红土镍矿氯化焙烧碳还原动力学研究

发布时间：2020-07-15 21:44

【摘要】：全球镍资源的勘探主要涉及硫化镍矿和红土镍矿两种矿石,随着硫化镍矿资源的日益开采导致其储量急剧下降,储量更丰富的红土镍矿吸引了人们的兴趣,越来越多的研究致力去改善红土矿中的镍的回收利用。本文以云南硅镁型低品位红土镍矿为原料,对硅镁型红土镍矿开展了还原动力学研究,并通过改变氯化钠含量来研究促进剂对红土镍矿还原富集的影响,研究结果为我国低品位红土镍矿的有效利用提供了理论支撑。本文通过热重分析研究了添加氯化钠焙烧过程低品位红土镍矿碳热还原过程反应动力学,还原率和还原速率通过热重测量失重率进行计算。综合Kissinger法和Friedman法计算动力学参数,可全面展现碳热还原过程活化能变化趋势,通过对热重曲线的分析,可以将反应过程分为三个阶段。第一阶段是500-750°C,第二阶段是750-1100°C,第三阶段是1100-1300°C。第一阶段的反应活化能用Kissinger法计算为508.8kJmol~(-1),Friedman法计算得到的活化能为417.1-532.1kJmol~(-1)。第二阶段的反应活化能通过这两种方法计算分别为226.5kJmol~(-1)和242.2-384.5kJmol~(-1)。Friedman法计算结果表明反应活化能随反应进行变化较大,说明红土镍矿的氯化还原反应并不是简单基元反应,而是由多个平行反应、交互反应组成。综合Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger法和?atava-?esták法计算动力学参数,通过对热重曲线的分析,发现红土镍矿氯化焙烧碳还原过程受升温速率和氯化钠含量的影响。添加4%氯化钠和6%氯化钠样品通过Flynn-Wall-Ozawa法计算得到的活化能分别为205.47-426.46kJmol~(-1)和205.27-387.41kJmol~(-1),添加6%氯化钠的样品活化能更低,用Kissinger法计算也能够得到相同结果。最可几机理函数得到红土镍矿碳热氯化还原在低温阶段受化学反应控制,反应模型为F2,在高温阶段受扩散控制,反应模型为D1。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF046.2
【图文】：

分布情况,饼状图,比例,镍资源

镍作为具有重要战略意义的金属，是各国为之争抢的资源。镍作为原料，常用于制造不锈钢、镍基合金、合金钢等材料。具体需求比例如图 1.1。图1.1 镍在各材料制造需求比例饼状图Fig.1.1 Pie chart of the ratio of nickel to each material掌握其在全球范围内的分布情况，可以判断国内镍资源储量情况，从而制定更为合理的镍开采政策，促进镍矿还原技术的发展。根据文献[3-7]可知镍资源集中分布于亚洲、非洲、澳洲，含镍矿较多的国家从高至低分别有澳大利亚，基本占全球镍

分布情况,镍资源,全球,分布情况

取而代之的是更多地由红土矿还原镍，而由红土矿还原镍受限于低品位及冶炼技术，导致冶炼效果不够理想。图1.2 全球镍资源分布情况Fig.1.2 Distribution of global nickel resources

镍矿,青海省

昆明理工大学硕士毕业论文4图1.3 青海省镍矿分布Fig.1.3 Distribution of nickel ore in Qinghai Province除甘肃、青海以外，云南省也是我国含有红土镍矿资源较多的省份之一[14,15]。镍含量较多的矿山有元江、麻栗坡、墨江等，含镍量达 900kt[16]。四川、新疆及东北等地也富含镍矿。其中西南含镍矿量占全国总量的 12.1%，吉林省占 4.9%。具体分布区域见图 1.4。图1.4 我国镍矿分布概况Fig.1.4 Distribution of nickel ore in China我国九成以上的镍矿为硫化矿，大多已被探明和开采。只有一成左右的含镍矿

【参考文献】