红土镍矿回转窑还原焙烧指标影响因素研究

为进一步了解进口红土镍矿的使用机理,通过中试试验研究了回转窑-电炉法(RKEF)处理印尼某地红土镍矿工艺过程中还原焙烧指标影响因素,试验给出了回转窑还原焙烧温度、还原焙烧时间、还原剂特性、石灰加入量等较理想工艺技术参数和条件,为工业化生产实践提供了技术依据。     

红土镍矿预还原焙烧的研究

以印尼某红土镍矿为原料,通过差热-热重分析法(TG-DSC)研究了矿石的热特性,发现至少需要800℃才能将结晶水脱除干净。通过改变预还原焙烧条件,研究了焙烧温度、煤粉粒度、配碳量以及焙烧时间对预还原焙烧效果的影响。发现在碳氧比为1,煤粉粒度为3~5mm的条件下,于1 000℃下焙烧20 min后,可以使物料中铁和镍的金属化率分别达到17.3%和65.7%。从800℃升到1 100℃的过程中,镍、铁金属化率的比值从3.8降到3.0。当焙烧温度一定时,镍的还原优势在较低的配碳量和较短焙烧时间下体现的非常明显。用X射线衍射(XRD)和电子扫描显微镜(SEM)对还原之后的物料进行了分析,发现铁、镍金属单质未能聚集成颗粒。     

红土镍矿直接还原焙烧磁选回收铁镍

采用添加助熔剂直接还原焙烧-磁选方法,对镍主要以硅酸镍形式存在的低品位红土镍矿中镍和铁的富集进行了研究.结果表明,同时添加助熔剂,可获得较好的技术指标.最佳工艺条件为:煤作还原剂,质量分数为15%;KD-2为助熔剂,质量分数为20%;焙烧温度为1200℃;焙烧时间为40min.在此条件下可以得到镍品位10.83%、铁品位52.87%、镍回收率82.15%和铁回收率54.59%的镍铁精矿.用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对还原过程中助熔剂和煤的作用机理进行了研究.发现KD-2可以与原矿中含镍的石英和硅酸盐矿物反应,释放出其中的镍;煤用量太多时可生成部分不含镍的金属铁,会造成镍的回收率降低.     

红土镍矿还原焙烧的试验研究

以国外某地区含水量29.62％的腐殖土型红土镍矿为原料,通过化学分析及X射线衍射分析,确定其化学成分和矿物组成.根据红土镍矿的DTA-TG曲线,制定红土镍矿还原焙烧试验温度.并在实验室条件下进行正交试验,考察还原温度、煤粉配比和还原时间对红土镍矿还原焙烧的影响.综合考虑了铁金属化率及能耗生产成本的影响,确定了最佳还原焙烧条件,即在1 000℃下,配碳系数为1.8,还原焙烧50 min时,铁金属化率可达到50％以上,可为电炉还原熔炼提供高品质的焙砂.     

红土镍矿还原焙烧-磁选试验研究

论述了采用还原焙烧-磁选工艺处理含镍1.66%、全铁13.0%的红土矿。考察了配煤量、焙烧温度和焙烧时间对焙烧球团铁、镍品位及铁金属化率的影响;当焙烧温度达到1 350℃时出现粒铁。磁选结果表明,粒铁的生成有利于磁选精矿中铁、镍品位的提高,磨矿粒度越细,磁选效果越好。试验结果达到镍质量分数(含量)6.56%、全铁51.60%。     

红土镍矿含碳球团还原焙烧-磁选试验

为提高红土镍矿金属品位及回收率,采用含碳球团还原焙烧-磁选分离工艺对镍品位为1．45％（质量分数,余同）的红土镍矿进行了处理,研究了还原温度、配碳量、还原时间以及磁选工艺对Ni、Fe品位和回收率的影响。试验结果表明：随着还原温度和配碳量的增加,Ni、Fe品位及回收率均会增加,其中温度的影响最大,配碳量次之,时间最小。1...     

焦炭还原焙烧锰矿制备硫酸锰及其机理

以非洲进口锰矿为原料,焦炭为还原剂,进行还原焙烧、硫酸浸出制备硫酸锰溶液。探究焦炭配比、焙烧温度、焙烧时间对锰还原效果的影响,确定最佳工艺参数,并对焙烧反应体系进行热力学分析及对浸出过程进行动力学分析。结果表明,最佳的焙烧条件为：焦炭配比15%、800℃焙烧60 min,锰的还原率达到97.84%。焙烧体系反应都是自发进行的,表观活化能为22.458 6 kJ/mol,且浸出过程受内扩散控制,动力学方程为：1-2x/3-(1-x)^2/3=8.48exp(-22458.6/RT)×t。     

