碳酸钠在高磷鲕状赤铁矿直接还原中的作用.pdf

书书书收稿日期２０１３－０８－２０基金项目国家自然科学基金资助项目（５１０７４０１６）；国家自然科学基金重点资助项目（５１１３４００２）．作者简介许言（１９８８－），女，山东潍坊人，北京科技大学博士研究生；孙体昌（１９５８－），男，河北保定人，北京科技大学教授．第３５卷第７期２０１４年７月东北大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．７Ｊｕｌ．２０１４ｄｏｉ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－３０２６．２０１４．０７．０２６碳酸钠在高磷鲕状赤铁矿直接还原中的作用许言，孙体昌，刘志国，徐承焱（北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３）摘要为了研究碳酸钠对尼日利亚某高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧－磁选脱磷效果的影响，采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和扫描电镜（ＳＥＭ）研究了添加碳酸钠后直接还原焙烧的产物．结果表明，还原焙烧过程中添加碳酸钠后可以实现脱磷碳酸钠的加入抑制了铁橄榄石的生成，阻断了磷进入金属铁的过程；使得鲕粒结构破坏，促进金属铁颗粒的聚集长大，有利于金属铁颗粒与脉石的解离；原矿中含磷矿物在焙烧过程中与碳酸钠反应生成可溶性的Ｎａ３ＰＯ４，在磨矿磁选过程中溶于水，使直接还原铁中磷的含量降低．关键词高磷鲕状赤铁矿；纤磷钙铝石；碳酸钠；直接还原焙烧；脱磷中图分类号ＴＤ９５１文献标志码Ａ文章编号１００５－３０２６（２０１４）０７－１０２８－０５ＤｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎＥｆｆｅｃｔｏｆＳｏｄｉｕｍＣａｒｂｏｎａｔｅｉｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＤｉｒｅｃｔＲｅｄｕｃｔｉｏｎＲｏａｓｔｉｎｇｏｆＨｉｇｈＰｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓＯｏｌｉｔｉｃＨｅｍａｔｉｔｅＸＵＹａｎ，ＳＵＮＴｉ  ｃｈａｎｇ，ＬＩＵＺｈｉ  ｇｕｏ，ＸＵＣｈｅｎｇ  ｙａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ．ＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒＸＵＹａｎ，Ｅ  ｍａｉｌｓｕｎｔｃ＠ｃｅｓ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎｉｎｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｏａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｏｏｌｉｔｉｃｈｅｍａｔｉｔｅｆｒｏｍＮｉｇｅｒｉａ，ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｏａｓｔｉｎｇｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙＸ  ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ）ａｆｔｅｒｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｗａｓａｄｄｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎｃａｎｂｅｒｅａｌｉｚｅｄｉｎｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｏａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｆｔｅｒｔｈｅｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｗａｓａｄｄｅｄｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅａｄｄｅｄｉｎｈｉｂｉｔｓｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｆａｙａｌｉｔｅａｎｄｉｎｔｅｒｄｉｃｔｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｅｎｔｅｒｉｎｇｍｅｔａｌｌｉｃｉｒｏｎ；ｔｈｅｏｏｌｉｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｄｅｓｔｒｏｙｅｄ，ｐｒｏｍｏｔｉｎｇａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｉｒｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｌｉｂｅｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｉｒｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｒｏｍｇａｎｇｕｅ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  ｂｅａｒｉｎｇｍｉｎｅｒａｌｓｉｎｔｈｅｒａｗｏｒｅｃａｎｒｅａｃｔｗｉｔｈｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｏａｓｔｉｎｇ，ｓｏｔｈａｔｓｏｌｕｂｌｅｃｏｍｐｌｅｘｓｏｄｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｏｌｕｂｌｅｉｎｗａｔｅｒｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｅｒｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｏｎｔｅｎｔｏｆｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｒｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｏｏｌｉｔｉｃｈｅｍａｔｉｔｅ；ｃｒａｎｄａｌｌｉｔｅ；ｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅ；ｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｏａｓｔｉｎｇ；ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎ随着钢铁工业的发展，铁矿石供求矛盾日趋突出，易选铁矿的储量开采及消耗逐渐减少，难以处理的低品位铁矿石的开发利用日益受到重视．而高磷鲕状赤铁矿石就是该类难选铁矿石的典型代表之一［１］．鲕状赤铁矿矿物成分复杂，且嵌布粒度很细，其中的铁矿物还经常与含磷矿物及绿泥石包裹共生，因此，高磷鲕状赤铁矿脱磷成为国内外公认的难题，也有很多学者对此进行了研究．已经研究过的高磷铁矿的脱磷方法主要有选矿法、化学法、微生物法、冶金法等［２］．唐云等采用强磁选反浮选工艺对贵州赫章鲕状赤铁矿进行提铁降磷试验研究，只能获得铁品位５６  １４％，磷质量分数０  ２２％，回收率６２  ４８％的铁精矿［３］．Ｘｉａ等用化学浸出的方法处理高磷铁矿石，可以得到脱磷率９８％的铁精矿，但成本较高［４］．Ｍｕｈａｍｍｅｄ等采用湿法冶金处理高磷铁矿石，经济可行，但是有机药剂容易进到铁精矿中，黏度很大，不利于过滤［５］．Ｓｕｎ等采用煤基还原磁选的方式处理高磷鲕状赤铁矿石，可以得到铁品位８９  ６３％和铁回收率９６  ２１％的铁精矿，但是磷灰石也被还原出来进入到金属铁中，无法实现有效的脱磷［６］．上述研究表明，不同的方法在一定程度上都能达到脱磷的目的，但都不能完全令人满意．主要问题在于鲕粒结构中铁矿物和含磷矿物嵌布复杂且粒度极细，用以上方法提铁降磷较难．上述脱磷方法都存在一定的问题，如成本相对较高，在脱磷的过程中铁的损失严重等［７］．近年来，Ｌｉ等针对中国鄂西地区高磷鲕状赤铁矿进行了直接还原焙烧磁选提铁脱磷的研究［８］．结果表明，通过添加新型脱磷剂直接还原焙烧磁选可以获得铁品位９１  ３５％、铁回收率８５  １２％、磷质量分数０  ０８１％的直接还原铁，并对其机理进行了研究．