红土镍矿冶炼工艺研究现状及进展

随着镍需求的不断增长及硫化镍矿资源不断消耗,红土镍矿将是未来镍的主要来源,开展红土镍矿工艺研究对满足镍需求以及镍工业的发展有着重要的意义。概述了全球及中国的镍资源现状、性质,介绍了红土镍矿还原硫化熔炼镍锍、回转窑-矿热炉生产镍铁、还原焙烧-磁选3种火法工艺以及还原焙烧-常压氨浸、高压酸浸、碱浸3种湿法工艺,并摘要介绍了生物浸出及微波在红土镍矿处理中的应用,为今后低品位红土镍矿的开发提供参考。     

从红土镍矿中回收镍的工艺研究进展

自20世纪80年代中期以来,镍的使用范围广泛,不锈钢一直是镍消耗的主要推动力.随着硫化矿资源的日趋枯竭,红土镍矿将是未来镍的主要来源.根据红土镍矿矿床不同的分层,介绍了不同的处理工艺,归纳起来大致有以下几种,即火法工艺、湿法工艺、氯化离析一磁选、还原硫化焙烧一磁选以及生物浸出等,为红土镍矿在我国的合理利用提供参考.     

红土镍矿高浓度碱浸提硅的研究

通过正交试验,研究了红土镍矿高浓度碱浸脱硅过程中浸出温度、碱初始浓度、浸出时间、碱矿质量比对SiO2提取率的影响.结果表明,影响SiO2提取率的主次顺序为浸出温度＞碱初始浓度＞浸出时间＞碱矿质量比;并得到优化的浸出条件为:浸出温度220℃,碱初始浓度85%,浸出时间90min,碱矿质量比5∶1.在溶出过程探讨了加水量、时间和洗涤次数对SiO2提取率的影响,并确定了一次溶出两次洗涤的工艺.     

红土镍矿的开发利用及相关研究现状

随着镍资源的需求不断增加,镍含量较高且易开采的硫化镍矿日益枯竭,镍资源的开发利用逐渐转向红土镍矿。介绍了红土镍矿资源的特点和分布状况,并根据矿物的不同的结构特点分析其在工业上所应用的主要工艺流程。通过分析不同处理工艺的优缺点及其国内外的相关研究现状,发现湿法浸取红土镍矿工艺有着较好的应用前景。     

红土型镍矿勘查及矿床评价的探讨

从社会和经济发展的态势来看,在未来的几年内,不锈钢及其原材料镍的消费量将会继续保持高位增长的趋势,镍的供给矛盾也会更加突出。地质壬侮声啤了解当前国内外镍矿资源找矿勘查和开发利用现状,为进一步寻找新型镍矿资源做出自己的贡献。     

红土镍矿真空碳热还原特性

通过红土镍矿含碳球团的还原实验,采用X射线衍射、扫描电镜、能量散射谱和化学成分分析等手段,研究红土镍矿原料性质、还原产物的物相转变和显微结构的变化规律,探讨红土镍矿的真空碳热还原特性.红土镍矿原料性质研究表明:在973 K时干燥焙烧红土镍矿能够改变矿物的微观结构,促进矿物的分解,提高矿物的还原性.实验结果表明:还原过程产物主要有SiC、Fe-Si合金、2MgO·SiO2、Mg和SiO气体,其中SiO挥发至冷凝系统歧解生成Si和SiO2,金属Mg在冷凝系统受到O、Si元素的轻度污染;添加剂CaO和CaF2可显著改善红土镍矿的还原效果,促进了镍铁颗粒的聚集.     

真空碳热还原红土镍矿制取金属镁的热力学分析及实验研究

通过热力学计算,得出红土镍矿被C还原的化学反应自由能和各还原反应临界温度,表明真空可有效降低化学反应自由能,确定了碳热还原氧化镁制取金属镁的反应温度为1200~1350℃,同时存在氧化镁的硅热还原反应。对实验反应剩余物的元素含量计算分析表明,镁元素成功脱除,脱除率达到99.96%;Ni元素几乎全部回收,直收率达99.67%;绝大部分的Fe、Si也得到了回收,直收率分别为83.98%以及85.35%。冷凝物主要为金属镁,元素质量比达到95.59%,由于冷凝区发生逆反应Mg(g)+CO(g)=MgO(s)+C(s),得到的冷凝物经检测含有少量氧化镁。     

