本文關(guān)鍵詞：硫酸渣、紅土礦煤基自還原提鐵和制備鎳鐵研究

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【摘要】：硫酸渣是硫酸廠利用黃鐵礦生產(chǎn)硫酸時排出的燒渣,目前全國各地均大量堆存著硫酸渣,不僅會占用農(nóng)田,還會造成環(huán)境污染,硫酸渣的主要成分為鐵的氧化物,高效利用硫酸渣已經(jīng)變得迫在眉睫。作為世界上鎳生產(chǎn)和消費量最大的國家,我國每年需要從印尼、菲律賓等國進口大量紅土鎳礦,生產(chǎn)冶煉不銹鋼的主要原料鎳鐵。紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵主要有火法冶煉和濕法冶煉兩種工藝。本文針對硫酸渣煤基自還原提煉鐵和菲律賓高鐵低鎳高鋁型低品位紅土鎳礦煤基自還原提煉鎳鐵工藝及機理進行研究。分別對硫酸渣和紅土礦的煤基自還原理論基礎(chǔ)和熱力學、還原過程工藝參數(shù)及添加劑作用等方面進行分析和闡述。硫酸渣煤基自還原研究表明:對硫酸渣S1,還原產(chǎn)物金屬化率隨還原溫度升高而升高,當還原溫度達到1250℃時,還原產(chǎn)物金屬化率均在96%以上;隨配碳比和溫度的變化試樣的脫硫率變化不大,變化在38%~40%,還原后樣品的含硫量在1.10%~1.16%之間。對硫酸渣S2,當壓塊渣相堿度為2.5,還原溫度為1250℃時,得到的金屬鐵顆粒相對較大,磁選出的鐵粉的鐵品位達到88.58%,效果較好;還原得到的海綿鐵在1500℃熔分后,得到的金屬鐵平均含鐵量均在90%以上。隨著堿度的提高總脫硫率升高,當渣相堿度為2.5時,脫硫率達到87.1%,金屬硫含量降低到0.15%~0.16%。紅土礦煤基自還原研究表明:(1)采用壓塊還原后細磨磁選工藝,只加螢石的A系列試樣,Ni的收得率隨著細磨時間延長而增加,鎳鐵粉中Ni含量在細磨10min后達到1.32%,低于理論鎳鐵含鎳量(Ni/(Ni+Fe))1.65%。從鎳鐵粉的掃描電鏡照片中可以清晰看出,金屬相與渣相是相互鑲嵌的,金屬相顆粒十分細小,通過細磨無法實現(xiàn)金屬相和渣相的完全單體分離。(2)采用壓塊還原后高溫熔分工藝,在只添加氟化鈣的A系列中,當內(nèi)配碳比不大于0.5時,還原產(chǎn)物在1500℃無法實現(xiàn)渣鐵分離;當內(nèi)配碳比從0.6增加到1.0時,還原產(chǎn)物在1500℃能實現(xiàn)渣鐵良好分離,鐵和鎳收得率逐漸提高,但鎳的品位從1.79%下降到1.34%;只加消石灰的B系列中,當內(nèi)配碳比提高到1.2時,在1550℃下渣鐵不能良好分離;同時加入螢石和消石灰的C系列中,1200℃還原后在1550℃熔分,渣鐵能分離良好。若要提高金屬中的Ni含量,需要抑制氧化鐵的還原。當內(nèi)配碳比為0.6時,金屬中鎳達到1.79%,高于紅土礦理論鎳鐵比,但其收得率只有71.3%。
【關(guān)鍵詞】：低品位紅土礦 硫酸渣 煤基自還原 金屬化率 鎳鐵
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X781.3;TF56;TF644
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 文獻綜述11-22
• 1.1 硫酸渣資源概況11-12
• 1.2 硫酸渣利用情況12-14
• 1.2.1 用作水泥生產(chǎn)的輔料12
• 1.2.2 作為生產(chǎn)燒結(jié)礦的輔助含鐵原料12-13
• 1.2.3 有色金屬含量較高硫酸渣的高溫氯化法處理13
• 1.2.4 硫酸渣的浮選、燒結(jié)處理13
• 1.2.5 燒渣的選礦處理13-14
• 1.3 鎳的性質(zhì)14-15
• 1.4 鎳的用途15-16
