【摘要】：閃速爐水淬鎳渣是鎳冶煉過程中產(chǎn)生的大宗固廢,其中的TFe含量可達40wt%,因此研究鎳渣中鐵資源綜合回收對鎳渣的綜合利用有重要意義。熔化特性與黏度直接影響熔渣中的化學反應速率、傳質速率以及晶體的析出與長大速率,是熔融鎳渣氧化過程中磁鐵礦相生成的重要影響因素。鎳渣成分復雜,元素種類較多,其主要渣系為CaO-SiO_2-FeO-MgO四元體系,因此我們在研究該四元體系的基礎上,探究實際鎳渣熔化特性與黏度的變化規(guī)律和主控因素,為改質熔融氧化法提取鎳渣中的鐵資源提供理論基礎和實驗支撐。本文研究了堿度與FeO含量對CaO-SiO_2-FeO-MgO渣系相圖、熔化特性以及黏度的影響,并從微觀結構演化上闡明了黏度的變化規(guī)律;研究了堿度對鎳渣熔化溫度與黏度的影響規(guī)律,獲得了最佳的氧化條件;最后探究了改質鎳渣熔融氧化過程中鐵元素的富集行為。具體結論如下:(1)利用FactSage計算CaO-SiO_2-FeO-MgO四元相圖,分析結果表明:在空氣氣氛下,當堿度為0.38~1.50時,成分點位于尖晶石相初晶區(qū),且隨堿度的增加,尖晶石相初晶區(qū)面積先增大后減小;當FeO含量為6.00~16.00 wt%時,成分點位于黃長石相初晶區(qū),當FeO含量達到26.00 wt%時,成分點位于尖晶石相初晶區(qū);FeO含量為26.00~46.07 wt%時,隨著FeO含量的增加,尖晶石相初晶區(qū)面積逐漸增大。(2)對CaO-SiO_2-FeO-MgO四元渣系的熔化特性與黏度的變化規(guī)律的研究表明:當堿度為0.38~1.50時,隨著堿度的增加,渣系的液相線溫度、熔化溫度和臨界黏度溫度均呈先減小后增大的趨勢,當堿度為0.90時,液相線溫度、軟化溫度、半球溫度、流動溫度和臨界黏度溫度均達最低,分別為1297℃、1244℃、1256℃、1274℃和1263℃;當FeO含量為6.00~46.07 wt%時,隨著FeO含量的增加,渣系的液相線溫度、熔化溫度和臨界黏度溫度均呈減小的趨勢;隨著堿度與FeO含量的增加,熔渣黏度逐漸減小,這主要是因為熔渣結構發(fā)生了由層狀或網(wǎng)狀結構向二聚體或單體結構轉變,使得硅酸鹽的聚合度不斷減小。(3)對實際鎳渣的熔化溫度與黏度的研究表明:當堿度為0.38~1.50時,隨著堿度的增加,鎳渣的熔化溫度與臨界黏度溫度呈先減小后增加的趨勢,當堿度為0.90時,鎳渣的熔化溫度與臨界黏度溫度最低,軟化溫度、半球溫度、流動溫度和臨界黏度溫度分別為1275℃、1313℃、1406℃和1294℃,這些結果與(2)中的研究結果保持一致;改質鎳渣熔融氧化過程中,適宜的氧化條件是溫度1400~1500℃,堿度0.90。(4)對實際鎳渣中磁鐵礦相析出行為的研究表明:改質劑CaO的加入有助于鎳渣中鐵橄欖石與鐵鎂橄欖石的分解;改質劑CaO與氧氣同時存在的條件下,可以實現(xiàn)鎳渣中的鐵組分向磁鐵礦相中的遷移與富集;尖晶石中主要物相為磁鐵礦相(Fe_3O_4)。堿度為0.90的改質氧化鎳渣在非平衡凝固過程中,磁鐵礦相在1455℃時開始析出,0~10 s時磁鐵礦相晶粒的長大速率為1.20μm/s,明顯高于10~22 s時磁鐵礦相晶粒的長大速率0.16μm/s,22 s后磁鐵礦相的晶粒尺寸基本保持不變,呈顆粒狀。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X756
【圖文】：

應的進行、磁鐵礦相的析出與長大產(chǎn)生重要影響。因此，本論融氧化過程中熔化特性與黏度演變規(guī)律，為回收鎳渣中鐵資源渣的概況渣的來源上儲鎳量很豐富，其中紅土型鎳礦占 60%~70%，銅鎳硫%[15]。其中紅土鎳礦一部分以含水的鎳鎂硅酸鹽形式存在，另一氧化物覆蓋或浸染于硅酸鹽上的形式存在，當前對于紅土鎳礦處于研究階段，因此，70%的鎳是從銅鎳硫化物礦中提取[16]。鎳的方法主要有火法冶煉與濕法冶煉兩種。我國的鎳礦多為硫采取火法冶煉。目前，火法冶煉主要包括電爐熔煉、閃速爐熔種工藝，其中閃速爐熔煉具有能耗低、處理能力大、污染環(huán)境小采用[17-21]。

改質鎳渣熔融氧化過程中熔化特性與黏度演變規(guī)律的研究Pan 等[28]通過選擇性還原-磁選的工藝，調整熔渣堿度為 0.15，并用碳粉作原劑，先將鎳渣中 Ni、Cu 進行了還原，再經(jīng)緩冷后磁選分離。通過該工藝i、Cu、Fe 的回收率分別達 82.20%、80.00%與 42.17%，最終實現(xiàn)了 Ni、C于 Fe 的選擇性富集。

1.2 酸浸工藝提取鎳渣中 Ni、Co、Cu 的流程圖熔融狀態(tài)的鎳渣放入熱渣包中保溫一段時間除渣，靜置后除去固體殘渣，然后將鎳渣下層后通過浮選獲得鎳、鈷精礦粉。用轉爐對鎳渣進行處理(如圖 1.3 所示)，在獲，最終有 96.85%的銅和 96.18%的鎳得到了回其回收率也保持在 95.00%以上。該工藝雖然價金屬以鎳锍的形式存在，無法直接利用。

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本文編號：2747388