微波加热预还原红土矿研究

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1、总结报告2010年6月，我参与了袁老师的科研项目——微波加热预还原红土矿研究。参与过程分为三个阶段：1）查阅文献，对老师的研究项目有大概了解，深入认识红土矿微波加热概念，理解其基本原理和脱水整个过程。了解原料矿特性，清晰认识该研究的意义。2）进行各种实验原料准备。3）拟定实验方案，设计实验装置，进行微波加热还原红土矿，测定红土矿脱水率，分析实验数据及得出相关结论。1、红土矿的简介及处理工艺地壳中镍储量约为4.7亿t，其中39.4%以硫化矿形式存在，60.6％以氧化矿形式存在。随着可经济利用的硫化镍矿资源却日益枯竭，人们对氧化镍矿的关注程度日益增加。下表为红土矿

2、组分及主要金属含量：表1红土矿中的主要成分红土矿的主要成分有Mg3Si2O5(OH)4，FeO(OH)和KAlSiO4。在红土矿中，镍有两种存在方式：在含镍的硅酸盐中，镍的氧化物是以不同的比例取代了硅镁矿中的氧化镁；在针铁矿FeO(OH)中，氧化镍主要是与铁的氧化物组成固溶体存在。红土镍矿的处理工艺可分为火法和湿法2种。近年来随着西澳大利亚的3个红土镍矿加压酸浸厂的建成投产，湿法冶金工艺得到快速发展，但从投资、建设周期、技术成熟的角度出发，火法冶炼仍将是主导工艺。但红土矿含水量也较大，因此在火法冶炼必须对红土矿进行干燥处理。目前，红土矿的干燥主要通过回转窑设备

3、初步干燥脱游离水。由于在传统加热方法下，主要通过由表到里的热传导方式加热，存在加热不均匀，物料易结壳破裂，影响回转窑寿命等缺点。相比较，近年来，微波作为一种新型清洁能源，具有加热均匀、热效率高、清洁无污染、启动和停止加热非常迅速，甚至具有可以改善材料性能等传统加热方式无法比拟的优点，在提高生产效率和改善生产条件等方面也具有明显优势。在冶金领域，微波作为一种新型的加热方式也受到了不断的关注，特别是在金属矿物的加碳还原焙烧过程中，由于碳质还原剂对微波的良好吸收性能，能够有效地增强对微波能的吸收，提高加热效率，因此微波在矿物加碳还原焙烧中的应用备受重视。2、实验材料

4、及设备：2.1实验材料：石墨棒、SiC粉末、干燥红土矿粉末、分析天平、手动液压机、微波加热器。2.2设备：实验采用青岛--迈可威微波器，用DT8750红外测温仪(测温范围为一20～750℃)测温，是在微波炉颅腔背部钻两个小孔，其两个小孔分别对准红外测温仪的激光孔、传感器，而红外测温仪以铁架台的形式被固定。如下图所示：图1微波器图2微波器平面图3、实验原理在一定的功率下用微波加热红土矿物料由于吸收微波而被加热升温，从而失去水分而减重，该过程用分析天平测定重量变化，计算脱水率，同时用红外测温仪进行红土矿升温速率的测量。实验数据测量---脱水前红土矿质量：W红脱水前

5、压片质量：W压分析天平用试纸质量：S纸加热脱水后混合物总质量：W总则，加热后红土矿脱水率=(W红+W压-W总)/W红4、实验步骤1、将石墨棒用砂纸磨细，并与SiC粉末按照2:3比例混合均匀，加入适量Na2SiO3至混合物呈湿润状态。2.利用手动液压机将混合物压成约直径为5mm、高为5mm的小圆柱形状。3.将压片放入微波炉中干燥，为作为微波加热的吸波介质做准备。4.装料：将按比例称好的红土矿粉末与压片混合均匀加入微波加热管微波段。使原料在为波段分布均匀。微波加热管如下图：图3加热管5.加热脱水总时间为一个小时，前10分钟每隔一分钟记录一次温度，接下来20分钟每隔

6、2分钟记录一次温度，最后30分钟每隔3分钟记录一次温度。6.控制加热管转速为5档，改变石墨与SiC压片与红土矿比例分别为1：1、4:3、2:1测定红土矿的脱水率。7.控制加热管转速为5档，改变SiC压片与红土矿比例分别为1：1、4:3、2:1测定红土矿的脱水率。8.控制加热管转速为7档，改变SiC压片与红土矿比例分别为1：1、4:3、2:1测定红土矿的脱水率。9.实验数据处理与结果分析。5.实验数据处理和结果分析：5.1数据处理仪器初始温度：280C转速（r/min）红土矿质量（g）石墨和SiC压片（g）SiC压片质量（g）脱水后混合物质量（g）脱水率549.

7、995850.2766090.563919.42%550.001537.5332078.405618.26%550.002825.0888067.726314.73%550.0006050.039192.344715.39%550.0049037.508582.370610.28%550.0055025.044069.716010.67%750.0078050.099193.601913.01%750.0064037.500481.194412.62%750.0028024.998468.742812.52%红土矿与石墨、SiC压片混合加热温度曲线图（转速5档

8、）红土矿与SiC压片混合加热温度曲线图