红土镍矿回转窑焙烧预还原的工厂试验研究

在中试厂进行了红土镍矿焙烧预还原试验研究,试验结果显示,焙烧温度从800℃提高到900℃,Ni~(2+)到Ni的还原率提高9%,Fe~(3+)到Fe~(2+)的还原率提高35.7%,提高温度能够同时提高Ni~(2+)和Fe~(3+)的还原率,但相对于Fe~(3+),Ni~(2+)的还原率提高并不明显,850℃是回转窑焙烧预还原合理的温度。     

红土镍矿原矿性质及其对直接还原焙烧的影响机理

以两种红土镍矿为研究对象,通过光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射等手段对试样进行了分析,对比其异同点,并进行选择性还原焙烧实验,研究红土矿原矿性质对其还原焙烧的影响.结果发现,两种试样所含主要矿物相同,载镍矿相同,镍在原矿中分布规律也相似,但由于Fe、Si和Mg含量的差异造成其选择性还原焙烧-磁选结果有很大差异.其原因可能是焙烧过程中铁、镁、钙等阳离子和硅氧离子形成不同硅酸盐,影响了焙烧矿的熔融性和镍的反应活性.     

红土镍矿电炉还原熔炼镍铁合金的热力学研究

采用HSC Chemistry 6.0热力学分析软件,结合相关数据手册和文献资料,对红土镍矿电炉还原熔炼镍铁合金过程进行热力学分析,同时研究了炉内气氛的选择。热力学研究表明:红土镍矿电炉还原分为分解和还原两个过程,在分解过程中,红土镍矿中各矿物的分解先后顺序为针铁矿>蛇纹石>滑石>镁橄榄石;而在还原过程中,红土镍矿中各氧化物的还原先后顺序为Fe2O3>NiO>Fe3O4>FeO>SiO2>CaO。此外,熔炼温度在1673～1873 K条件下,炉内CO的含量分别为>75.4%和>77.2%。     

红土镍矿选择性还原焙烧过程中的相变转化

针对传统选矿方法难以回收低品位红七镍矿中有价金属镍的问题,采用选择性还原焙烧法研究了不同焙烧温度以及不同焙烧时间条件下红土镍矿(Ni品化为1.49%)中发生的微观结构变化以及相变转化.通过X射线衍射、扫描电镜及X射线能谱分析等测试手段分析表明,在不同焙烧温度及不同时间条件下经选择性还原后的红土镍矿中,镍氧化物逐渐被还原成镍铁合金相,铁氧化物主要转变成浮氏体相,硅酸盐主要以橄榄石形式存在.最后通过还原焙烧磁选试验证实,还原剂为烟煤,添加剂为NCS,两者用量分别为原矿质量的2%和7%,在1200℃条件下焙烧50min,磁选分离得到镍铁产品中镍品位为9.78%,镍的回收率为92.06%,镍铁回收率差为62.51%,实现了红土镍矿中镍铁的选择性还原.     

红土镍矿非自由水脱除热分析动力学

在升温速率分别为10、15、20和25℃·min^-1的条件下,利用差示扫描量热仪对红土镍矿非自由水脱除过程进行了测试.针对测试数据,分别采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、胡荣祖-高红旭-张海(Hu GZ)法、Boswell法、Starink法、Friedman-Reich-Levi(Friedman)法等不同的转化率法计算其活化能,利用Malek法计算指前因子(A)以及确定机理函数,最后利用所得的动力学公式推导出等温下反应进度与时间的关系并对不同温度下的能耗进行分析比较.红土镍矿非自由水脱除过程的平均活化能为181.50 k J·mol^-1;指前因子ln A为21.95 min^-1;机理函数符合Z-L-T方程,即脱除过程为三维扩散控制机制;干燥温度越高所需的平均功率越小.     

煤种对红土镍矿中镍选择性还原的影响机理

以某含镍1.86%(质量分数)、铁13.24%(质量分数)的红土镍矿为对象,分别采用石煤和无烟煤作为还原剂,考察了煤种对红土镍矿中镍的选择性还原的影响.结果表明,用石煤作为还原剂能够达到镍选择性还原的目的.X射线衍射及扫描电镜分析研究表明,还原过程中镍、铁先以镍纹石形式存在,随着煤用量增加,逐渐变为以铁纹石形式存在.同时随着煤用量的增加,焙烧后生成的含镍铁矿物中镍的比例逐渐递减,而铁的比例逐渐递增.石煤为还原剂时焙烧产物中主要以镍纹石的形式存在,同时金属铁的生成量比无烟煤作还原剂时低,因此采用石煤作还原剂比无烟煤作还原剂对镍还原具有更强的选择性,可以得到更高镍品位的镍铁精矿.     