Ｌｉ等认为，碳酸钠的作用机理不是直接抑制氟磷灰石的还原，而是在氟磷灰石不发生还原的条件下，促进含铁矿物还原成金属铁，同时改善金属铁与脉石的解离条件，得到高铁低磷的直接还原铁．抑制氟磷灰石的还原是通过降低焙烧温度和减少还原剂用量来实现的．上述研究所用的高磷鲕状赤铁矿石中的磷以磷灰石或胶磷矿的形式赋存其中，而本文所研究的尼日利亚铁矿石中含磷矿物主要以纤磷钙铝石（ＣａＡｌ３（ＯＨ）６（ＨＰＯ４）（ＰＯ４））和蓝磷铝铁矿（ＦｅＡｌ２（ＰＯ４）２ＯＨ６Ｈ２Ｏ）的形式赋存［９－１０］．本文在文献［１０］的基础上，利用ＸＲＤ和ＳＥＭ对尼日利亚某高磷鲕状赤铁矿石在添加碳酸钠的情况下的焙烧产物进行研究，分析碳酸钠在该含磷铁矿石直接还原磁选过程中对铁和磷的变化规律的影响．１原料性质与研究方法１  １矿石和还原剂的性质所用试样为尼日利亚科济州高磷鲕状赤铁矿（简称原矿）．原矿铁品位５０  ０８％，磷质量分数０  ７２％．原矿中主要有用矿物为赤铁矿和褐铁矿，详细性质见文献［９］．用原矿矿山附近的褐煤作为还原剂，其工业分析指标（质量分数）为灰分１１  ０４％，挥发分４６  ７５％，固定碳３２  ７２％．脱磷剂Ｎａ２ＣＯ３为分析纯．１  ２试验研究方法１）原矿和还原剂都破碎到－４ｍｍ，煤、脱磷剂和铁矿石按一定比例混匀后，装入石墨坩埚，覆盖一定量的煤，加盖后置于马弗炉中进行还原焙烧．２）把焙烧产物磨碎到－３８μ ｍ后，使用日本理学ＤＭＡＸ－ＲＢＸ射线衍射仪（铜靶）进行了物相分析，考察不同产品的矿物组成．３）把焙烧产物制成光片，用ＣａｒｌＺｅｉｓｓＥＶＯ１８扫描电子显微镜研究不同产品的微观结构．考察不同产品中矿物的形状、大小、空间分布，以及不同矿物间的嵌布关系．同时结合能谱分析和元素面分析考察不同点的成分和元素的空间分布．２试验结果及讨论为了解还原焙烧过程中原矿中各矿物的变化情况，对原矿及不同的焙烧产物进行Ｘ射线粉晶衍射（ＸＲＤ）分析和扫描电镜（ＳＥＭ）观察，研究焙烧过程中铁矿物的变化过程及与脉石矿物的关系，查清磷的存在状态和变化情况．２  １未添加Ｎａ２ＣＯ３时不同煤用量对焙烧产物矿物组成的影响为考察Ｎａ２ＣＯ３在焙烧过程中的作用，首先对未添加Ｎａ２ＣＯ３时不同煤用量焙烧后的产物进行ＸＲＤ分析，结果见图１，为便于比较把原矿的ＸＲＤ也列入图中．焙烧条件为温度１２００ ℃，时间３０ｍｉｎ，褐煤用量５％，１０％，２０％，３０％，４０％．图１不同煤用量焙烧产物及原矿ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｒａｗｏｒｅａｎｄｒｏａｓｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｇｎｉｔｅｄｏｓａｇｅ１金属铁（Ｆｅ）；２浮氏体（ＦｅＯ）；３铁橄榄石（Ｆｅ２ＳｉＯ４）；４铁尖晶石（ＦｅＡｌ２Ｏ４）；５赤铁矿（Ｆｅ２Ｏ３）；６褐铁矿（Ｆｅ２Ｏ３ｎＨ２Ｏ）．由图１可以看出，原矿中用ＸＲＤ可以分辨的主要矿物只有褐铁矿和赤铁矿．随着褐煤用量的增加，焙烧产物的矿物组成逐渐发生变化．添加５％的褐煤焙烧后，原矿中的褐铁矿和赤铁矿被还原，生成浮氏体、铁尖晶石、铁橄榄石，并且有金属铁生成，但数量较少．当褐煤用量增加到２０％以后，金属铁的峰逐渐增强，其他的含铁矿物逐渐消失，但９２０１第７期许言等碳酸钠在高磷鲕状赤铁矿直接还原中的作用消失的顺序不同，浮氏体首先消失，铁尖晶石、铁橄榄石逐渐减少．在最佳褐煤用量（３０％）时铁橄榄石也消失，但仍有少量铁尖晶石存在．这是因为铁尖晶石和铁橄榄石都被还原成金属铁．当褐煤用量增加到４０％时，金属铁的峰更强，铁尖晶石仍存在，但峰变得更弱，说明铁尖晶石更难还原．从图１中还可以看出，浮氏体与铁橄榄石的变化规律相同．在褐煤用量低的情况下有浮氏体和铁橄榄石生成，当褐煤用量达到２０％之后，足够的还原气氛下，两者峰均消失．铁橄榄石和铁尖晶石的存在是由于铁氧化物还原过程中生成的浮氏体与脉石中的含铝硅矿物反应生成的．由于原矿中磷的含量较低，焙烧后产品中金属铁峰较高，在ＸＲＤ中看不到含磷矿物的存在，因此用ＸＲＤ方法只能说明铁矿物的反应，而不能说明磷是如何脱除的，需要用其他方法进一步检查．２  ２未添加Ｎａ２ＣＯ３时不同煤用量焙烧产物ＳＥＭ分析由于焙烧产品中磷质量分数均较低，其中含磷颗粒较少且比较分散．为了观察含磷矿物在不添加Ｎａ２ＣＯ３时焙烧过程中的变化，采用ＳＥＭ进行观察，并通过ＥＤＳ分析，考察其中铁与磷的赋存状态．未添加Ｎａ２ＣＯ３时，不同煤用量焙烧产物的ＳＥＭ图如图２所示．