本文關(guān)鍵詞：高鎂硅紅土鎳礦真空碳熱還原—磁選工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為不銹鋼的主要合金元素,鎳成為當(dāng)今世界不可或缺的重要金屬之一。但是隨著硫化鎳礦資源的逐漸枯竭,占鎳總儲(chǔ)量70%的紅土鎳礦的開發(fā)顯得尤為重要。本文綜述了國內(nèi)外紅土鎳礦開發(fā)利用的現(xiàn)狀,為解決高鎂硅紅土鎳礦含鎂廢渣和廢液的處理問題,提出采用高鎂硅紅土鎳礦真空碳熱還原-磁選工藝,制得金屬鎂和鎳鐵,得到如下結(jié)論：對(duì)紅土鎳礦原礦的TG-DSC分析和預(yù)處理實(shí)驗(yàn)研究表明：在103.4℃時(shí)脫除吸附水,581.7℃時(shí)脫除結(jié)晶水,794.2℃時(shí)脫除蛇紋石中所含有的結(jié)構(gòu)水,817.7℃時(shí)蛇紋石脫羥基,預(yù)處理溫度為800℃時(shí),碳熱還原過程中鎂的活性最高,鎂的還原率為99.96%。干燥溫度在800℃以上時(shí),預(yù)處理產(chǎn)物中的鎂橄欖石(Mg2SiO4)相逐漸增多,鎂的活性降低,在1200℃時(shí)干燥焙燒物料,鎂的還原率僅為96.06%,相比于800℃干燥的物料的鎂的還原率降低了3.90%。紅土鎳礦真空碳熱還原反應(yīng)過程中,可以在冷凝套管中得到金屬鎂的冷凝物,但在冷凝過程中,金屬鎂蒸氣與CO發(fā)生逆反應(yīng),使金屬鎂被氧化,還會(huì)與揮發(fā)的SiO的歧化產(chǎn)物Si發(fā)生反應(yīng),生成Mg2Si。粗鎂真空蒸餾精煉過程中,雜質(zhì)硅的脫除率很高,在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)都大于99%,但隨著溫度的升高,雜質(zhì)鈣的脫除率下降,由823K時(shí)的97.84%下降到923K時(shí)的93.87%。所以真空蒸餾溫度為823K時(shí)真空蒸餾提純的效果最佳。配碳比對(duì)紅土鎳礦真空碳熱還原的實(shí)驗(yàn)研究表明：隨著配碳比由1升到1.5,硅的直收率上升比較明顯,1350℃時(shí)由56.68%上升到71.09%,1400℃時(shí)由51.43上升到70.73%,1450℃時(shí)由45.43上升到68.86%,而鐵和鎳的直收率也相應(yīng)的增加,在反應(yīng)溫度為1350℃,配碳比為1.5時(shí)達(dá)到最大,分別為97.82%和98.18%。反應(yīng)剩余物中氧化物消失,主要以硅鐵合金為主。添加劑CaO強(qiáng)化紅土鎳礦真空碳熱還原的實(shí)驗(yàn)研究表明：隨著CaO加入量的增加,還原渣中Si的直收率增加,Fe、Ni的直收率也隨之增加,當(dāng)CaO添加量20%時(shí),硅的直收率為均在80%以上,而鐵鎳的直收率也均在96%以上。并且隨著CaO加入量的增多,渣相中出現(xiàn)了Ca2SiO4相,說明CaO的加入可以有效的破壞Mg2SiO4結(jié)構(gòu),從而產(chǎn)生新的Ca2Si04相；并且渣相中的FeSi合金相的衍射強(qiáng)度逐漸減弱,出現(xiàn)了金屬Fe相,可以使鐵鎳與硅在磁選過程中得到更好的分離效果。還原渣的磁選實(shí)驗(yàn)研究表明：隨著CaO加入量的增加,磁選后的磁性物質(zhì)中硅和鈣的含量逐漸降低,鐵鎳的富集倍數(shù)逐漸增加,當(dāng)CaO加入量為22.64%時(shí),鐵鎳的富集倍數(shù)達(dá)到最大,分別為原礦中的6.32倍和6.72倍。磁選過程中,鐵鎳的直收率基本都在90%以上,較好的達(dá)到了磁選分離的效果。紅土鎳礦真空碳熱還原磁選工藝全流程中,鐵的直收率都大于84%,其中當(dāng)CaO加入量為20%時(shí),鐵的直收率達(dá)到最大的92.54%；鎳的直收率都大于90%,其中當(dāng)CaO加入量為14.16%時(shí),鎳的直收率達(dá)到最大的97.27%。達(dá)到了較好的富集分離效果。本文首次提出高鎂硅紅土鎳礦真空碳熱還原-磁選新工藝,綜合利用紅土鎳礦中的有價(jià)金屬,提取金屬鎂和鎳鐵,解決了傳統(tǒng)冶煉工藝因鎂產(chǎn)生的污染問題,具有較好的產(chǎn)業(yè)化研究價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：高鎂硅紅土鎳礦 真空碳熱還原 磁選分離 金屬鎂 鎳鐵合金
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TF046;TD924
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-33
• 1.1 鎳的性質(zhì),用途及消費(fèi)13-17
• 1.1.1 鎳的性質(zhì)13
• 1.1.2 鎳的用途13-15
