅ Ｂ， Ｇｌｅｔｉｚｅｒ Ｃ． Ｈｅｍａｔｉｔｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｒｅｄｕｃ⁃ ｔｉｏｎ Ｉｎｔｏ Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ Ｗｉｔｈ ＣＯ⁃ＣＯ２［Ｊ］． Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｂ （Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ）， １９８８，１９（１）３１１－３１７． ［９］ Ｎａｓｒ Ｍ Ｉ， Ｏｍａｒ Ａ Ａ， Ｋｈａｄｒ Ｍ Ｈ， ｅｔ ａｌ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ Ｒｅ⁃ ｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ Ｆｒｏｍ ａ Ｃｏｕｐｌｅ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］． Ｓｃａｎｄｉｎａｖｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， １９９４，２３（３）１１９－１２５． ［１０］ 周建军，朱庆山，王化军，等． 某鲕状赤褐铁矿流化床磁化焙烧⁃ 磁选工艺［Ｊ］． 过程工程学报，２００９，９（２）３０７－３１３． ［１１］ 谢建宏，崔长征，宛 鹤． 新疆某难选复合铁矿选矿试验研究 ［Ｊ］． 矿冶工程，２００９，２９（５）３３－３５． ［１２］ 李秋菊， 廖增丽， 王 秀，等． 中低温氢还原铁矿微粉过程的实 验研究与数值模拟［Ｊ］． 过程工程学报，２０１１，１１（２）２９９－３０３． ［１３］ Ｐｉｎｅａｕ Ａ， Ｋａｎａｒｉ Ｎ， Ｇａｂａｌｌａｈ Ｉ． Ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｒｏｎ ｏｘｉｄｅｓ ｂｙ Ｈ２ Ｐａｒｔ Ｉ Ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｍａｔｉｔｅ［Ｊ］． Ｔｈｅｒｍｏ⁃ ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ， ２００６， ４４７（１）８９－１００． ［１４］ 章燕豪． 吸附作用［Ｍ］． 上海上海科学技术文献出版社，１９８９． ［１５］ ＷＡＮＧ Ｆ Ｙ， Ｂｈａｔｉａ Ｓ Ｋ． Ａ ｇｅｎｅｒａｌｉｓｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｃｈａｒ ｐａｒ⁃ ｔｉｃｌｅ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ［Ｊ］． Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２０１１，５６（１２）３６８３－３６９７． ［１６］ Ｈａｓｓａｎ Ｈ． Ｒａｆｓａｎｊａｎｉ， Ｅｓｍａｉｌ Ｊａｍｓｈｉｄｉ， Ｍａｓｓｏｕｄ Ｒｏｓｔａｍ⁃Ａｂａｄｉ． Ａ ｎｅｗ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｃｈａｒ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ［Ｊ］． Ｃａｒｂｏｎ，２００２，４０（８）１１６７－１１７１． ［１７］ Ｐａｔａｎｋａｒ Ｓ Ｖ． Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｎｄ Ｆｌｕｉｄ Ｆｌｏｗ［Ｍ］． Ｈｅｍｉ⁃ ｓｐｈｅｒｅＮｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８０． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ８２ 页） ［８］ 王 喆，张建良，左海滨，等． ＭｇＯ／ Ａｌ２Ｏ３比对烧结矿矿物组成及 冶金性能的影响［Ｊ］． 烧结球团，２０１３，３８（５）１－５． ［９］ Ｋｅｎｉｃｈｉ Ｈｉｇｕｃｈｉ，Ｍａｓａａｋｉ Ｎａｉｔｏ，Ｍａｓａｎｏｒｉ Ｎａｋａｎｏ，ｅｔ ａｌ． Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｓｉｎｔｅｒ ｆｏｒ ｌｏｗ⁃ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｒｉｐ ｏｆ ｍｏｌｔｅｎ ｉｒｏｎ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］． ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒ⁃ ｎａｔｉｏｎａｌ，２００４，４４（１２）２０５７－２０６６． ［１０］ 刘真真，孙体昌，余 文，等． 粘结剂对某高铁尾矿含碳球团强度 的影响［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（６）８４－８７． ［１１］ 金明芳，李光森，储满生，等． 烧结过程中 ＭｇＯ 在赤铁矿中的扩 散行为的研究［Ｊ］． 钢铁，２００８，４３（３）１０－１４． ［１２］ 姜 鑫． 高炉炉料中合理利用含 ＭｇＯ 原料的基础理论研究［Ｄ］． 沈阳东北大学材料与冶金学院，２００８． ［１３］ 张玉柱，胡长庆． 铁矿粉造块理论与实践［Ｍ］． 北京冶金工业出 版社，２０１２． ［１４］ 范晓慧，李文琦，甘 敏，等． ＭｇＯ 对高碱度烧结矿强度的影响 及机理［Ｊ］． 中南大学学报（自然科学版），２０１２，４３（９）３３２５－ ３３３０． ［１５］ Ｈｉｓａｏ Ｋｉｍｕｒａ， Ｔｓｕｔｏｍｕ Ｏｇａｗａ， Ｍｉｔｓｕｒｕ Ｋａｋｉｋｉ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｌ２Ｏ３ａｎｄ ＭｇＯ ａｄｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｌｉｑｕｉｄｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＣａＯ⁃ＳｉＯ２⁃ＦｅＯｘｓｙｓｔｅｍ ａｔ １５７３Ｋ［Ｊ］． ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００５，４５（４）５０６－５１２． ７８第 １ 期代 涛等 褐铁矿颗粒的 ＣＯ 磁化焙烧还原特性研究