低品位红土镍矿预还原—熔分粗镍铁过程的研究

• 作 者: 孙丽丽
• 机 构: 东北大学
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 红土镍矿 预还原-熔分 不锈钢 镍铁合金 高压酸浸湿法冶金

中国不锈钢业的快速发展造成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应用变得迫在眉睫。目前国内不锈钢厂所用镍铁合金大部分从国外进口，国内红土镍矿储量较少，所以对冶炼镍铁合金的研究也很少。红土镍矿大致分为铁含量高的褐铁矿型和腐植土型两类，前者镍含量较低，宜采用高压酸浸湿法冶金工艺处理，而对于镍含量较高的腐植土型红土镍矿，电炉还原熔分是其主流工艺。　　本文以印尼开发的红土镍矿为原料，首先对生产镍铁的各工序，例如干燥脱水、预还原和还原-熔分进行了基础理论分析。然后采用DTA-TG对原料的脱水及还原过程热力学进行了研究，确定了各个阶段的反应进行及反应机理。由预还原热力学分析可知，当温度达到452℃时就能开始将NiO还原成为金属Ni，且镍比铁优先还原。在此基础上考察了预还原阶段工艺参数的优化，通过使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、化学分析得出预还原的最优条件，即预还原温度为1100℃、预还原时间为70min、配碳量过量10％、CaO配比为10％。在最佳条件下，预还原后的镍和铁大部分是以固溶体形式存在，还原效果较好。　　在此基础上，对预还原后的红土镍矿进行还原熔分实验研究。考察了还原剂（配碳量）、CaO配比、熔分温度、熔分时间对熔分效果的影响。确定了配碳量、CaO配比、熔分温度、熔分时间对金属回收率、镍铁中镍的品位的影响。研究发现，配碳量对熔分效果影响最为显著，研究确定的最佳实验条件是:配碳量为6％，CaO配比为8％，熔分温度为1550℃，熔分时间为50min。在最佳条件下，镍铁中镍的品位为8.21％，镍、铁的回收率分别为85.69％、78.05％。　　采用预还原、还原-熔分工艺生产粗镍铁具有流程短、金属回收率高的优点，以廉价的无烟煤作为还原剂，可在1100℃的较低还原温度下获得优良的还原效果，具有广泛的应用前景。