紅土礦冶煉鎳鐵工藝優(yōu)化基礎(chǔ)及新技術(shù)研究.pdf

1、由于不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性，在軍事、工業(yè)或民用中都有廣泛的應(yīng)用。2006年以來，中國不銹鋼產(chǎn)量達(dá)到世界第一。近年來不銹鋼產(chǎn)量繼續(xù)呈逐年穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)。鎳是不銹鋼生產(chǎn)的重要原料之一，世界鎳資源主要分為硫化鎳礦和氧化鎳礦，隨著硫化鎳礦資源的枯竭，紅土鎳礦得到大量的開發(fā)利用。目前世界范圍內(nèi)的紅土礦冶煉鎳鐵工藝，絕大部分采用預(yù)還原（造塊）—精煉爐或礦熱爐工藝(RKEF)。中國是一個(gè)鎳資源缺乏的國家，目前國內(nèi)各大鎳鐵生產(chǎn)企業(yè)均從菲律賓、印尼等國家

2、進(jìn)口大量的紅土鎳礦進(jìn)行加工生產(chǎn)，由于紅土礦含水量大、品位低，高昂的運(yùn)輸費(fèi)用大大增加了冶煉成本，降低了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)采用電爐冶煉鎳鐵也存在冶煉效率較低、能耗較高等缺點(diǎn)。因此，為了降低鎳鐵的生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化以及開發(fā)冶煉新工藝具有重要意義。
　　本文圍繞優(yōu)化工藝、降低鎳鐵生產(chǎn)成本這一目標(biāo)，分別針對(duì)紅土礦基礎(chǔ)性質(zhì)、精料技術(shù)、冶煉條件優(yōu)化、新工藝開發(fā)4個(gè)方面進(jìn)行了理論及實(shí)驗(yàn)研究。
　　對(duì)研究所涉及的紅土礦分別

3、進(jìn)行了化學(xué)分析、物相分析及熱重分析。結(jié)果表明，4種紅土礦Ni的品位較低，主要物相均為鎂、鐵硅酸鹽的水合物。不同種類紅土礦所含自由水、結(jié)晶水及羥基的適宜脫除溫度存在差異，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)紅土礦的特點(diǎn)制定適應(yīng)的干燥焙燒制度。
　　采用正交試驗(yàn)研究了燃料比及熔劑添加量對(duì)紅土礦燒結(jié)效果的影響。結(jié)果表明，燃料配比對(duì)燒結(jié)效果影響最大，燒結(jié)礦成品率隨燃料比的增加而升高，燒結(jié)時(shí)間隨燃料比的增加而縮短，燃料比越大水分脫除效果越好，適宜的配碳量應(yīng)該大

4、于10％；配加石灰石不利于紅土礦燒結(jié)，燒結(jié)礦成品率隨石灰石配加量的增加而降低，燒結(jié)時(shí)間隨石灰石配加量的增加而延長(zhǎng)。通過 SEM及 EDS分析可得，紅土礦燒結(jié)礦呈多孔狀，液相成分主要為(Mg,Fe)2SiO4。對(duì)紅土礦球團(tuán)焙燒過程進(jìn)行的理論分析及實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：焙燒溫度對(duì)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度影響較大，溫度低于1220℃，球團(tuán)依靠固相反應(yīng)和再結(jié)晶固結(jié)，球團(tuán)強(qiáng)度較差；溫度高于1220℃，球團(tuán)依靠液相冷卻固結(jié)，強(qiáng)度得到較大提高。
　

5、　針對(duì)電爐冶煉紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的冶煉條件進(jìn)行優(yōu)化，通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，分析了冶煉溫度、還原劑配比、爐渣堿度等對(duì)合金成分及金屬回收率的影響。研究結(jié)果表明：堿度對(duì)合金成分影響最大，其次是冶煉溫度，配碳量的影響最小。當(dāng)溫度為1450℃，配碳量為5.0%，堿度為1.0時(shí)，合金中Ni、Fe含量達(dá)到最大值。冶煉溫度對(duì) Ni、Fe回收率的影響最大，對(duì)于 Ni的回收率，其次是配碳量，影響最小的是堿度；而對(duì)于Fe的回收率，影響最小的是配碳量。溫度

6、為1550℃，配碳量為6.0%，堿度為1.1時(shí)，Ni、Fe回收率達(dá)到最大值。通過實(shí)驗(yàn)及理論計(jì)算研究了爐渣堿度對(duì)爐渣熔化特性及粘度的影響，研究結(jié)果表明：爐渣堿度從0.76增加到0.92，軟化溫度、熔化溫度和流動(dòng)性溫度隨著堿度的增加而降低，當(dāng)堿度增加到0.99，軟化溫度、熔化溫度和流動(dòng)性溫度迅速升高。爐渣堿度處于0.76到0.99之間，爐渣粘溫曲線的拐點(diǎn)溫度隨著堿度的增加而升高。結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)條件，火法冶煉鎳鐵合金的爐渣堿度應(yīng)該控制在0.9左

7、右。
　　通過實(shí)驗(yàn)研究，考察了焙燒還原溫度、還原劑配比及還原時(shí)間對(duì)紅土鎳礦含碳球團(tuán)經(jīng)還原-磁選，生產(chǎn)高品位含Ni原料的影響。研究結(jié)果表明：溫度對(duì)還原磁選富集效果的影響最大，增加還原溫度可以改善磁選富集效率，提高磁選精礦中Ni、Fe品位，還原溫度為1300℃時(shí)，精礦中 Ni、Fe品位達(dá)到最大值；溫度一定時(shí)，提高C/O可以在一定程度上改善還原磁選富集效果，C/O為2.0時(shí)，金屬中Ni的品位及其回收率達(dá)到最大值；還原時(shí)間對(duì)磁選富集效果影

8、響不大。該工藝處理紅土鎳礦含碳球團(tuán)，可以在一定程度上對(duì)Ni、Fe進(jìn)行富集，但是富集效率差，磁選精礦中Ni、Fe品位低。
　　針對(duì)轉(zhuǎn)底爐處理紅土鎳礦含碳球團(tuán)生產(chǎn)含鎳珠鐵工藝，通過模擬轉(zhuǎn)底爐的還原條件，探討了還原溫度、爐渣成分、耐火材料、還原劑配比、球團(tuán)直徑及還原劑種類對(duì)轉(zhuǎn)底爐處理紅土礦生產(chǎn)鎳珠鐵的影響。研究結(jié)果表明：還原溫度為1400℃，SiO2-MgO-CaO三元渣系中CaO含量為15%(對(duì)應(yīng)的堿度為0.6)，球團(tuán)直徑為30mm，