近年來，我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅速，2016年的粗鋼產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量49.6 % [1]，連續(xù)20年居世界第一，但是鐵礦的對外依存度逐年增加，2017年進(jìn)口鐵礦石達(dá)10.75億噸[2]，因此，合理提高我國鐵礦石的自給率、開發(fā)利用國內(nèi)復(fù)雜難選低品位鐵礦資源勢在必行。我國菱鐵礦已探明儲量18.34億t [3]，但其采、選、冶難度大，目前的開采量不足儲量的10%[4]。另一方面，我國能源結(jié)構(gòu)特征是“富煤、少油、缺氣”，以燃煤為主，其中低階煤資源達(dá)5612億t，占已探明儲量的55 %[5]。由于低階煤的開發(fā)利用受到限制，約80%被用作低級燃料直接燃燒使用，因此，清潔利用低階煤資源成為當(dāng)前能源界關(guān)注的重點(diǎn)[6-7]。

        基于菱鐵礦的特點(diǎn)和性質(zhì)，其開發(fā)利用工藝主要分為四大類：常規(guī)選礦工藝、燒結(jié)球團(tuán)工藝、磁化焙燒工藝和直接還原工藝。常規(guī)選礦工藝主要有重選、強(qiáng)磁選和浮選，但由于無法直接獲得合格精礦產(chǎn)品，通常只作為預(yù)處理或輔助作業(yè)工藝[4,8]；燒結(jié)球團(tuán)工藝經(jīng)大量學(xué)者研究證明，僅能以低配比參與生產(chǎn)或用于中、小高爐冶煉[9]，無法大規(guī)模使用；磁化焙燒工藝作為目前處理菱鐵礦的主流火法工藝，仍存在投資大、能耗高和生產(chǎn)環(huán)境惡劣等問題[8,10]；直接還原工藝在各項(xiàng)研究中都表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)[11-12]。目前我國低階煤綜合利用的主要方向是以熱解為先導(dǎo)與其他工藝組合形成多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)[13]，同時(shí)也有學(xué)者提出與煤間接制油、制甲烷氣、褐煤制腐殖酸、潔凈發(fā)電等組合成為聯(lián)合工藝，實(shí)現(xiàn)低階煤的提質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)[14]。

       本文以典型難選的低品位菱鐵礦和難利用的低階煤為對象，開展菱鐵礦直接還原與低階煤提質(zhì)的一體化工藝研究，擬與常規(guī)選礦工藝結(jié)合，獲得優(yōu)質(zhì)的直接還原鐵粉及半焦產(chǎn)品。

1 試驗(yàn)原料及研究方法

1.1 試驗(yàn)原料

        研究所用鐵礦石為新疆某菱鐵礦塊礦，使用新疆褐煤和神府煙煤兩種低階煤作為還原劑、某石灰石為脫硫劑。

1.1.1 菱鐵礦

       菱鐵礦化學(xué)成分分析如表1所示，可知，與純菱鐵礦的理論鐵含量48.2 %相比，該菱鐵礦鐵品位較低，僅為35.43 %；脈石礦物含量高，其中SiO2和CaO含量分別為10.75 %和4.91 %；有害元素磷的含量較低，但硫含量偏高，為0.24 %；由于菱鐵礦屬碳酸鹽礦物，其燒損LOI高達(dá)28.89 %。由于研究需要，試驗(yàn)中將菱鐵礦塊礦破碎至5-25mm使用。