DOC《镍渣直接还原提铁及同时制备胶凝材料的研究》

480 ℃,坩埚加盖子进行气氛保护,碱度取2.6,还原剂配入量为15%,混合料粒度-0.074 mm,坩埚采用水冷急冷.还原时间分别为

20、

40、

60、80 min时,对应的铁还原率分别为56.9%、62.9%、60.3%、45.2%,还原后产物的XRD检测结果如图4所示. 图4 不同还原时间后反应物的XRD谱Fig.4 XRD patterns of sample under different reaction time 可以看出,铁还原率随着反应时间的延长呈先增大后降低的趋势,当还原时间低于40 min时,铁还原率随反应时间的延长而增大;

当保温时间超过40 min时,还原率呈下降趋势.原因可归结为,还原过程中会发生碳的气化反应,固固反应逐渐转变为气固反应.随着反应时间的延长,FeO大量生成,反应物空隙逐渐增多,促进了CO气体在物料内的扩散,有利于还原反应的进行.过长的还原时间可能由于气氛转化为弱还原或氧化气氛而导致铁被二次氧化,从而使得铁还原率表现为降低的趋势.产物XRD检测结果中存在铁单质及铁的化合物,并有C2S及C2A2S生成,无C3S. 焙烧产物形貌如图5所示.连续升温获得的产物中铁单质以粒状包裹形式存在,外层固溶Al、Si、Ca等氧化物,铁单质与胶凝物质夹杂在一起. 图5 连续升温还原及焙烧后产物的SEM形貌 Fig.5 SEM microstrcture of products by continuous heating 2.6 连续升温试验讨论 1)镍渣中加入CaO可将铁在镍渣中的存在形式改变(即从FeSiO3变为FeO),利于直接还原提铁的进行. 2)提铁反应随着反应时间的延长与反应温度的增高,还原率呈现升高后平缓的趋势,试验得到较佳的还原时间为40 min,温度为1

480 ℃. 3)熟料烧成过程中液相生成温度、液相量、液相性质以及氧化钙、硅酸二钙溶解于液相的溶解速度和离子扩散速度对C3S的形成有很大影响.未生成硅酸三钙的原因为:还原气氛导致镍渣中铁的化合价变化,即Fe3+还原成Fe2+.在还原气氛下,Fe2+取代了部分Ca2+进入C3S晶格中,当熟料出炉在空气中冷却时,Fe2+又重新被氧化成Fe3+,Fe3+不能取代C3S晶格中的Ca2+,会夺取熟料中的Ca2+化形成CF,这些离子的迁移会导致C3S结构不稳定而分解.

3 二段法升温方式试验 由连续升温试验发现,C3S无法生成与铁离子变价有紧密联系,因而应设法控制铁的化合价变化,避免其对C3S生成的影响.试验设计两段法升温方案,具体措施是:通过控制温度,使FeO在低温还原区域800~1

000 ℃内反应较长时间,使铁离子充分生长成单质铁,保证在C3S烧成温度1 350~1

480 ℃范围内,无二价铁离子影响.即将反应过程划分为两段,第一段主要为铁的还原,第二段主要为胶凝性物质硅酸三钙的生成. 3.1 试验配料及方法 1)碱度取........