红土镍矿中铁含量检测方法的选择与研究

通过试验对比酸溶法与碱熔法测红土镍矿中的铁含量,从检测时效、准确度、经济三个方面考虑,笔者认为酸溶法在实际检测中更具应用性。     

2012年我国红土镍矿进口量预计将超6000万t

目前,中国红土镍矿进口量继续保持高增长态势,但不锈钢行业的需求明显减弱,镍矿库存总量大幅增加,引发了一定的市场风险。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌对低品位硫化镍矿的生物浸出

利用已驯化的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简写Tf)进行硫化镍矿的生物浸出研究,在对矿样进行化学分析和XRD表征的基础上,考察了pH值、矿样添加量、细菌接种量等因素对镍浸出率的影响,并初步探讨生物浸出硫化镍矿的机理。研究表明,矿样主要成分包括镍黄铁矿((Fe,Ni)9S8)、镍磁黄铁矿((Fe,Ni)7S8)、黄铜矿(CuFeS2)、硫镍钴矿((Ni,Co)3S4)和硫钴铁矿((Ni,Co,Al)3S4)等,属硫化镍矿;经过酸预浸处理的矿样,在pH=1.8、矿样添加量50g/L、细菌接种量10%的最优条件下,于30℃、150r/min振荡培养,镍浸出率达81%;细菌在矿样表面吸附并对其浸蚀是浸出的关键,Fe3+对浸矿有显著促进作用。     

镍渣资源化利用现状及发展趋势分析

镍渣含Fe 40%~45%,SiO_232%~36%,MgO 1%~11%,CaO 1%~3%(质量分数),并含少量的镍、铜、钴等有价金属,是重要的二次资源。介绍了典型镍渣成分及物相,总结了镍渣提取有价金属、作井下填充材料、生产微晶玻璃、制备建材等资源化利用工艺的技术要点,分析了现有工艺存在的问题,提出了镍渣直接还原提铁及协同制备胶凝材料的绿色利用思路,介绍了初步研究结果,探讨了进一步资源化的方向。     

云南中低品位氧化锌矿及元江镍矿的合理开发利用

针对云南省目前尚处于呆滞状态但潜在价值巨大的中低品位氧化锌矿和元江镍矿的合理开发,重点介绍了笔者用氨浸-直接电积新工艺处理高碱性脉石中低品位氧化锌矿的研究成果及所取得的进展。元江镍矿开发利用的关键在于对镁的有效利用。新工艺对储藏量超过2000×104t的中低品位氧化锌矿和镍储量超过40×104t的元江结合型贫氧化镍矿的开发提供了有益的借鉴。     

垃圾焚烧炉渣-粉煤灰复合水泥的性能研究

研究了垃圾焚烧炉渣及粉煤灰单掺和复掺时硬化水泥浆体的力学性能和水化机理,比较了两者的活性,探讨了两者作为辅助性胶凝材料利用的可行性.研究表明:掺有垃圾焚烧炉渣及粉煤友的复合水泥,其强度均有不同程度的下降,它们的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程,且垃圾焚烧炉渣的水化反应活性稍高于粉煤灰;掺垃圾焚烧炉渣及粉煤灰的复合水泥中重金属离子浸出量小,在等掺20%的条件下,浸出量远低于国家标准,说明在一定的情况下,焚烧炉渣及粉煤灰作为辅助性胶凝材料使用是安全的.     

铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化Pb2+的研究

利用富含铁氧化物的铜渣和磷酸二氢钾反应制备铁系磷酸盐化学键合材料,并将其作为基体材料固化重金属离子Pb~(2+)。研究了原料配比、缓凝剂及硝酸铅掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响。结果表明,当m(P)/m(CS)为1/4及硼砂掺量为2%时,材料性能最好,自然养护28d和常压蒸汽养护24h抗压强度分别可达44.78 MPa和30.48 MPa。随着重金属铅掺量的增加,固化体抗压强度逐渐降低,铝掺量为4.5%时,自然养护28d和蒸汽养护24h固化块抗压强度均大于10 MPa。对固化体的重金属毒性浸出试验表明:铁系磷酸盐化学键合材料对重金属离子Pb~(2+)具有很好的固化效果,固化体毒性浸出质量浓度远低于国家浸出毒性鉴别标准限值(5mg/L)。通过XRD、SEM和FTIR对重金属固化体进行表征分析,发现固化体中形成了PbHPO_4和Pb_3(PO_4)_2等重金属磷酸盐产物,并被铁系磷酸盐胶凝相物质紧密包裹,从而通过化学键合和物理包裹等双重作用实现重金属Pb的稳定固化。     