• 1.5 鎳資源概況16-17
• 1.5.1 鎳資源分類16-17
• 1.5.2 鎳資源分布及開發(fā)現(xiàn)狀17
• 1.6 紅土鎳礦的處理方法17-21
• 1.6.1 火法冶煉工藝17-18
• 1.6.2 濕法冶煉工藝18-20
• 1.6.3 火法-濕法結(jié)合工藝20
• 1.6.4 其它處理工藝20-21
• 1.6.5 紅土礦處理方法小結(jié)與展望21
• 1.7 本課題研究的內(nèi)容、目的和意義21-22
• 1.7.1 本課題研究的目的及意義21
• 1.7.2 本課題研究的內(nèi)容21-22
• 第二章 硫酸渣、紅土礦煤基自還原機理22-28
• 2.1 內(nèi)配煤球團中金屬氧化物自還原的機理22-26
• 2.1.1 內(nèi)配煤球團自還原熱力學22-24
• 2.1.2 高堿度內(nèi)配煤球團自還原動力學24-26
• 2.2 高堿度內(nèi)配煤球團渣鐵分離機理26
• 2.3 硫酸渣高溫自還原過程的脫硫機理分析26-28
• 第三章 硫酸渣煤基自還原制備鐵顆粒實驗研究28-44
• 3.1 實驗設(shè)計方案28-29
• 3.1.1 原料物理化學性質(zhì)28-29
• 3.2 硫酸渣S1煤基自還原研究29-33
• 3.2.1 硫酸渣S1煤基自還原配料29-30
• 3.2.2 壓塊及還原方法30
• 3.2.3 試驗結(jié)果30-32
• 3.2.4 金屬收得率及脫硫率計算32-33
• 3.3 硫酸渣S2煤基自還原研究33-44
• 3.3.1 配料計算33-34
• 3.3.2 壓塊的配料組成34-35
• 3.3.3 壓塊理論化學成分35
• 3.3.4 實驗樣品編號35-36
• 3.3.5 試樣制備及實驗方法36
• 3.3.6 實驗結(jié)果36-39
• 3.3.7 試樣的金屬收得率，脫硫率和脫磷率39-41
• 3.3.8 試樣2.5-10-0還原磁選樣的XRD分析41-42
• 3.3.9 實驗總結(jié)42-44
• 第四章 紅土礦煤基自還原、熔融分離制備鎳鐵的研究44-63
• 4.1 原料物理化學性質(zhì)44-46
• 4.1.1 紅土礦預處理44-45
• 4.1.2 原料物化性能檢測45-46
• 4.2 試驗方案46-50
• 4.2.1 配料及還原方案46
• 4.2.2 配料計算46-48
• 4.2.3 壓塊配料組成48
• 4.2.4 壓塊配料比和理論化學成分48-50
• 4.3 試樣制備及實驗方法50
• 4.3.1 試樣制備50
• 4.3.2 還原試驗50
• 4.4 實驗結(jié)果與試樣失重50-54
• 4.4.1 試樣還原及熔分后形貌50-54
• 4.4.2 試樣失重54
• 4.5 實驗結(jié)果分析54-61
• 4.5.1 紅土礦內(nèi)配碳壓塊還原后高溫熔分54-56
• 4.5.2 紅土礦內(nèi)配碳壓塊還原后細磨磁選56-58
• 4.5.3 海綿鐵和鎳鐵粉的電鏡結(jié)果分析58-60
• 4.5.4 海綿鐵粒度與細磨時間的分析60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-65
• 5.1 結(jié)論63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-70
• 附錄1 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文70-71
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目71

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