硫酸渣、红土矿煤基自还原提铁和制备镍铁研究

发布时间：2017-08-09 03:13

  本文关键词：硫酸渣、红土矿煤基自还原提铁和制备镍铁研究

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【摘要】：硫酸渣是硫酸厂利用黄铁矿生产硫酸时排出的烧渣,目前全国各地均大量堆存着硫酸渣,不仅会占用农田,还会造成环境污染,硫酸渣的主要成分为铁的氧化物,高效利用硫酸渣已经变得迫在眉睫。作为世界上镍生产和消费量最大的国家,我国每年需要从印尼、菲律宾等国进口大量红土镍矿,生产冶炼不锈钢的主要原料镍铁。红土镍矿生产镍铁主要有火法冶炼和湿法冶炼两种工艺。本文针对硫酸渣煤基自还原提炼铁和菲律宾高铁低镍高铝型低品位红土镍矿煤基自还原提炼镍铁工艺及机理进行研究。分别对硫酸渣和红土矿的煤基自还原理论基础和热力学、还原过程工艺参数及添加剂作用等方面进行分析和阐述。硫酸渣煤基自还原研究表明:对硫酸渣S1,还原产物金属化率随还原温度升高而升高,当还原温度达到1250℃时,还原产物金属化率均在96%以上;随配碳比和温度的变化试样的脱硫率变化不大,变化在38%~40%,还原后样品的含硫量在1.10%~1.16%之间。对硫酸渣S2,当压块渣相碱度为2.5,还原温度为1250℃时,得到的金属铁颗粒相对较大,磁选出的铁粉的铁品位达到88.58%,效果较好;还原得到的海绵铁在1500℃熔分后,得到的金属铁平均含铁量均在90%以上。随着碱度的提高总脱硫率升高,当渣相碱度为2.5时,脱硫率达到87.1%,金属硫含量降低到0.15%~0.16%。红土矿煤基自还原研究表明:(1)采用压块还原后细磨磁选工艺,只加萤石的A系列试样,Ni的收得率随着细磨时间延长而增加,镍铁粉中Ni含量在细磨10min后达到1.32%,低于理论镍铁含镍量(Ni/(Ni+Fe))1.65%。从镍铁粉的扫描电镜照片中可以清晰看出,金属相与渣相是相互镶嵌的,金属相颗粒十分细小,通过细磨无法实现金属相和渣相的完全单体分离。(2)采用压块还原后高温熔分工艺,在只添加氟化钙的A系列中,当内配碳比不大于0.5时,还原产物在1500℃无法实现渣铁分离;当内配碳比从0.6增加到1.0时,还原产物在1500℃能实现渣铁良好分离,铁和镍收得率逐渐提高,但镍的品位从1.79%下降到1.34%;只加消石灰的B系列中,当内配碳比提高到1.2时,在1550℃下渣铁不能良好分离;同时加入萤石和消石灰的C系列中,1200℃还原后在1550℃熔分,渣铁能分离良好。若要提高金属中的Ni含量,需要抑制氧化铁的还原。当内配碳比为0.6时,金属中镍达到1.79%,高于红土矿理论镍铁比,但其收得率只有71.3%。
【关键词】：低品位红土矿 硫酸渣 煤基自还原 金属化率 镍铁
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X781.3;TF56;TF644
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 文献综述11-22
• 1.1 硫酸渣资源概况11-12
• 1.2 硫酸渣利用情况12-14
• 1.2.1 用作水泥生产的辅料12
• 1.2.2 作为生产烧结矿的辅助含铁原料12-13
• 1.2.3 有色金属含量较高硫酸渣的高温氯化法处理13
• 1.2.4 硫酸渣的浮选、烧结处理13
• 1.2.5 烧渣的选矿处理13-14
• 1.3 镍的性质14-15
• 1.4 镍的用途15-16
• 1.5 镍资源概况16-17
• 1.5.1 镍资源分类16-17
• 1.5.2 镍资源分布及开发现状17
• 1.6 红土镍矿的处理方法17-21
• 1.6.1 火法冶炼工艺17-18
• 1.6.2 湿法冶炼工艺18-20
• 1.6.3 火法-湿法结合工艺20
• 1.6.4 其它处理工艺20-21
• 1.6.5 红土矿处理方法小结与展望21
• 1.7 本课题研究的内容、目的和意义21-22
• 1.7.1 本课题研究的目的及意义21
• 1.7.2 本课题研究的内容21-22
• 第二章 硫酸渣、红土矿煤基自还原机理22-28
• 2.1 内配煤球团中金属氧化物自还原的机理22-26
• 2.1.1 内配煤球团自还原热力学22-24
• 2.1.2 高碱度内配煤球团自还原动力学24-26
• 2.2 高碱度内配煤球团渣铁分离机理26
• 2.3 硫酸渣高温自还原过程的脱硫机理分析26-28
• 第三章 硫酸渣煤基自还原制备铁颗粒实验研究28-44
• 3.1 实验设计方案28-29
• 3.1.1 原料物理化学性质28-29
• 3.2 硫酸渣S1煤基自还原研究29-33
• 3.2.1 硫酸渣S1煤基自还原配料29-30
• 3.2.2 压块及还原方法30
• 3.2.3 试验结果30-32
• 3.2.4 金属收得率及脱硫率计算32-33
• 3.3 硫酸渣S2煤基自还原研究33-44
• 3.3.1 配料计算33-34
• 3.3.2 压块的配料组成34-35
• 3.3.3 压块理论化学成分35
• 3.3.4 实验样品编号35-36
• 3.3.5 试样制备及实验方法36
• 3.3.6 实验结果36-39
• 3.3.7 试样的金属收得率，脱硫率和脱磷率39-41
• 3.3.8 试样2.5-10-0还原磁选样的XRD分析41-42
• 3.3.9 实验总结42-44
• 第四章 红土矿煤基自还原、熔融分离制备镍铁的研究44-63
• 4.1 原料物理化学性质44-46
• 4.1.1 红土矿预处理44-45
• 4.1.2 原料物化性能检测45-46
• 4.2 试验方案46-50
• 4.2.1 配料及还原方案46
• 4.2.2 配料计算46-48
• 4.2.3 压块配料组成48
• 4.2.4 压块配料比和理论化学成分48-50
• 4.3 试样制备及实验方法50
• 4.3.1 试样制备50
• 4.3.2 还原试验50
• 4.4 实验结果与试样失重50-54
• 4.4.1 试样还原及熔分后形貌50-54
• 4.4.2 试样失重54
• 4.5 实验结果分析54-61
• 4.5.1 红土矿内配碳压块还原后高温熔分54-56
• 4.5.2 红土矿内配碳压块还原后细磨磁选56-58
• 4.5.3 海绵铁和镍铁粉的电镜结果分析58-60
• 4.5.4 海绵铁粒度与细磨时间的分析60-61
• 4.6 本章小结61-63
• 第五章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文70-71
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目71

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