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.     

RKOEF法制备高品级含镍母液研究

介绍了针对现有RKEF镍铁生产工艺存在的问题提出一种称为RKOEF工艺的革新方案,即“红土镍矿内配碳压块自还原–选择性氧化–矿热炉熔分”新工艺。针对这一新工艺,在实验室条件下研究了腐泥土型红土镍矿自还原反应规律,以及自还原产物选择性氧化的反应机制,试样熔分后的实际效果。研究结果表明：(1)温度对自还原速率和最终还原率影响很大,C/O比1.2的试样在1 200～1 250℃自还原25～30 min,氧化镍和氧化铁都能得到比较充分的还原;(2)内配煤压块在1 200℃自还原25 min后直接升温至1 600℃熔分,镍和铁的综合收得率随自还原压块内配碳比增加而增加,相应地镍铁合金中金属镍含量随内配碳比增加而下降。缺碳配煤(C/O≤1)方案可以提高镍铁合金中金属镍的含量,但牺牲其综合收得率;(3)温度显著影响CO₂对自还原产物中金属铁的选择性氧化,与未经选择性氧化的工艺相比,红土镍矿自还原–选择性氧化–高温熔分工艺制备的镍铁合金的镍含量可从8%～10%提高到34%～37%,金属镍综合收得率大于95%。     

红土镍矿选择性还原-熔分制备镍铁合金

以硅镁型红土镍矿为原料,采用金属化焙烧-熔分工艺,通过正交试验制备金属化球团,将所得金属化球团在1500℃条件下熔融分离30 min提取镍铁合金,考察影响因素对实验结果的影响.结果表明：在选择性还原制备金属化球团过程中,对金属化率的影响程度从大到小的因素依次是C/O摩尔比、焙烧温度、焙烧时间和碱度;实验可获得镍品位19%的镍铁合金;在碱度为0.8-1.2范围内,S和P分配比随着碱度的升高而增大.利用X射线衍射和扫描电镜对金属化球团及熔融分离出的渣进行微观分析,发现加入的石灰石与复杂矿相反应可释放出简单镍氧化物和铁氧化物,促进还原反应的进行,当石灰石不足时,少量铁以Fe³⁺的形式存在于铁金属化率70%的金属化球团中.     

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.     

响应曲面法优化红土镍矿富集镍

以某含镍质量分数为1.54%,含铁质量分数为18.9%的褐铁矿型红土镍矿为研究对象,研究还原剂种类、用量、粒度及还原焙烧温度对红土镍矿中镍氧化物和铁氧化物选择性还原的影响规律。并根据Box-Behnke原理设计实验,建立镍品位的二次多项式模型,利用响应曲面法研究红土镍矿直接还原产品镍铁精矿中镍品位的主要影响因素,对模型方程进行最优值求解。结果表明,镍氧化物的还原反应对温度的敏感性高于铁氧化物的还原反应,镍品位及回收率对温度在1 000～1 400℃区间内呈正相关。还原剂用量及粒度对镍品位的影响在一定区间内存在峰值。结合生产实际,避免出现熔料,最优化求解结果为还原剂用量为4.6%(质量分数),还原焙烧温度为1 200℃,还原剂粒度为0.25 mm,镍品位为3.18%。经多次验证实验,该配比下进行还原焙烧得到的镍铁精矿镍品位平均值为3.2%,镍回收率为85%,误差为0.6%。     

红土镍矿含碳球团深还原-磁选富集镍铁工艺

以红土镍矿为原料,利用深还原工艺将镍和铁由其矿物还原成金属镍和铁,再通过磁选分离富集得到高品位的镍铁精矿.对深还原焙烧工艺参数进行了优化,得到最佳的工艺条件如下:内配碳量(C/O原子比)为1.3,还原时间为80 min,CaO质量分数为10%,还原温度为1300℃.在此条件下得到的镍铁精矿中镍品位为5.17%,全铁品位为65.38%,镍和铁的回收率分别为89.29%和91.06%.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对深还原矿及磁选后的镍铁精矿进行了分析,发现深还原矿中出现金属粒,为Ni-Fe合金,镍全部溶于镍铁合金中,铁还有少部分以FeO的形式存在;磁选过程除去大量的脉石,精矿中主要物相为Fe、Ni-Fe、FeO及少量的CaO·MgO·2SiO₂.     

