高熔點(diǎn)渣相體系下鎳珠鐵的生成規(guī)律及強(qiáng)化方法研究.pdf

1、不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性，在軍事及工農(nóng)業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，2001年后，我國成為了不銹鋼生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國。鎳作為不銹鋼生產(chǎn)的重要原料，其消費(fèi)量也隨之迅速增長。世界陸基鎳資源分為硫化鎳礦和紅土鎳礦，隨著硫化鎳礦資源的枯竭及高品位紅土鎳礦資源的減少，利用低品位紅土鎳礦生產(chǎn)鎳產(chǎn)品已備受關(guān)注。低品位紅土礦的高效提取工藝對資源利用及鋼鐵行業(yè)意義重大。與其他幾種紅土礦的火法提取工藝相比，還原-重選或磁選工藝在降低成本及綜合選擇性

2、利用角度具有潛力。分析國內(nèi)外對紅土鎳礦還原磁選的諸多研究后發(fā)現(xiàn)，還原-重選或磁選工藝存在的問題主要包括：低溫下，紅土鎳礦中鎳的富集效率不高；添加劑用量大對環(huán)境造成污染以及對冶煉設(shè)備的腐蝕；高溫下，渣與耐材的粘結(jié)和侵蝕等問題。因此，為提高鎳的富集效率、避免半熔融態(tài)渣與耐材的粘結(jié)等問題，對現(xiàn)有還原-重選或磁選工藝進(jìn)行優(yōu)化具有重要意義。
　　本研究來自國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(No.51234010)，本文主要針對高熔點(diǎn)渣相體系下鎳珠鐵

3、的生成規(guī)律、硫酸鈉強(qiáng)化紅土鎳礦還原分離及鎳珠鐵聚集長大機(jī)理進(jìn)行了研究，得出結(jié)論如下：
　?、僭摲N紅土鎳礦Si和Mg含量較高，Ni品位為1.814％、鐵含量為17.87%，主要物相為利蛇紋石、赤鐵礦、葉蛇紋石、斜方鈣沸石。
　?、谔砑覵iO2能夠提高該種紅土鎳礦球團(tuán)熔點(diǎn)。高還原劑配比下的還原分離規(guī)律研究表明，在一定范圍內(nèi)升高還原溫度可以提高合金精礦中的Ni、Fe含量，達(dá)到改善 Ni、Fe富集的效果；溫度一定時(shí)，合金精礦中的 N

4、i、Fe含量隨著還原時(shí)間的延長出現(xiàn)先增多后減少的趨勢。在本研究條件下，合適的紅土鎳礦還原時(shí)間應(yīng)不超過90min，當(dāng)還原溫度為1500℃、還原時(shí)間為90min條件下可獲得Ni、Fe品位分別5.63%、71.82%的合金精礦。高熔點(diǎn)渣相體系下利用高配碳還原紅土鎳礦球團(tuán)，可以在一定程度上對 Ni進(jìn)行富集，但是富集效率并不理想，磁選精礦中Ni、Fe品位低。
　?、鄣瓦€原劑配比下的還原分離規(guī)律研究表明，當(dāng)C/O為0.8時(shí)，隨著球團(tuán)中SiO2

5、/(SiO2+Al2O3+MgO)增多，渣的熔點(diǎn)逐漸升高，渣的熔融程度降低，合金精礦中Ni、Fe含量逐漸增高，當(dāng)SiO2/(SiO2+Al2O3+MgO)為75%時(shí)，球團(tuán)保持完整球形、球團(tuán)表面及內(nèi)部孔洞內(nèi)有較大鎳珠鐵顆粒生成，可獲得 Ni、Fe品位分別為8.82%、86.94%的鎳珠鐵；當(dāng)C/O為1.0時(shí)，隨著球團(tuán)中SiO2/(SiO2+Al2O3+MgO)增多，合金精礦中 Ni、Fe含量逐漸增高、Ni、Fe回收率逐漸降低，當(dāng)SiO2/

6、(SiO2+Al2O3+MgO)為75%時(shí)，球團(tuán)保持完整球形、球團(tuán)表面及內(nèi)部孔洞內(nèi)有較大鎳珠鐵顆粒生成，合金精礦中Ni、Fe含量分別為8.33%、84.71%，Ni、Fe回收率分別為75.70%、77.97%。
　　④硫酸鈉強(qiáng)化紅土鎳礦還原分離規(guī)律研究表明，Na2SO4對紅土鎳礦還原分離有較為明顯的改善作用。當(dāng)還原溫度為1400℃、還原時(shí)間為60min、C/O為0.8時(shí)，Na2SO4添加量由0%增加至2%時(shí)，合金精礦中的Ni含量由

7、2.37%增至8.35%、Ni回收率由56.80%提升至82.48%。當(dāng)還原溫度為1420℃、還原時(shí)間為60min、C/O為0.8時(shí)，Na2SO4添加量由0%增至2%時(shí)，Ni品位從3.21%增至8.72%，增加幅度達(dá)到5.51%，Ni回收率由56.82%提高至85.57%，繼續(xù)增加Na2SO4至8%可獲得Ni含量高達(dá)9.7%的鎳珠鐵。
　　⑤利用Hillert理論對鎳珠鐵聚集長大機(jī)理進(jìn)行研究，結(jié)果表明，紅土鎳礦球團(tuán)焙燒溫度為140

8、0℃時(shí)，焙燒時(shí)間為30min～60min時(shí)，鎳鐵顆粒的平均尺寸增加較快；焙燒時(shí)間為90min～120min時(shí)，鎳鐵顆粒的平均尺寸增加變緩。焙燒時(shí)間在30min～120min時(shí)，計(jì)算可得生長指數(shù) n為1.5361，生長速率常數(shù) k為2.136μm2·min-1，球團(tuán)中鎳鐵合金的平均尺寸 d與還原時(shí)間t的關(guān)系式為d=exp0.6510 ln t+0.49406）。溫度升高可促進(jìn)球團(tuán)中鎳鐵顆粒的聚集長大，在焙燒時(shí)間為60min、焙燒溫度為12