钙硅比对水热合成镍矿渣加气混凝土性能的影响

废弃的镍矿渣与水泥、石灰等按一定比例混掺,通过水热合成的方法可制备出镍矿渣加气混凝土。研究了钙硅比对镍矿渣加气混凝土力学性能的影响及其机理,对镍矿渣加气混凝土进行了XRD、FT-IR、SEM微观测试。结果表明:随着钙硅比的降低,镍矿渣加气混凝土的干密度逐渐增加,强度先增大后减小,钙硅比为0.65时达到峰值;托勃莫来石和硬石膏的X射线衍射峰逐渐增强;红外图谱中硅氧四面体及含硅基团的聚合程度增加;水化产物的形貌由针棒状结构向片状结构过渡。     

钙系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化重金属研究

利用富含氧化钙的铬铁渣(FS)和磷酸二氢钾(P)反应制备钙系磷酸盐化学键合材料,并用其作为固化重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))基体材料。研究了原料配比、缓凝剂及重金属掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响。结果表明:当P/FS(质量比,下同)为1/4及硼砂掺量为2%时,材料性能最好,自然养护28d和常压蒸汽养护24h抗压强度分别可达25.65 MPa和36.86 MPa。随着重金属掺量的增加,材料抗压强度逐渐降低,掺量为3%时,自然养护28d和蒸汽养护24h试块抗压强度均大于10 MPa,满足建筑材料要求。固化体重金属毒性浸出试验表明:磷酸盐化学键合材料对重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))均具有很好的固化效果,浸出浓度远低于相应的鉴别标准。通过XRD、SEM和FTIR分析,钙系磷酸盐化学键合材料固化重金属的机理是通过水化产物的化学键合、吸附以及物理包裹作用将Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)固化在材料中。     

中钛型含钛高炉渣制微晶玻璃及其性能研究

以中钛型含钛高炉渣为主原料制备微晶玻璃,利用渣中的TiO_2作晶核剂。采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术研究了含钛高炉渣用量的变化对基础玻璃晶化、微晶玻璃性能的影响。结果表明,渣中适量的TiO_2对玻璃晶化有较好的促进作用。渣用量较低时制得的微晶玻璃的主晶相为硅灰石,但当渣用量超过70%时,主晶相发生变化,变为钙铝黄长石等长石类矿相。中钛型含钛高炉渣用量为63%左右时,制得的微晶玻璃晶相含量合适,性能最好。此时采用的热处理制度为:核化温度720℃,保温1h,晶化温度945℃,保温2h,制得的微晶玻璃抗弯强度为121.68 MPa,显微硬度为7.81GPa。     

中钛型含钛高炉渣制微晶玻璃及其性能研究

以中钛型含钛高炉渣为主原料制备微晶玻璃,利用渣中的TiO2作晶核剂.采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术研究了含钛高炉渣用量的变化对基础玻璃晶化、微晶玻璃性能的影响.结果表明,渣中适量的TiO2对玻璃晶化有较好的促进作用.渣用量较低时制得的微晶玻璃的主晶相为硅灰石,但当渣用量超过70％时,主晶相发生变化,变为钙铝黄长石等长石类矿相.中钛型含钛高炉渣用量为63％左右时,制得的微晶玻璃晶相含量合适,性能最好.此时采用的热处理制度为:核化温度720℃,保温1h,晶化温度945℃,保温2h,制得的微晶玻璃抗弯强度为121.68MPa,显微硬度为7.81 GPa.     

富硼渣钠化法制备硼砂的实验研究

采用X射线衍射分析(XRD)方法分析表明,富硼渣中的硼组分主要以Mg2B2O5形式存在,而钠化渣中的硼组分以Na4B2O5和NaBO2晶相形式析出.为提取富硼渣中的硼,考察了热处理温度、碳酸钠加入量、热处理时间、水浸温度等因素对钠化渣中硼浸出率的影响.同时考察了富硼渣中w(Al2O3)、w(CaO)、w(B2O3)、m...