红土镍矿还原焙烧的机理研究

利用XRD和TG/DTA技术分别分析了红土镍矿结构和特性,SEM和岩矿相观察分析了800℃、900℃、1 000℃和1100℃还原后的矿样结构和镍、铁还原率和金属化率,并在此基础上探讨了红土镍矿还原焙烧的反应机理。在不同温度条件下,研究了动态CO气氛中红土镍矿的还原焙烧反应动力学。结果表明:还原后的红土镍矿中镍、铁晶粒很细、很分散,选矿难度大。还原焙烧时间不宜过长,40～60 min为佳。还原焙烧温度不应太高,900℃为宜,此温度下,红土镍矿还原3h后,镍的还原率为79.47%、铁还原率和金属化率分别为73.51%和60.27%。红土镍矿还原焙烧过程中镍、铁的表观活化能、反应频率因子和反应级数依次为E_Ni=196.86kJ·mol^-1、E_Fe=116.29 kJ·mol^-1、In(A_Ni/min^-1)=16.76、In(A_Fe/min^-1)=10.29、n_Ni=1.2595和n_Fe=3.2349,确定了还原过程中镍和铁的反应动力学方程。     

红土矿镍铁水直接冶炼不锈钢工艺

低品位氧化镍矿(俗称红土镍矿)的合理利用是解决我国不锈钢产业镍资源缺乏的重要途径之一。开发了以红土矿镍铁水为主原料,采用转炉对镍铁水进行预处理生产不锈钢母液工艺,替代传统的"镍铁锭+电弧炉"工艺,继而与AOD工艺衔接完成300系列不锈钢的冶炼。该工艺技术在国内某不锈钢厂生产数据表明:预处理转炉终点半钢平均w(C)=2.5%,w(Si)=0.27%,脱硅率为84.3%;平均w(P)=0.028%,脱磷率61.5%。生产SUS304不锈钢成品化学成分完全满足GB/T20878—2007要求,可大幅降低生产成本。     

一种红土镍矿直接还原-磁选回收镍铁工艺研究

以红土镍矿为主要原料,通过改变不同还原温度、还原时间、配碳量及生石灰配加比例进行还原焙烧-磁选来提取红土镍矿中的镍和铁。结果表明:还原温度是影响镍、铁回收率的最主要因素。在焙烧过程中,镍和铁的氧化物均得到还原,反应产物结构更加致密,且有少量细小珠铁粒的产生。在本实验条件下,当温度为1 230℃、配碳的碳氧比为1.4、生石灰配加量10%时、恒温35min时的铁和镍回收率均达到最高,此时铁的收得率为91.35%,镍的收得率为86.54%。     

转底炉处理低品位红土镍矿的中试研究

进行了转底炉直接还原一电炉熔炼处理红土镍矿的中试研究,考察了还原温度、还原时间、煤配比和石灰石配比对镍、铁金属化率和回收率的影响,得出最佳还原方案以指导工业生产。研究表明:还原温度1 300℃、还原时间20 min、煤配比1.0%、石灰石配比6%时,镍铁金属化率和回收率最高,金属化率分别为68.61%、91.22%,回收率分别为81.76%、91.66%。红土镍矿在此条件下还原后再在1 450℃熔炼,得到的镍铁合金品位较高,为镍10.77%、铁82.00%,可满足不锈钢、合金钢与合金铸铁工业生产对镍合金原料的要求。     

配矿强化中低品位红土镍矿选择性还原研究

以两种中低品位红土镍矿A(Ni0.97%和Fe40.09%)和B(Ni1.42%和Fe23.16%)为原料,探究红土镍矿中镍的赋存状态和分布规律,并通过配矿来强化直接还原焙烧-磁选的试验研究。结果表明,褐铁矿型红土镍矿中,镍多数赋存在主要矿物针铁矿晶格中,利蛇纹石中镍品位也较高;腐殖土型红土镍矿中,铁镁硅酸盐矿物含量为65%左右,镍品位较低;针铁矿含量约为30%,含镍品位较高。通过配矿可以减少铁镍比,配合添加剂可以抑制铁的还原,降低还原温度到1100℃左右,此时得到镍品位6%左右的镍铁精矿,镍回收率为92.08%。还原焙烧矿中镍被有效富集于γFe-Ni合金晶粒中,其它物相中含镍极少,实现了镍的选择性还原和富集。     

高铁铝土矿含碳球团的直接还原熔分工艺

采用煤基直接还原熔分技术研究了高铁铝土矿含碳球团的还原熔分工艺,考察了直接还原熔分工艺对粒铁尺寸和粒铁收得率以及熔分渣中Al2O3品位的影响.结果表明:当球团碱度为1.0,还原-熔分温度为1 450℃,配碳比n(C)/n(O)为1.4,外配Ca F2质量分数为2.0%,还原-熔分时间为20 min时,粒铁尺寸最大(15.55 mm),粒铁收得率和熔分渣中的Al2O3品位最高,分别为95.67%和43.96%.高质量的粒铁具有较高的碳含量(w[C]=3.86%)和金属铁含量(w[Fe]=93.46%)以及锰含量(w[Mn]=1.63%),能够满足钢铁工业对铁水品质的要求,同时熔分渣的化学成分也达到了黏土砖熟料的工业指标.     

红土镍矿高料层碳热还原试验

 红土镍矿是生产镍铁合金的主要原料之一,其碳热还原后的镍铁金属颗粒尺寸对后期磁选分离至关重要。基于此,进行了红土镍矿在高料层条件下的碳热还原试验研究,考察了还原温度、时间及添加剂CaO等对还原后镍铁金属颗粒尺寸的影响规律和作用机理。试验结果表明,在配碳量C/O(质量比)为1.0、还原温度为1400 ℃、还原时间为45 min的条件下,还原效果最佳,还原后大于40 μm的金属颗粒约占70%,最大颗粒约为100 μm。对该还原条件下得到的金属化球团进行磁选分离可得到镍铁合金,基本可以将金属镍回收。研究结果可为红土镍矿碳热还原工艺的应用提供操作参数和理论依据。     

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.     

