高镁硅红土镍矿真空碳热还原—磁选工艺研究

发布时间：2017-04-13 06:10

  本文关键词：高镁硅红土镍矿真空碳热还原—磁选工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为不锈钢的主要合金元素,镍成为当今世界不可或缺的重要金属之一。但是随着硫化镍矿资源的逐渐枯竭,占镍总储量70%的红土镍矿的开发显得尤为重要。本文综述了国内外红土镍矿开发利用的现状,为解决高镁硅红土镍矿含镁废渣和废液的处理问题,提出采用高镁硅红土镍矿真空碳热还原-磁选工艺,制得金属镁和镍铁,得到如下结论：对红土镍矿原矿的TG-DSC分析和预处理实验研究表明：在103.4℃时脱除吸附水,581.7℃时脱除结晶水,794.2℃时脱除蛇纹石中所含有的结构水,817.7℃时蛇纹石脱羟基,预处理温度为800℃时,碳热还原过程中镁的活性最高,镁的还原率为99.96%。干燥温度在800℃以上时,预处理产物中的镁橄榄石(Mg2SiO4)相逐渐增多,镁的活性降低,在1200℃时干燥焙烧物料,镁的还原率仅为96.06%,相比于800℃干燥的物料的镁的还原率降低了3.90%。红土镍矿真空碳热还原反应过程中,可以在冷凝套管中得到金属镁的冷凝物,但在冷凝过程中,金属镁蒸气与CO发生逆反应,使金属镁被氧化,还会与挥发的SiO的歧化产物Si发生反应,生成Mg2Si。粗镁真空蒸馏精炼过程中,杂质硅的脱除率很高,在实验温度范围内都大于99%,但随着温度的升高,杂质钙的脱除率下降,由823K时的97.84%下降到923K时的93.87%。所以真空蒸馏温度为823K时真空蒸馏提纯的效果最佳。配碳比对红土镍矿真空碳热还原的实验研究表明：随着配碳比由1升到1.5,硅的直收率上升比较明显,1350℃时由56.68%上升到71.09%,1400℃时由51.43上升到70.73%,1450℃时由45.43上升到68.86%,而铁和镍的直收率也相应的增加,在反应温度为1350℃,配碳比为1.5时达到最大,分别为97.82%和98.18%。反应剩余物中氧化物消失,主要以硅铁合金为主。添加剂CaO强化红土镍矿真空碳热还原的实验研究表明：随着CaO加入量的增加,还原渣中Si的直收率增加,Fe、Ni的直收率也随之增加,当CaO添加量20%时,硅的直收率为均在80%以上,而铁镍的直收率也均在96%以上。并且随着CaO加入量的增多,渣相中出现了Ca2SiO4相,说明CaO的加入可以有效的破坏Mg2SiO4结构,从而产生新的Ca2Si04相；并且渣相中的FeSi合金相的衍射强度逐渐减弱,出现了金属Fe相,可以使铁镍与硅在磁选过程中得到更好的分离效果。还原渣的磁选实验研究表明：随着CaO加入量的增加,磁选后的磁性物质中硅和钙的含量逐渐降低,铁镍的富集倍数逐渐增加,当CaO加入量为22.64%时,铁镍的富集倍数达到最大,分别为原矿中的6.32倍和6.72倍。磁选过程中,铁镍的直收率基本都在90%以上,较好的达到了磁选分离的效果。红土镍矿真空碳热还原磁选工艺全流程中,铁的直收率都大于84%,其中当CaO加入量为20%时,铁的直收率达到最大的92.54%；镍的直收率都大于90%,其中当CaO加入量为14.16%时,镍的直收率达到最大的97.27%。达到了较好的富集分离效果。本文首次提出高镁硅红土镍矿真空碳热还原-磁选新工艺,综合利用红土镍矿中的有价金属,提取金属镁和镍铁,解决了传统冶炼工艺因镁产生的污染问题,具有较好的产业化研究价值。
【关键词】：高镁硅红土镍矿 真空碳热还原 磁选分离 金属镁 镍铁合金
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF046;TD924
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-33
• 1.1 镍的性质,用途及消费13-17
• 1.1.1 镍的性质13
• 1.1.2 镍的用途13-15
• 1.1.3 镍的需求情况15-17
• 1.1.4 不锈钢中镍的作用及需求17
• 1.2 镍矿产资源状况及利用现状17-20
• 1.2.1 镍资源状况17-18
• 1.2.2 红土镍矿的资源分布及分类18-20
• 1.3 红土镍矿的冶炼技术20-28
• 1.3.1 火法冶金20-24
• 1.3.2 湿法冶金24-27
• 1.3.3 红土镍矿其它工艺27-28
• 1.4 红土镍矿原料的性质对还原-磁选的影响28-29
• 1.5 添加剂强化红土镍矿还原-磁选29-30
• 1.6 本课题研究目的、意义及内容30-33
• 1.6.1 本课题研究的目的和意义30-32
• 1.6.2 本课题研究内容32-33
• 第二章 研究方法与热力学分析33-49
• 2.1 试验原料33-35
• 2.2 试验方案35
• 2.3 实验设备35-37
• 2.4 分析测试37
• 2.5 评价指标37-38
• 2.5.1 真空碳热还原过程的评价指标37-38
• 2.5.2 磁选过程的评价指标38
• 2.5.3 全流程的评价指标38
• 2.6 红土镍矿预处理38-42
• 2.7 红土镍矿碳热还原反应的热力学分析42-47
• 2.7.1 镁橄榄石碳热还原反应的热力学计算42-44
• 2.7.2 镍铁硅氧化物碳热还原反应的热力学计算44-47
• 2.8 无添加剂的探索实验研究47-48
• 2.9 本章小结48-49
• 第三章 红土镍矿真空碳热还原提取金属镁的实验研究49-69
• 3.1 预处理温度对于红土镍矿中镁的活性的影响49-57
• 3.1.1 配料计算49-51
• 3.1.2 真空还原实验结果及分析51-54
• 3.1.4 反应剩余物分析54-57
• 3.2 粗镁的精炼57-66
• 3.2.1 粗镁真空蒸馏提纯的理论分析59-60
• 3.2.2 粗镁真空蒸馏提纯的热力学分析60-63
• 3.2.3 镁基二元系气液相平衡及真空分离理论分析63-65
• 3.2.4 粗镁精炼的实验研究65-66
• 3.3 本章小结66-69
• 第四章 红土镍矿真空碳热还原剩余物物相的研究69-93
• 4.1 配碳量对还原渣物相的影响69-76
• 4.1.1 反应剩余物中金属直收率70-72
• 4.1.2 还原反应剩余物的XRD分析72-76
• 4.2 添加剂CAO对真空碳热还原剩余物物相的影响76-90
• 4.2.1 添加CaO后镁橄榄石(Mg_2SiO_4)真空碳热还原反应的热力学研究76-78
• 4.2.2 添加10%CaO时,还原温度对物料失重率的影响78-79
• 4.2.3 添加CaO的配料计算79
• 4.2.4 氧化钙加入量和反应温度对主金属直收率的影响79-82
• 4.2.5 氧化钙加入量和反应温度对渣相的影响82-90
• 4.3 本章小结90-93
• 第五章 红土镍矿碳热还原剩余物的磁选分离研究93-100
• 5.1 磁选实验93-98
• 5.1.1 红土镍矿真空碳热还原渣的分析93-96
• 5.1.2 红土镍矿真空碳热还原剩余物的磁选96-98
• 5.2 红土镍矿真空碳热还原磁选工艺全流程镍铁的直收率98-99
• 5.3 本章小结99-100
• 第六章 结论与展望100-103
• 6.1 结论100-101
• 6.2 创新点101-102
• 6.3 展望102-103
• 致谢103-105
• 参考文献105-113
• 附录 攻读博士期间发表论文和申请专利113-114