硫酸铵焙烧红土镍矿工艺优化

本文采用硫酸铵焙烧-水浸工艺,将红土镍矿与硫酸铵混合焙烧,研究了焙烧温度、焙烧时间、物料配比和矿粉粒度对镍、镁、铝和铁提取率的影响.采用正交实验优化工艺条件,得到影响焙烧效果的各因素顺序为:物料配比、焙烧时间、焙烧温度、矿粉粒度.优化工艺条件为:焙烧温度450℃,焙烧时间120min,物料配比2∶1,矿粉粒度小于80μm,镍、镁和铝提取率大于98%,铁提取率大于94%.研究了焙烧过程镍、镁、铝和铁与硫酸铵反应过程的动力学.镍、镁、铝和铁的反应速率均符合未反应收缩核模型,表观活化能分别为19.93 k J·mol^-1、18.96 k J·mol^-1、17.86 k J·mol^-1和20.83 k J·mol^-1.     

低品位红土镍矿焙烧-碱浸过程中硅的转化

针对目前红土镍矿碱法处理过程中存在的问题提出工艺改进,研究低品位红土镍矿焙烧活化-碱浸过程中含硅矿物的转化。考察了焙烧温度对红土镍矿活性的影响,探索了红土镍矿经焙烧后碱浸过程中温度、时间、搅拌强度、液固比以及碱初始质量浓度对硅转化的影响。结果表明,红土镍矿经650 °C焙烧2 h后,活性得到明显提高,红土镍矿经焙烧后采用初始质量浓度为60 g/L的碱溶液,在搅拌速度为400 r/min、浸出温度为140 °C、液固比为5∶1的条件下浸出120 min,硅的转化率可达89.42%。     

红土镍矿绿色化综合利用

根据红土镍矿的化学组成和矿物结构,设计了绿色化综合利用的工艺流程.将红土镍矿和硫酸氢铵混合焙烧,红土镍矿中的镁、铁、镍、铝等生成可溶于水的盐,硅以二氧化硅的形式存在,且不溶于水.将焙烧产物用水溶出,过滤,使镁、铁、镍、铝的盐与二氧化硅分离.根据镁、铁、镍、铝等生成沉淀的pH值不同,向溶液中加入NH_3等碱性物质,调pH值,把镁、铁、镍、铝等分离提取.硫酸根转化为硫酸氢铵,返回焙烧,实现循环利用.对工艺流程的各工序进行了实验研究,给出了优化的工艺条件.     

Fe-Ni-O-C体系中Fe、Ni的固态还原机理

运用差示扫描量热法、采用XRD检测等手段探讨研究了Fe-Ni-O-C体系中Fe、Ni的还原行为,样品主要包括NiO+C、Fe₂O₃+C、NiFe₂O₄+C、NiO+Fe₂O₃+C和Ni+Fe₂O₃+C等5种体系.结果表明:NiO+Fe₂O₃体系中由于NiFe₂O₄及Fe-Ni合金的生成使得该体系被还原的反应开始温度高于纯NiO,且最大反应速率对应的温度及还原反应结束温度均高于纯NiO但低于纯Fe₂O₃物质;相对于NiO+Fe₂O₃,NiFe₂O₄被C还原的开始及结束温度均更高,且还原速率更小;Fe₂O₃被C还原可分为三个阶段,金属Ni的存在能够明显促进铁氧化物的还原,主要是促进了Fe的各种氧化物形式(Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeO)直接向金属Fe形式的转换;数据显示C还原NiFe₂O₄的过程也基本可分为三个阶段,不同阶段中产物的形态和种类均存在一定差别.     

红土镍矿含碳团块直接还原生产镍铁粒工艺

以红土镍矿和煤粉复合团块为原料,利用高温直接还原制备镍铁粒.讨论了焙烧温度、焙烧时间、C/O摩尔比和熔剂加入量对镍、铁品位和回收率以及对镍铁粒质量的影响.当焙烧温度为1350℃、C/O=1.4、焙烧时间为60 min以及石灰石加入量为20%时,镍、全铁品位分别为9.4%和87.5%,镍、铁回收率分别为96.6%和97.9%.X射线衍射、扫描电镜及能谱分析表明,镍铁粒中镍、铁基本以合金态存在,碳基本固溶在合金中.     

红土镍矿微波水热法浸提镍钴

采用微波水热盐酸浸出方法对腐泥土型红土镍矿提取镍钴进行了研究,详细探讨了焙烧预处理、微波水热浸出温度和浸出时间对镍钴浸出率的影响.对于300℃焙烧预处理后的红土镍矿,微波水热温度为50℃,浸出时间为1 h时,镍的浸出率高达93.65%,钴的浸出率为87.86%.红土镍矿的微波水热浸出体系与普通水热浸出体系相比,镍和钴的浸出效果更好.研究表明,扩散过程是镍、钴浸出过程的主要限制环节.