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矿业科技  

红土镍矿含碳团块直接还原生产镍铁粒工艺

作者:佚名
次数:1613
日期:2015-6-15 10:23:49

随着我国不锈钢产量的快速增长,对镍的需求不断增加。世界镍资源主要有硫化镍矿和红土镍矿两种。由于不能通过选矿富集、处理工艺复杂等原因,占世界陆基镍资源72%的红土镍矿仅产出世界原生镍总产量的42%。随着世界上可经济利用的硫化镍矿资源的日益减少,全球镍资源开发利用重心正逐步向资源相对充裕的红土镍矿转移。

红土镍矿的可采部分一般由褐铁矿层、过渡层和腐植土层三层组成。褐铁矿层的主要成分为含铁的氧化矿物,镍一般不超过1.5%,铁高于40%,二氧化硅小于5%,氧化镁小于5%,钴含量比较高,这种矿石宜采用湿法冶金工艺处理。腐植土层中硅、镁的含量比较高,铁含量较低,钴含量也较低,镍含量比较高,适于火法冶炼。中间过渡层可采用湿法或火法冶金工艺。来自红土镍矿的镍,有70%是用火法冶金生产的。火法冶金中比较成熟的工艺主要有回转窑干燥预还原-电炉熔炼法、烧结-鼓风炉熔炼法、烧结鄄高炉还原熔炼法。这些工艺存在着能耗高、环境污染严重及对原料要求高等缺点。粒铁法是直接还原法的一种,于1930年由原联邦德国Krupp公司开发成功,该法适用于处理含酸性脉石的贫铁矿。日本冶金工业公司大江山厂从1952年开始利用该方法熔炼进口的硅镁镍矿生产镍铁粒用于生产不锈钢,被公认为是目前最为经济的处理红土镍矿的方法。目前,对红土镍矿火法冶金方面的研究主要集中在干燥、烧结、还原机理以及新工艺的开发上。

现有研究红土镍矿含碳团块直接还原生产镍铁粒的方法,考察了还原工艺条件对生成镍铁粒的影响。温度为1350摄氏度时,镍的品位和回收率最高。随着配碳量的提高,镍和铁的回收率逐渐提高,但当C/O超过1.4后,镍的回收率开始下降。当石灰石加入量为矿量的20%时,镍的回收率最高。焙烧温度和熔剂加入量是渣与金属相分离的主要影响因素。随焙烧温度升高,镍铁粒尺寸逐渐增大,温度为1350摄氏度、1375摄氏度时,镍铁粒尺寸相对较均匀,渣与金属分离效果好,到1400摄氏度后镍铁聚集为一整块。熔剂加入量对渣与金属分离的影响较大,石灰石加入量较低时,渣和金属互相包裹,很难将其分离;石灰石加入量达到20%时,含碳团块的熔化性能较好,渣和金属能基本分离。

当配碳量为C/O=1.4,焙烧温度为1350摄氏度,焙烧时间为60min,石灰石加入量为矿量的20%时,获得的产品质量较好,镍品位为9.4%,回收率为96.6%,全铁品位为87.5%,回收率为97.9%。

镍铁粒中镍、铁基本以合金态存在,碳基本固溶在合金中,同时还有FeC相及石墨相存在。

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