从图中可以看出，当褐煤用量为５％时，由于煤用量少，还原气氛不足，焙烧产物中有铁橄榄石生成，而此时磷主要存在于铁橄榄石中（图２中Ａ点），在其他矿物，包括铁尖晶石、浮氏体和金属铁（图２中Ｂ点）中没有检测到磷．当褐煤用量为２０％时，焙烧产物中铁与磷的存在状态与褐煤用量５％相似，磷仍然存在于铁橄榄石中（图２中Ｃ点），金属铁颗粒中仍没有磷（图２中Ｄ点）．而图１的衍射图谱中，此煤用量下的焙烧产物中已经没有铁橄榄石的峰，这可能是因为此时的铁橄榄石含量较低．当褐煤用量为３０％时，还原气氛充足，结合此煤用量下ＸＲＤ结果（图１），铁尖晶石仍大量存在，铁橄榄石消失，铁橄榄石中的铁被还原成金属铁，同时铁颗粒（图２中Ｅ点）中开始检测到磷．继续增加煤用量到４０％时，金属铁中仍然存在磷（图２中Ｆ点），焙烧产物中铁与磷的存在状态与褐煤用量３０％相似，但此时铁尖晶石含量降低了（图１）．上述研究表明，在不添加碳酸钠进行还原焙烧时，在赤铁矿还原成金属铁的过程中，部分铁矿物还原生成的浮氏体会和ＳｉＯ２结合生成铁橄榄石，在铁橄榄石的生成过程中，部分磷进入到了其中．在含有磷的铁橄榄石被还原成金属铁的过程中，其中的磷以单质磷的形式进入到金属铁的晶格中，这部分磷是不能通过磨矿磁选去除的，因此获得的直接还原铁中磷的含量也较高，这是直接还原铁产品中磷质量分数较高的主要原因．图２不同煤用量时焙烧产物的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｒｏａｓｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏａｌｄｏｓａｇｅ（ａ）褐煤５％；（ｂ）褐煤２０％；（ｃ）褐煤３０％；（ｄ）褐煤４０％．０３０１东北大学学报（自然科学版）第３５卷２  ３添加Ｎａ２ＣＯ３时不同煤用量焙烧产物中ＸＲＤ分析在添加２０％Ｎａ２ＣＯ３的情况下，进行了不同煤用量的焙烧实验，焙烧产物经过磁选后，所得铁产品中磷质量分数都很低，均在０  １％以下［１０］．这说明，即使在煤用量很低的情况下，添加碳酸钠也能够实现脱磷．添加碳酸钠后，脱磷的效果与煤用量关系不大．在碳酸钠用量２０％时，不同煤用量焙烧产物及原矿ＸＲＤ结果比较见图３．可以看出，当褐煤用量为５％时，有浮氏体生成，随着褐煤用量增加，浮氏体消失，逐渐转化为金属铁．但在添加碳酸钠后，无论煤用量多少都没有铁尖晶石和铁橄榄石生成，而生成了新矿物霞石，而且焙烧产物的矿物组成比不添加碳酸钠时简单．对比图１和图３可以发现，不加碳酸钠时的焙烧产物中，铁橄榄石、铁尖晶石峰明显；而加入碳酸钠的焙烧产物中，铁橄榄石则没有生成，但是有霞石生成．由此证明，加入碳酸钠后会和石英反应，使得铁橄榄石不能生成，而磷是通过先进入铁橄榄石，然后再进入金属铁中的，这会阻断磷进入金属铁的过程，使直接还原铁中的磷质量分数较低．图３添加碳酸钠的不同褐煤用量焙烧产物ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．３ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｒａｗｏｒｅａｎｄｒｏａｓｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｇｎｉｔｅｄｏｓａｇｅａｎｄｓｏｄｉｕｍｃａｒｂｏｎａｔｅ１金属铁（Ｆｅ）；２浮氏体（ＦｅＯ）；３霞石（ＮａＡｌＳｉＯ４）；４赤铁矿（Ｆｅ２Ｏ３）；５褐铁矿（Ｆｅ２Ｏ３ｎＨ２Ｏ）．２  ４不同Ｎａ２ＣＯ３用量焙烧产物中矿物组成以上结果能部分解释脱磷的机理，但该矿石以前的研究表明，在磨矿磁选过程中有部分磷会进入水中［１０］．用去离子水浸出焙烧产物，有５１  ６４％的磷在水中．为查明此部分磷的反应，对在不同碳酸钠用量条件下焙烧矿的矿物组成进行了研究．在褐煤用量３０％时，不同Ｎａ２ＣＯ３用量焙烧产物及原矿的ＸＲＤ分析结果见图４．可以看出，经还原焙烧后，焙烧产物中矿物的种类变得比前面焙烧产物更为简单．当未添加Ｎａ２ＣＯ３时，焙烧产物中仅有金属铁和铁尖晶石（ＦｅＡｌ２Ｏ４），没有铁橄榄石生成，此时金属铁的峰较弱．随着Ｎａ２ＣＯ３用量的增加，金属铁的峰显著升高，而铁尖晶石的峰逐渐消失，同时会有霞石生成，且其含量随着碳酸钠用量的增加而逐渐增加．但是，在ＸＲＤ谱图中仍然看不到生成的可溶性的含磷矿物．图４不同Ｎａ２ＣＯ３用量焙烧产物及原矿的ＸＲＤ图谱Ｆｉｇ．４ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｒａｗｏｒｅａｎｄｒｏａｓｔｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮａ２ＣＯ３ｄｏｓａｇｅ１金属铁（Ｆｅ）；２铁尖晶石（ＦｅＡｌ２Ｏ４）；３霞石（ＮａＡｌＳｉＯ４）；４赤铁矿（Ｆｅ２Ｏ３）；５褐铁矿（Ｆｅ２Ｏ３ｎＨ２Ｏ）．为了进一步确定Ｎａ２ＣＯ３对原矿还原焙烧过程中矿物变化的影响规律．对加入２０％碳酸钠的焙烧产物进行ＳＥＭ和ＥＤＳ分析．结果可知，与不添加碳酸钠的焙烧产物的微观结构比较，加入２０％的碳酸钠后，鲕粒结构基本被破坏，生成低熔点的霞石，使焙烧产物黏度降低，扩散系数增加，加快了还原反应的速度．并且有利于铁颗粒的聚集长大，从而优化了金属铁与脉石的解离条件，在相同磨矿细度的情况下，可以得到磷质量分数更低的金属铁产品．另外，未添加Ｎａ２ＣＯ３时，金属铁颗粒及脉石中都含磷，而添加Ｎａ２ＣＯ３后，金属铁颗粒中不含磷，磷仅存在于脉石中．通过添加碳酸钠，使得脉石中的磷矿物能够与铁有效的分离，从而有助于脱磷．这也是添加碳酸钠能够实现脱磷的原因之一．另外，加入碳酸钠的焙烧产物中有可溶性的磷酸钠生成．这是因为在１０００℃时，纤磷钙铝石会发生如下的反应６ＣａＡｌ３（ＰＯ４）２（ＯＨ）５Ｈ２Ｏ＝２Ｃａ３（ＰＯ４）２＋２Ｈ２Ｏ＋８ＡｌＰＯ４＋５Ａｌ２Ｏ３，（１）１３０１第７期许言等碳酸钠在高磷鲕状赤铁矿直接还原中的作用Ｃａ３（ＰＯ４）２（不溶于水）＋３Ｎａ２ＣＯ３＝２Ｎａ３ＰＯ４（溶于水）＋３ＣａＯ＋３ＣＯ２．（２）反应式（１）和（２）表明，纤磷钙铝石在添加碳酸钠焙烧的情况下最终反应生成了可溶于水的Ｎａ３ＰＯ４．结合不同条件下的ＳＥＭ，ＥＤＳ和ＸＲＤ分析结果可以得出，碳酸钠的脱磷作用有三方面一是原矿中含磷矿物在焙烧过程中反应生成可溶性的Ｎａ３ＰＯ４，在磨矿磁选过程中溶于水，最终使得直接还原铁中的磷质量分数降低；二是碳酸钠促进了铁颗粒的聚集长大，破坏原矿鲕粒结构，有利于金属铁颗粒与脉石的解离；三是碳酸钠的加入使得铁橄榄石无法生成，阻断磷进入金属铁的过程，使得直接还原铁中的磷质量分数较低．３结论１）在不添加碳酸钠焙烧时，还原过程中产生的浮氏体会和ＳｉＯ２结合生成结晶较差的铁橄榄石和铁尖晶石，在铁橄榄石中含有磷．当铁橄榄石被还原成金属铁过程中，磷矿物被还原出单质磷进入金属铁的晶格中，这是不添加Ｎａ２ＣＯ３时所得还原铁产品中磷质量分数较高的主要原因．２）添加碳酸钠以后，焙烧产物组成有明显的不同，不加碳酸钠时的焙烧产物中有铁橄榄石、铁尖晶石峰存在；而加入碳酸钠后，没有铁橄榄石生成，但有霞石生成．３）碳酸钠的脱磷作用有三方面一是焙烧过程中反应生成可溶性的Ｎａ３ＰＯ４；二是促进了铁颗粒的聚集长大，破坏原矿鲕粒结构，有利于金属铁颗粒与脉石的解离；三是使得铁橄榄石无法生成，可能会阻断磷进入金属铁的过程，使得直接还原铁中的磷质量分数较低．参考文献［１］ＷｕＪ，ＷｅｎＺＪ，ＣｅｎＭＪ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｏｏｌｉｔｉｃｈｅｍａｔｉｔｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１１，８２（５）４９４－５００．［２］ＬｉＧＨ，ＪｉａｎｇＴ，ＬｉｕＭＤ，ｅｔａｌ．Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ  ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｃｏｎｔｅｎｔｈｅｍａｔｉｔｅｏｒｅｂｙｓｏｄａａｓｈｒｏａｓｔｉｎｇ［Ｊ］．ＭｉｎｅｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＥｘｔｒａｃｔｉｖｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｙＲｅｖｉｅｗ，２０１０，３１（３）１５０－１６４．［３］唐云，刘安荣，杨强，等．贵州赫章鲕状赤铁矿选矿试验研究［Ｊ］．金属矿山，２０１１（１）４５－４８，６７．（ＴａｎｇＹｕｎ，ＬｉｕＡｎ  ｒｏｎｇ，ＹａｎｇＱｉａｎｇ，ｅｔａｌ．ＴｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎｏｆＨｅｚｈａｎｇｏｏｌｉｔｉｃｈｅｍａｔｉｔｅｉｎＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅ［Ｊ］．ＭｅｔａｌＭｉｎｅ，２０１１（１）４５－４８，６７．）