煤基处理硫酸渣制备含硫钢原料的实验研究

以含有低熔点FeS₂的硫酸渣和烟煤为原料,对硫酸渣含碳球团进行还原熔分,考察了碱度、焙烧温度、焙烧时间和C/O摩尔比对铁回收率的影响,确定了最佳工艺参数.在碱度R=1.0、焙烧温度1450℃、焙烧时间20 min以及配煤量C/O=1.2的条件下还原熔分硫酸渣,可以获得93.1%铁回收率的珠铁.对尾渣的X射线衍射分析可知,硫酸渣中铁氧化物及含铁硫化物被还原,铁回收率较高,且熔分时间短造成大量铁以金属态滞留于渣中;还原熔分硫酸渣所得珠铁因其较高硫含量,可用于冶炼硫系易切削钢.     

工艺条件对含碳球团还原熔分的影响

通过高温电阻炉对含碳球团还原熔分的行为进行热态模拟研究,考察焙烧温度、焙烧时间、配碳量(按照C/O计算)和炉渣碱度对含碳球团还原熔分的影响。实验结果表明:渣铁分离的最低熔分温度是1 360℃,最短焙烧时间是24.5 min,最低配碳量是1.0,最佳炉渣二元碱度R为1.2。     

碱度对腐泥土型红土镍矿烧结行为的影响

 为了研究腐泥土型红土镍矿在焙烧过程中物相转变及固结机制问题,通过微型烧结试验和三角锥法软熔特性试验,对原矿和焙烧后的团块进行了化学成分、X射线衍射(XRD)和软熔特性分析,并通过添加熔剂CaO改变团块碱度,结合冶金相图进行了分析。研究结果表明,自然碱度的红土镍矿经高温焙烧后主要由尖晶石(MgFe2O4)、镁橄榄石((Mg,Fe)2SiO4)和顽火辉石(MgSiO3)构成。随着碱度从0.5上升到2.0,顽火辉石相继转变为低熔点的透辉石(CaMgSi2O6)和高熔点的镁黄长石(Ca2MgSi2O7)以及镁蔷薇辉石(Ca3MgSi2O8)。红土镍矿的软熔温度也随碱度的提高先降低后升高,在碱度为1.0时达到最低点。结合冶金相图分析得知,通过改变碱度可以显著增加红土镍矿烧结过程液相量,红土镍矿烧结理想的黏结相为透辉石。     

红土镍矿钠盐还原焙烧-磁选的机理

我国红土镍矿还原焙烧有湿法、火法工艺等之分,以钠盐掺入红土镍矿能够对于其还原焙烧-磁选效果产生显著改善,从而优化镍、铁品位和回收率。为了深入对于红土镍矿钠盐还原焙烧-磁选机理展开深入研究,可以科学辅以热力学分析,以及宏观形貌[光学显微镜(OM)检测]、微观形貌(如XRD、SEM等)检测。检测结果显示,在红土镍矿还原焙烧过程中,钠盐作用于对硅酸盐矿物结构的破坏,并对于镍还原以及富集具有一定作用。     

海砂矿与红土镍矿还原生产钒钛镍铬合金试验

通过研究东南亚地区廉价含钒钛海砂矿和含镍铬红土镍矿的复合配矿、冷固结球团制备及直接还原工艺,解决直接还原法生产高强度耐腐蚀钢筋用钒钛镍铬合金关键技术难点,实现低成本生产高强度耐腐蚀钢筋,在一定程度上缓解中国资源短缺问题。对多种原料配比、碱度及还原制度下金属化率和钒钛镍铬合金成分进行分析,结果表明,在C∶O=1.5、配矿碱度R=1.2、1 300~1 350 ℃温度下还原30 min,球团的金属化率达到90%以上;R=1.2与R=0.8的金属化率相比,R=1.2的金属化率略高;相同条件下,当温度提高到1 550 ℃时,能够完全实现渣铁分离,获得形貌完整的粒铁;海砂矿∶红土镍矿=70∶30或50∶50、R=1.2、1 450 ℃温度下还原和熔分45 min产出的含钒钛镍铬合金成分为w(Ni)=0.53%~1.24%,w(Cr)=0.30%~0.52%,w(V)=0.35%~0.24%,w(Ti)=0.28%,适用于低成本生产高强度的耐腐蚀钢筋。     

低品位红土镍矿转底炉煤基直接还原-磁选富集镍铁工艺实验研究

研究了低品位红土镍矿转底炉煤基直接还原-磁选富集镍铁工艺,探索了矿煤比、还原温度对镍铁回收率、还原率及金属化率的影响.实验表明:矿煤比100:10、还原温度1200℃、还原时间25min为合适的工艺参数,铁的还原率达99.52％,镍金属化率为54.48％,回收率为87.59％.