【摘要】：我國鎳冶金企業(yè)堆積了大量的鎳渣,僅甘肅省金川集團的堆存量多達4000萬噸。鎳渣中的全鐵含量約為40 wt%,主要以弱磁性的鐵橄欖石相存在,采用傳統(tǒng)還原技術(shù)難以實現(xiàn)回收再利用。本課題針對金川公司閃速爐水淬鎳渣,采用熔融改質(zhì)和氧化磁化相結(jié)合的方法使渣中的鐵組分由鐵橄欖石相轉(zhuǎn)化為磁鐵礦相,進而通過磁選分離實現(xiàn)鐵資源的回收。本文系統(tǒng)研究了鎳渣體系的Ca O-Fe O-Mg O-SiO_2四元相圖,針對鎳渣改質(zhì)及熔融氧化過程中鐵組元的富集進行熱力學(xué)分析及計算,并進行實驗驗證,為熔融氧化法回收鎳渣中的鐵資源奠定理論基礎(chǔ)。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)利用離子-分子共存理論建立了Ca O-Fe O-Mg O-SiO_2四元渣系活度計算模型,并利用該模型分析了二元堿度、Fe O質(zhì)量分數(shù)、Mg O質(zhì)量分數(shù)對渣中Fe O活度的影響規(guī)律。計算結(jié)果表明:1500℃時,隨著體系堿度的不斷增加,Fe O活度呈先增大后減小的趨勢,堿度為1.1時,達到最大;Fe O活度隨Fe O質(zhì)量分數(shù)的增加呈線性增加;1500℃,磁鐵礦析出對應(yīng)的Fe O活度的臨界值約為0.06,遠小于模型計算的Fe O活度值,磁鐵礦相可以從熔渣中析出。(2)利用Fact Sage熱力學(xué)軟件對鎳渣熔融改質(zhì)和氧化過程進行熱力學(xué)分析計算。結(jié)果表明:改質(zhì)劑Ca O的加入有利于鐵橄欖石相的分解,釋放出的Fe O,進而被空氣/氧氣氧化為磁鐵礦相,鐵的富集相由鐵橄欖石相轉(zhuǎn)換為磁鐵礦相。(3)利用Fact Sage熱力學(xué)軟件分析了Ca O-Si O_2-Fe O-Mg O四元渣系及其子渣系的相圖,結(jié)果顯示:溫度對四元相圖液相線位置和相平衡影響顯著,溫度升高,液相區(qū)擴大,初晶區(qū)減小;堿度對四元渣系的相平衡影響顯著,堿度從0.38增加到1.2,尖晶石的初晶區(qū)域先增大后減小;以磁鐵礦為主要成分的尖晶石固溶體在熔渣中優(yōu)先析出,堿度為0.6時,析出量最大。(4)通過實驗研究,驗證熱力學(xué)模擬計算的準(zhǔn)確性:鎳渣中的鐵組分可通過改質(zhì)熔融氧化的方法轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦相;當(dāng)堿度為0.6時,磁鐵礦相的結(jié)晶量最大。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X758;TF56

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本文編號：2731639