红土镍矿硕士论文答辩.ppt

1、中南大学硕士研究生论文答辩,含硫添加剂强化红土镍矿固态还原焙烧的研究,答 辩 人：史唐明 指导老师：许 斌 李光辉,答辩提纲,1. 研究背景,2. 原料性能与研究方法,3. 含硫添加剂对红土镍矿固态还原焙烧-分选的影响,4. 含硫添加剂强化红土镍矿固态还原焙烧的机理,5. 结论,研究背景,镍的主要用途,2009-2011年中国不锈钢镍表观消费量走势图,研究背景,世界镍资源分布,我国镍资源储量占世界镍资源总储量的9%左右，我国镍资源储量的70%集中在甘肃金昌，主要为硫化铜镍矿，占全国总储量的62%,镍资源概况,枯 竭,红土镍矿将是未来镍的主要来源,研究背景,研究背景,红土镍矿资源概况,红土镍矿矿

2、床由含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经过长期风化淋滤变质而成，是由铁、铝、硅等含水氧化物组成的疏松的粘土状矿石,世界重要红土镍矿资源分布状况(以镍计)/万吨,红土镍矿的分类、组成与提取技术,研究背景,红土矿主要处理工艺,生产能力 小,污染大 回收率低,高耗能,不适合镁 含量高 的红土镍 矿,设备腐蚀 严重不适 合镁量高 的红土 镍矿,研究背景,还原焙烧-磁选工艺,该工艺被公认为是目前处理红土镍矿最为经济的方法，其最大特点是生产成本低，适合于处理各种类型的红土镍矿。,直接还原焙烧-磁选工艺是指红土镍矿在还原焙烧后采用选矿方法制取镍铁工艺，也称回转窑生产粒铁法或“大江山法”,研究背景,添加剂对红土矿还

3、原-分选的影响,配加适宜的添加剂可以强化的红土镍矿还原、分选,提高碳的反应活性,产生多孔铁,产生晶格畸变,产生液相降低熔点,降低晶粒表面张力熔点,原料性能,红土镍矿的主要化学成分/%,红土矿中镍的赋存形态及含量/%,原料性能及研究方法,红土镍矿的X射线衍射图,原料性能,原料性能及研究方法,- 镍、铁回收率，%； - 焙烧矿中镍、铁品位，% - 镍铁中镍、铁品位，%； M1-焙烧矿质量，g； M0-镍铁质量，g,试验流程及评价指标,原料性能及研究方法,含硫添加剂种类的影响,相同S物质的量,含硫添加剂种类的影响,相同质量分数,添加硫酸钠的影响,还原温度的影响,无添加剂,添加20%硫酸钠,还原时间的

4、影响,无添加剂,添加20%硫酸钠,添加硫酸钠的影响,添加硫酸钠的影响,硫酸钠添加量的影响,1100，60min,添加硫酸钠的影响,添加20%硫酸钠,磁选制度的影响,1100，60min,添加硫酸钠的影响,超声波处理的影响,添加20%硫酸钠,1100，60min,未经处理,超声波处理,添加硫酸钠的影响,超声波处理的影响,添加硫酸钠的影响,添加20%硫酸钠，1100，60min,各产物元素分布,硫化热力学,添加硫酸钠还原焙烧的热力学,Na2SO4-SiO2体系,添加硫酸钠还原焙烧的热力学,硫化热力学,Na2S-FeO-NiO-SiO2体系,Ni-Ni3S2-FeS-Fe系状态图,硫化热力学,低熔点

5、共熔物,硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,无添加剂时还原产物的物相,1100，60min,Ta-(Fe, Ni)；Ka-(Fe, Ni)；M-Mg2SiO4；St-SiO2；M-MgSiO3,无添加剂时还原产物的显微结构,硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,900,1000,1200,1300,1100,1400,硫酸钠作用下还原温度的影响,Fo-Mg2SiO4；F-(Mg,Fe)2SiO4；Tr-FeS；FN-Fe-Ni；Li-Mg3Si2O5(OH)4； SMS-Na2MgSiO4；Ma-Fe3O4；St-SiO2；Th-Na2SO4；SS-Na2Si2O5,添加20%硫酸钠，60min,硫酸钠

6、强化红土镍矿还原焙烧机理,硫酸钠作用下还原温度的影响,Fe-Ni,FeS,800,900,1000,1100,硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,硫酸钠作用下还原时间的影响,Fo-Mg2SiO4；F-(Mg,Fe)2SiO4；Tr-FeS；Py-Fe1-xS；FN-Fe-Ni；SMS-Na2MgSiO4,硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,硫酸钠作用下还原时间的影响,15min,30min,60min,90min,硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,硫酸钠作用下镍铁晶粒的长大、聚集行为,B,C,A,(A),(B),(C),硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,外配20%硫酸钠焙烧

7、球团中铁的赋存形态及含量(1100、30min),外配20%硫酸钠焙烧球团中镍的赋存形态及含量(1100、30min),硫酸钠强化红土镍矿还原焙烧机理,(a): 含有SiO2的体系,(b) 不含有含有SiO2的体系,Tr-FeS；FN-Fe-Ni；St-SiO2；G-FeO(OH)；,(a)针铁矿、氧化亚镍及二氧化硅按37.5%、12.5%、50%的比例混合 (b)针铁矿、氧化亚镍按75%、15%的比例混合,外配20%硫酸钠、1100、30min,结论,（1）红土镍矿还原焙烧-磁选工艺在添加剂（硫酸钠20%）作用下，可以得到有效的处理。适宜的工艺条件为：还原温度1100，还原时间60min，磁

8、场强度1kGs，磨矿细度90%小于0.043mm。最佳工艺条件下所得镍铁中的镍、铁品位分别为9.48%、79.30%；镍、铁回收率分别可达到83.02%、56.36%。超声波处理可以将镍铁产品中铁、镍品位分别最高提升3.8%、7.6%。,（2）热力学研究表明，在CO浓度及还原温度都很低的情况下NiO就可以被CO还原。添加剂Na2SO4、CaSO4在还原性气氛中分别生成Na2S和CaS，当CO还原体系中存在SiO2时，FeO能与Na2S、CaS反应生成FeS，而当SiO2不存在时，Na2S、CaS不能够与FeO反应生成FeS。,结论,（3）还原产物物相及显微结构的研究表明，与无添加剂时相比，加了20%硫酸钠作为添加剂的还原球团结构孔洞增多，在相同还原温度下还原球团内部镍铁晶粒的数目较不加硫酸钠时要更多。当还原温度超过500时产物中会有生成了FeS。,结论,（4） FeS在还原过程中与Fe形成低熔点化合物，降低了球团内部熔点，在高温下液相增多，加速了整个传质过程，促进铁晶粒沿边界析出连接长大，同时，由于FeS不具有磁性，在磁选过程中，这部分不具有磁性的FeS会进入磁选尾矿，它带走了一部分铁，从而使得具有磁性的镍铁中铁