鮞狀赤鐵礦是中國一種重要的鐵礦資源,已查明資源儲量37.2億t,貴州查明有5億t以上,合理開發此類礦石資源將會緩解中國對進口鐵礦石的依賴。該礦石微觀結構為鮞粒構造,在鮞粒之間夾雜著不同的膠結物質,通常由鋁、鎂、鈣、氧元素組成脈石礦物,形狀多呈橢圓狀、圓狀。該礦石主要由赤鐵礦組成,含鐵品位一般在30%~45%之間,赤鐵礦嵌布粒度極細,采用常規選礦方法達不到使赤鐵礦與脈石礦物分離的效果。
科研人員在800~1100℃范圍內、H2體積分數為99.99%的氣氛條件下,采用氣基直接還原工藝對貴州鮞狀赤鐵礦進行了恒溫還原研究,使用X射線衍射儀和光學顯微鏡對還原產物進行了表征,通過阿倫尼烏斯公式計算了還原反應的表觀活化能,并采用未反應核模型判斷了還原反應的限制性環節。
結果表明:當還原溫度為1100℃,還原時間為150min,二元堿度為1.0時,可以獲得金屬化率為91.15%的直接還原產物,原礦中加入CaO促進了FeAl2O4和Fe2SiO4的還原,是還原產物金屬化率提高的主要原因。動力學結果表明:原礦在900~1100℃的還原過程中受氣體內擴散控制,其表觀活化能為18.95kJ/mol,并且在典型氣體內擴散范圍內。