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1、99 8V a - o x i d e 进一步被还原，生成S p i n e 相，F e Z 马 +F e T i O 3 +( 2 / 3 ) 氏 =( 1 / 3 ) F e 3 O 4 +F e 2 T i O 4 +( 2 / 3 ) H 2 0 ( 4 )进一步还原， 体系进入三相区 A O - S P - F e o 、 随 着 反 应 的 进 行 ， S p in e l 逐 渐 消 耗 ，F e 3 O 4 +F e Z T iO 4 +5 H 2 =4 F e + F e T i O 3 + 5H,0 ( 5 )S p in e l 相耗尽后。 进入两相区A O - F e
2、.然 后， 体系 中 析出R u t il e 相，F e T i 岛 +瑞 =F e +T iq +氏O ( 6 )固态反应物的相组成进入三相区 A O - R T - F e 。直至。 一 。 x i d e 全部反应掉， 铁由化合 物完全转变为金属铁，F e Z 姚 +F e T i 马 +4 玩 =3 F e +T i q +4 H 2 0( 7 ) 2 . 2 M o s s b a u e r 谱分析结果 2 . 2 . 1 铁离子含量变化规律Mo s s b a u e r 谱是分析不同价态铁离子含量的有 效 方法之一 1 5 , 1 1 。 如果 不考 虑固态反应物 的相组成，
3、 仅笼统地考察铁离子在还原过程中 的转变规律， 在不同还原温度， 不同反应时间 所得产物中不同价态铁离子( 包括铁原子) 含量 示于图2 。 由图2 可见， 在还原过程中F e ; F e e . 比F e “ -F , ! 容易进行。 2 . 2 . 2 各相相对量变化规律事实上， 在还原反应过程中， 不仅铁的价 态在改变， 还伴随一系列相转变。固态反应物 ( 及产物) 中， 各含铁相中总铁的相对量随反应 时间 变化情况见图3 。图3 表明， 在还原过程 中， P s e u d o b r o o k i t e 相消失很快. 而a - o x i血相 和S p in e l 相中 铁的氧
4、 化 物的还 原反应 进行得 较 慢。 2 . 2 . 3 各相组成变化规律在不同温度下， 不同反应时间所得固态试 样中各含铁相的 组成见表2 。由图3 和表2 可 见， 在还原反应过程中， 固态物料内不仅各相 的相对量在变化， 而且， 每相的组成也在变 化。 2 . 3 反应过程中各相组成的关系3 9 7 中 go 有 色 金属 学 报1 9 9 8年9月-如衡母F e ， 十T = 9 7 3 K_F e Z 十( a )( a )0. 5二 二 ， 问0 . 5 / A ，一， ， F e ，一 ，一 _“ 二 - - - - 一 ” d . ， 一 P B堆 一 o _岁 _暇 二 %
5、二三 7=973KI - AO-相余关.: 2t / ld s， 2t / lo 35T=1 0 7 3K( b )PB F e( b )F e0. 5治之八 I T - T -_ 一“ . I I尹又一T=1 1 1 73 K-加盆足- - - - F e2 1F e3 ,翻巾长任全 卜 、 _叫 吮 、， ， .， 叫 、 八O、 : 2t/101s， / 2, 11()3,Fe( c )PB . bFe( c )从丽十 -0. 5/ 爪 ,r T=1 1 7 3 K 丹 0 . 5 V)之T =11 7 3K喇如友母、 F ,2 o- - 一 _ _、 、A O b , _S P - 一
6、 _ _翻令关.0. 5:。 1L / l0 3.1 . 50 . 5 1 1 . 5t 八u p s图2 还原过祖中不同价态铁离子 包括全.铁) 变化悄况图3 还原过程中各中问相相对f( 以总铁计) 变化情况F 七场一Ox i d e亡 J 气己 T=1 0 7 3 K中 群/ 仑上?吗 飞T 了一氏S p i n e l 0F e3O .0. 20. 40. 6康尔分数图4 a - o x id . 相和S p in e t 相的实测组成与其平衡值的比较第8卷增刊2孙康等: 预氧化歇铁矿的还原反应历程表2 氮还原预姐化杜铁矿过程中含铁相组成变化- 凡 T / KP s e u d o b
7、- k i t es F c , T 叭 一 ， F e T i, O,a - mc i d r., F R O ， 一 F e T iO ,S p i n e )F e , O - F , T i 0 ,二 = 1,= 1.: 二 :t =0. 6 1 7t -0 . 9 8 81=f lu = 0 . 2 5 6 ,- 0 2 巧u=0 ,:s=0 , y =0二 二 ;:y =0y =0y=0e =0 . 2 0 4 ,s =0. 1 3 2 ,s=0., =0. 7 9 6t =0. 8 6 8t= 1u = 0 . 2 8 4u=0,v=00=0. 71 6 : 二 ;- 0 , Y
8、 = Or= 0 , y =0r= 0 . y =0，=0 . 0 2 4 .5 二0 . 0 5 95台0二 : 9 7694 1“二0 。0=0v=0v=0以行以973哪1173B o ro w ie c等人曾报道过 a - o x i d e相与 S p in e l 相的平衡组成， 图4 为实 测结果18 1 。 其 中， c d 和o f 两线为本实验测定结果。图4 表 明， 在1 0 7 3 K氮还原预氧化钦铁矿过程中， 中 间相a - o x i d e 和S p i n e l 的组成远偏离热力学平 衡关系。这表明在还原反应过程中， 气一固反 应比中间相之间的固一固反应容易进行
9、。( 3 ) 在1 0 7 3 K氢还原预氧化钦铁矿过程 中. a 一 二d e 相和S p i n e l 相的实际组成偏离热 力 学平衡组成。因此， 气一 固反应比中间相之 间的固一固反应容易进行。3 结论( 1 ) 在氢还原预载化铁铁矿过程中， 不仅 铁的价态在改变， 还经历一系列中间相。各中 间相的转变顺序与热力学分析结果墓本吻合。 P s e u d o b ro o k i t e 相较易转变为 a - o x id e 相和 S p i n e l 相， 后两者的进一步还原较困难。( 2 ) 在还原反应过程中， 固态物料内不仅 各中间相的相对量在变化， 而且。 每相的组成也在改变
10、。. 山田新一 千9=4L . . 3 =74, 1 9 7 8 , 2 6 ( 3 ) ;1 5 42 孙 康 帆铁, 1 9 9 5 , ( 3 / 6 ) : 1 23 Mu r r a y 1 1 , a n d Wt i e d t H A . B u l l A l b y a P h e a e D i a g r , 1 9 9 6 ,8 ( 2 ) : 1 9 . 4 孙 康. 张雪 峰. 匆 佚帆钦。 1 9 9 6 , 1 7 ( 3 ) ; 1 9 .5 S u n K . R a m Me t , 1 9 9 7 , 1 6 ( 1 ) : 5 96 B o row i m K a n d R o s e n g v ix t T. S an d J Me a l l , 1 9 8 1 . 1 0 :2 1 77 杨如南. 无机非金属材料洲试方法. 武汉: 武汉工业大学出版社， 1 9 9 0 , 3 1 4 .8 S u n K , T a k a h a s h i R a n d Y a g i J . I S IJ I n t , 1 9 9 2 , 3 2 ( 4 ) :4 9 8.( 编辑宜赛前
