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《中南大学》 2012年
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含硫添加剂强化红土镍矿固态还原焙烧的研究

史唐明  
【摘要】:镍主要消费于不锈钢生产,不锈钢用镍约占全球镍消费总量的66%。近年来不锈钢业的快速发展导致了世界镍的供不应求,而硫化镍矿的逐渐枯竭促使红土镍矿的开发利用迫在眉睫。 本文以印尼某红土镍矿为对象,研究了含硫添加剂对红土镍矿还原焙烧-磁选的影响;研究了含硫添加剂强化红土镍矿还原焙烧过程的热力学行为及条件,同时用纯物质进一步研究了硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧过程的机理;通过深入研究焙烧球团的微观结构及物相分析结果,揭示了硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧过程中铁、镍、脉石矿物分离的微观机制。 单质硫(S)、硫酸钙(CaSO_4-2H_2O)、硫化钠(NaS2)、磁黄铁矿(FeS)、硫酸钠(Na_2SO_4)五种含硫添加剂可以强化红土镍矿还原焙烧-分选效果,其中硫酸钠(Na_2SO_4)效果最为显著。 红土镍矿还原焙烧-磁选在含硫添加剂(硫酸钠20%)作用下,可以得到有效的处理。适宜的工艺条件为:还原温度1100℃,还原时间60min,磁场强度1kGs,磨矿细度90%小于0.043mm。该工艺条件下所得镍铁中的镍、铁品位分别为9.48%、79.30%;镍、铁回收率分别可达到83.02%、56.36%。将首次磁选得到的镍铁磁性物进行超声波处理后再次磁选,通过该处理方式可以将镍铁产品中铁、镍品位分别最高提升3.8%、7.6%。 热力学研究表明,添加剂Na_2SO_4、 CaSO_4在还原性气氛中分别生成Na2S和CaS,当CO还原体系中存在Si02时,FeO能与Na_2S. CaS反应生成FeS,而当SiO2不存在时,Na_2S、 CaS不能够与FeO反应生成FeS。 还原产物物相及显微结构的研究表明,当还原温度超过500℃时还原球团中会有FeS生成。纯矿物体系的还原焙烧研究结果表明,物相中FeS的产生是由于添加剂硫酸钠在还原性气氛中生成的Na2S在温度高于600℃时与Si_2、 FeO反应生成FeS, FeS在还原过程中与Fe形成低熔点化合物(985℃),降低了球团内部熔点,在高温下液相增多,加速了整个传质过程,为金属离子的扩散提供通道,促进铁晶粒沿边界析出连接长大,但Na2S同时会与镍氧化物及Si02反应生成少量镍的硫化物,这会降低镍的回收率。由于FeS不具有磁性,在磁选过程中,这部分不具有磁性的FeS会进入磁选尾矿,使得具有磁性的镍铁中铁品位相对降低,而镍品位相对提高。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TF815

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【参考文献】
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