还原剂有机/无机组分在高磷鲕状赤铁矿直接还原焙烧过程中的作用机制

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单位北京科技大学土木与环境工程学院;
来源中南大学学报(自然科学版)
出版年2025
期号04
摘要
直接还原焙烧-磁选工艺是处理高磷鲕状赤铁矿的有效方法,还原剂组分差异影响还原及脱磷过程机制。比较某褐煤、低变质程度烟煤、秸秆炭以及焦炭这4种组分存在显著差异的还原剂处理高磷鲕状赤铁矿的还原效果,采用TG-DSC、XRD和SEM-EDS揭示还原剂有机组分及无机矿物组成对直接还原及脱磷过程的影响机制。研究结果表明:当烟煤和秸秆炭用量为30%时,直接还原所得铁的铁品位与铁回收率均超过90%,略低于焦炭还原时的指标,烟煤所得产品的磷含量显著降低,褐煤具有含水高、含碳低特性,因而还原效果不佳;褐煤、烟煤、秸秆炭在约300℃释放还原性气体(H2、气态烃、CO),秸秆炭释放气体量较少导致还原性较弱,褐煤与烟煤较秸秆炭更早开始还原反应;秸秆炭与焦炭在700℃以上表现出强反应性,主要通过碳及CO还原铁矿,两者石英含量高,促进磷还原且进入铁相,增加了产品磷含量;烟煤中方解石分解产生CaO可抑制氟磷灰石还原,降低产品磷含量。本研究为寻求廉价易得替代还原剂用于低品质铁矿资源开发利用提供了理论基础,对战略矿产铁矿资源开发具有重要意义。

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