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹志成;孙体昌;杨慧芬;王静静;仵晓丹;;红土镍矿直接还原焙烧磁选回收铁镍[J];北京科技大学学报;2010年06期

2 牟文宁;翟玉春;刘岩;刘娇;;高浓度NaOH浸出红土镍矿中SiO_2的研究[J];东北大学学报(自然科学版);2009年05期

3 王成彦;江培海;;云南中低品位氧化锌矿及元江镍矿的合理开发利用[J];中国工程科学;2005年S1期

4 郭学益;吴展;李栋;;镍红土矿处理工艺的现状和展望[J];金属材料与冶金工程;2009年02期

5 朱景和;;世界镍红土矿开发与利用的技术分析[J];中国金属通报;2007年35期

6 王恭敏;镍资源要走可持续发展的道路[J];有色金属再生与利用;2005年02期

7 徐敏;许茜;刘日强;;红土镍矿资源开发及工艺进展[J];矿产综合利用;2009年03期

8 陈甲斌;许敬华;;我国镍矿资源现状及对策[J];矿业快报;2006年08期

9 崔和涛,雪萍,徐有生;我国镍冶金的发展与工艺技术进步[J];矿冶;1997年02期

10 华一新,谭春娥,谢爱军,吕宏;微波加热低品位氧化镍矿石的FeCl_3 氯化[J];有色金属;2000年01期

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1 符芳铭;云南元江低品位红土镍矿浸出研究[D];中南大学;2009年

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