［４］ＸｉａＷＴ，ＲｅｎＺＤ，ＧａｏＹＦ，ｅｔａｌ．ＲｅｍｏｖａｌｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｒｏｍｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｒｏｎｏｒｅｓｂｙｓｅｌｅｃｔｉｖｅＨＣｌｌｅａｃｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１１，１８（５）１－４．［５］ＭｕｈａｍｍｅｄＭ，ＺｈａｎｇＹ．Ａｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｒｏｎｏｒｅ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，１９８９，２１（３）２７７－２８０．［６］ＳｕｎＹＳ，ＨａｎＹＸ，ＧａｏＰ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆｉｒｏｎｆｒｏｍｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｏｏｌｉｔｉｃｉｒｏｎｏｒｅｕｓｉｎｇｃｏａｌ  ｂａｓｅｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｅｒａｌｓ，ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１３，２０（５）４１１－４１４．［７］ＴａｎｇＨＱ，ＧｕｏＺＣ，ＺｈａｏＺＬ．Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｏｆｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｒｏｎｏｒｅｂｙｇａｓ  ｂａｓｅｄｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｍｅｌｔｓｅｐａｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１０，１７（９）１－６．［８］ＬｉＹＬ，ＳｕｎＴＣ，ＹａｎｇＨＦ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｆｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｏｏｌｉｔｉｃｈｅｍａｔｉｔｅ［Ｊ］．ＭｉｎｉｎｇａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，３１（２）６８－７０．［９］许言，孙体昌，杨志超，等．尼日利亚某高磷铁矿石工艺矿物学研究［Ｊ］．中国矿业，２０１２（４）８９－９３．（ＸｕＹａｎ，ＳｕｎＴｉ  ｃｈａｎｇ，ＹａｎｇＺｈｉ  ｃｈａｏ，ｅｔａｌ．ＰｒｏｃｅｓｓｍｉｎｅｒａｌｏｇｙｓｔｕｄｙｏｎｓｏｍｅｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｉｒｏｎｏｒｅｉｎＮｉｇｅｒｉａ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＭｉｎｉｎｇＭａｇａｚｉｎｅ，２０１２（４）８９－９３．）［１０］许言，孙体昌，刘志国，等．尼日利亚某高磷鲕状赤铁矿磷赋存状态及直接还原磁选脱磷研究［Ｊ］．东北大学学报自然科学版，２０１３，３４（１１）１６５１－１６５５．（ＸｕＹａｎ，ＳｕｎＴｉ  ｃｈａｎｇ，ＬｉｕＺｈｉ  ｇｕｏ，ｅｔａｌ．ＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓｔａｔｅａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｉｎｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｏｏｌｉｔｉｃｈｅｍａｔｉｔｅｉｎＮｉｇｅｒｉａｂｙｄｉｒｅｃｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１３，３４（１１）１６５１－１６５５．）２３０１东北大学学报（自然科学版）第３５卷

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