金属矿山

作者：李新玉,袁帅,高鹏,王若枫,张洪浩,李艳军

单位：1. 东北大学资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110819;2. 难采选铁矿资源高效开发利用技术国家地方联合工程研究中心,辽宁 沈阳 110819;3. 矿物加工科学与技术国家重点实验室,北京 100192

关键词：矿相转化,等温动力学,转化率,反应速率,微观结构,

基金：国家自然科学基金面上项目(编号:52174240);“十四五”国家重点研发计划项目(编号:2021YFC2902404);矿物加工科学与技术国家重点实验室开放基金项目(编号:BGRIMM-KJSKL-2023-15)。

针对赤铁矿开展了 CO 和 H2 气氛下的矿相转化试验,详细研究了还原过程动力学,并采用 X 射线衍射和扫描电镜对其相变和微观结构变化进行研究,以对比 CO 和 H2 矿相转化效果的差异及微观结构演变规律。 结果显示,在温度 460~ 620 ℃范围内,矿相转化温度的提高可以明显加快反应的速率。 在 CO 气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为 G(α) = 1 - (1 - α)1/ 2,其表观活化能为 8. 35 kJ / mol,指前因子为 0. 21 min-1;在 H2 气氛下,反应模型为收缩核模型,积分形式为 G(α) = 1 - (1 - α)1/ 3,其表观活化能为 20. 73 kJ / mol,指前因子为 4. 37 min-1。 SEM 分析结果表明,在矿相转化过程中,气体的吸附和赤铁矿的矿相转化优先发生在赤铁矿颗粒的表面和裂缝处,反应从颗粒表面和裂隙逐渐向内进行,温度应力和相变应力产生的裂纹为气体扩散提供了通道,这有利于气体及气体产物在颗粒中的内扩散,加速反应的进行。 在同等试验条件下,H2 的矿相转化效果要优于 CO。 研究结果可为赤铁矿在 H2 和CO 气氛下矿相转化过程的调控提供理论支撑。

来源：2023年第09期

《金属矿山》期刊编辑部

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