贵州鲕状赤铁矿的氢气还原行为

  鲕状赤铁矿是中国一种重要的铁矿资源,已查明资源储量37.2亿t,贵州查明有5亿t以上,合理开发此类矿石资源将会缓解中国对进口铁矿石的依赖。该矿石微观结构为鲕粒构造,在鲕粒之间夹杂着不同的胶结物质,通常由铝、镁、钙、氧元素组成脉石矿物,形状多呈椭圆状、圆状。该矿石主要由赤铁矿组成,含铁品位一般在30%~45%之间,赤铁矿嵌布粒度极细,采用常规选矿方法达不到使赤铁矿与脉石矿物分离的效果。

  科研人员在800~1100℃范围内、H2体积分数为99.99%的气氛条件下,采用气基直接还原工艺对贵州鲕状赤铁矿进行了恒温还原研究,使用X射线衍射仪和光学显微镜对还原产物进行了表征,通过阿伦尼乌斯公式计算了还原反应的表观活化能,并采用未反应核模型判断了还原反应的限制性环节。

  结果表明:当还原温度为1100℃,还原时间为150min,二元碱度为1.0时,可以获得金属化率为91.15%的直接还原产物,原矿中加入CaO促进了FeAl2O4和Fe2SiO4的还原,是还原产物金属化率提高的主要原因。动力学结果表明:原矿在900~1100℃的还原过程中受气体内扩散控制,其表观活化能为18.95kJ/mol,并且在典型气体内扩散范围内。