• 1.1.3 鎳的需求情況15-17
• 1.1.4 不銹鋼中鎳的作用及需求17
• 1.2 鎳礦產(chǎn)資源狀況及利用現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 鎳資源狀況17-18
• 1.2.2 紅土鎳礦的資源分布及分類18-20
• 1.3 紅土鎳礦的冶煉技術(shù)20-28
• 1.3.1 火法冶金20-24
• 1.3.2 濕法冶金24-27
• 1.3.3 紅土鎳礦其它工藝27-28
• 1.4 紅土鎳礦原料的性質(zhì)對(duì)還原-磁選的影響28-29
• 1.5 添加劑強(qiáng)化紅土鎳礦還原-磁選29-30
• 1.6 本課題研究目的、意義及內(nèi)容30-33
• 1.6.1 本課題研究的目的和意義30-32
• 1.6.2 本課題研究內(nèi)容32-33
• 第二章 研究方法與熱力學(xué)分析33-49
• 2.1 試驗(yàn)原料33-35
• 2.2 試驗(yàn)方案35
• 2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備35-37
• 2.4 分析測試37
• 2.5 評(píng)價(jià)指標(biāo)37-38
• 2.5.1 真空碳熱還原過程的評(píng)價(jià)指標(biāo)37-38
• 2.5.2 磁選過程的評(píng)價(jià)指標(biāo)38
• 2.5.3 全流程的評(píng)價(jià)指標(biāo)38
• 2.6 紅土鎳礦預(yù)處理38-42
• 2.7 紅土鎳礦碳熱還原反應(yīng)的熱力學(xué)分析42-47
• 2.7.1 鎂橄欖石碳熱還原反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算42-44
• 2.7.2 鎳鐵硅氧化物碳熱還原反應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算44-47
• 2.8 無添加劑的探索實(shí)驗(yàn)研究47-48
• 2.9 本章小結(jié)48-49
• 第三章 紅土鎳礦真空碳熱還原提取金屬鎂的實(shí)驗(yàn)研究49-69
• 3.1 預(yù)處理溫度對(duì)于紅土鎳礦中鎂的活性的影響49-57
• 3.1.1 配料計(jì)算49-51
• 3.1.2 真空還原實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析51-54
• 3.1.4 反應(yīng)剩余物分析54-57
• 3.2 粗鎂的精煉57-66
• 3.2.1 粗鎂真空蒸餾提純的理論分析59-60
• 3.2.2 粗鎂真空蒸餾提純的熱力學(xué)分析60-63
• 3.2.3 鎂基二元系氣液相平衡及真空分離理論分析63-65
• 3.2.4 粗鎂精煉的實(shí)驗(yàn)研究65-66
• 3.3 本章小結(jié)66-69
• 第四章 紅土鎳礦真空碳熱還原剩余物物相的研究69-93
• 4.1 配碳量對(duì)還原渣物相的影響69-76
• 4.1.1 反應(yīng)剩余物中金屬直收率70-72
• 4.1.2 還原反應(yīng)剩余物的XRD分析72-76
• 4.2 添加劑CAO對(duì)真空碳熱還原剩余物物相的影響76-90
• 4.2.1 添加CaO后鎂橄欖石(Mg_2SiO_4)真空碳熱還原反應(yīng)的熱力學(xué)研究76-78
• 4.2.2 添加10%CaO時(shí),還原溫度對(duì)物料失重率的影響78-79
• 4.2.3 添加CaO的配料計(jì)算79
• 4.2.4 氧化鈣加入量和反應(yīng)溫度對(duì)主金屬直收率的影響79-82
• 4.2.5 氧化鈣加入量和反應(yīng)溫度對(duì)渣相的影響82-90
• 4.3 本章小結(jié)90-93
• 第五章 紅土鎳礦碳熱還原剩余物的磁選分離研究93-100
• 5.1 磁選實(shí)驗(yàn)93-98
• 5.1.1 紅土鎳礦真空碳熱還原渣的分析93-96
• 5.1.2 紅土鎳礦真空碳熱還原剩余物的磁選96-98
• 5.2 紅土鎳礦真空碳熱還原磁選工藝全流程鎳鐵的直收率98-99
• 5.3 本章小結(jié)99-100
• 第六章 結(jié)論與展望100-103
• 6.1 結(jié)論100-101
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)101-102
• 6.3 展望102-103
• 致謝103-105
• 參考文獻(xiàn)105-113
• 附錄 攻讀博士期間發(fā)表論文和申請專利113-114

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：302967