原料 实验用铝土矿为山西阳泉高铁铝土矿，细 度 为 74 μm。 化 学 组 成 (w/%) 为：Al 2 O 3 ，59.48；Fe 2 O 3 ，7.79；SiO 2 ，12.61。其铝硅比为 4.72。

1.1 原料 实验用铝土矿为山西阳泉高铁铝土矿，细 度 为 74 μm。 化 学 组 成 (w/%) 为：Al 2 O 3 ，59.48；Fe 2 O 3 ，7.79；SiO 2 ，12.61。其铝硅比为 4.72。该铝土矿 XRD 分析见图 1。从图 1 可看出，样品的成分主要是一水硬铝石，另外还含有一些高岭石，含铁矿物为赤铁矿和针铁矿，未处理原料磁选除铁率为 4.17%。

1.2 仪器设备 管式炉，GSL-1200X；磁选机，RK/CXG-Φ50，真空过滤机，RK/ZL-Ф260/Ф200，烘干机，DHG-9070A，箱式电阻炉，SRJX-4-13。

1.3 实验方法 将样品在氢气气氛下进行煅烧，煅烧条件。将煅烧后的样品在磁感应强度为0.12 T 下进行磁选，得到精矿（非磁性物质）和尾矿（磁性物质），测定精矿中 Fe 2 O 3 含量，并计算除铁率。

1.4 H 2 还原氧化铁原理 阳泉铝土矿中的含铁矿物成分主要是 Fe 2 O 3 ，还原氧化铁时涉及的铁氧化物主要是 Fe、FeO、Fe 2 O 3 和 Fe 3 O 4 ，其中 FeO 在 570 ℃以上时方能稳定存在。由图 3 H 2 还原氧化铁的平衡图可知，在 570 ℃以下时，同一温度下，H 2 含量高于平衡时，Fe 稳定存在；H 2 含量低于平衡线时，Fe 3 O 4稳定存在 。而 Fe 和 Fe3 O 4 均为具有磁性的氧化物。因此，通过在氢气气氛下低温煅烧铝矾土，将其中没有磁性的 Fe 2 O 3 转化为有磁性的氧化物可行。1.5 H 2 还原氧化铁的热力学分析 实验中用的 H 2纯度为 99.5%，含有 5% O 2 ，H 2 和O 2 反应生成水的反应见式 (1)。
H 2 (g)+1/2O 2 (g)=H 2 O(g) (1)
Δ r G m θ =-247500+55.88T

反应初始 p O 2 /p H 2 =5/99.5，当此反应完全时，O 2完全反应生成 H 2 O 时，p H 2 O/pH 2 =10/89.5。此后 H 2 与H 2 O 的混合气体与固态铁氧化物反应，H 2 还原铁氧化物的反应及热力学函数如下：
3Fe 2 O 3 (s)+H 2 =2Fe 3 O 4 (s)+H 2 O(g) (2)
Δ r G m =-15547-74.40T+RTln(p H 2 O/pH 2 )
=-15547-92.63T J/mol
Fe 3 O 4 (s)+H 2 =3FeO(s)+H 2 O(g) (3)
Δ r G m =71940-73.62T+RTln(p H 2 O/pH 2 )
=71940-91.85T J/mol
FeO(s)+H 2 =Fe(s)+H 2 O(g) (4)
Δ r G m =23430-16.16T+RTln(p H 2 O/pH 2 )
= 23430-34.39T J/mol
1/4Fe 3 O 4 (s)+H 2 =3/4Fe(s)+H 2 O(g) (5)
Δ r G m =35550-30.40T+RTln(p H 2 O/pH 2 )
= 35550-48.63T J/mol

根据以上数据可绘出温度和 Δ r G m 的关系图，见图 4。从图 4 可看出，反应 2 的 Δ r G m 始终小于零，并且始终处于最下方，即反应 1 会优先反应，Fe 2 O 3 被还原为Fe 3 O 4 。温度超过510 ℃时反应3会开始发生，生成没有磁性的 FeO，反应 4 随之进行，FeO 被还原为 Fe，458 ℃以上时反应 5 进行，Fe 3 O 4 进一步还原为Fe。赵沛等研究了 400~550 ℃ Fe 2 O 3 还原过程的动力学，指出在 H 2 量少时，Fe 2 O 3 还原顺序为 Fe 2 O 3→Fe 3 O 4 →Fe，还原产物中不存在 FeO；H 2 量多时，Fe 2 O 3 还原顺序为 Fe 2 O 3 →Fe 3 O 4 →Fe 和 Fe 2 O 3 →Fe 3 O 4→FeO→Fe 的综合，此时还原产物中可能存在 FeO。