从镍精矿中提取镍铁合金的还原工艺

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1、万方数据第5卷第6期2005年12月过程工程学报neChilleseJ01lnlalofProcessEngiIle缸ngVjl．5No．6Dec．2005从镍精矿中提取镍铁合金的还原工艺刘岩1，翟玉春1，张纪谦2，袁磊1(1．东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳1lO004；2．东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳llo004)摘要：以镍含量为19．5％的镍精矿为原料，采用氧化焙烧一氢气还原一磁选分离的方法制备了镍铁合金粉．单因素实验表明，增加还原温度和还原时间以及氧化产物平均粒度在2．25岫左右均有利于镍铁品位的提高，而增加氢气流量不利于镍铁品位的提高．设计L9(34)正交实验

2、，确定了最佳工艺条件：还原温度900℃，还原时间8h，氢气流量1．784mL／s，氧化产物平均粒度2．25um．利用此方法制备出镍品位568％、镍铁含量93．2％的镍铁合金粉，Ni回收率为87．0％．关键词：镍精矿；镍铁合金粉；磁选；氧化还原；镍火法冶金中图分类号：TF801．04文献标识码：A文章编号：1009—606X(2005_)06-0626_051前言由于镍产量增长缓慢而需求快速增长，全球镍供给十分短缺，导致目前镍价格处于1990年以来最高水平．提高镍资源的综合利用、降低镍生产成本成为人们关注的热点．以镍铁作为冶炼不锈钢、合金钢与合金铸铁的镍合金原料，可以减少金属镍的

3、消耗，增加镍元素的来源，且成本低于电解镍，使生产单位和用户双方均获得良好的经济效益．因此，人们对镍铁的生产技术十分关注，不断革新镍铁冶炼工艺[1—71，以达到降低能耗、提高效益的目的．本工作以镍含量19．5％的镍精矿为原料，采用氧化焙烧一氢气还原一磁选分离的方法在较低温度下制备了镍铁合金粉．考察了氢气还原条件对镍铁品位的影响，并通过L，(34)正交实验，确定了还原过程的最佳工艺条件．与传统镍铁冶炼工艺相比，此方法更适合我国的镍资源特点[81，且具有工艺流程短、反应温度低等特点．2原料与实验方法·2．1原料所用镍精矿主要矿物成分有硫化镍、硫铁矿、镍铁、铝硅酸钠、石英等，其主要化学

4、成分见表1．镍精矿的粒度范围0．2～30．0肛l，平均粒度2．98岬．表1镍精矿的化学成分!垒垒!旦!!些!堡业型!竺坚里旦些竺翌垡坐!望!!竺些!望塑蝗(垒型￡!!业!!!坐!iQ2笪2Q≥竺!竺!堑Q!!!翌生曼!∑Content12．627．201．80O．585．2513．6719．5O．28O．111．672．2实验方法氧化和还原过程均在竖式炉内进行，炉管内径60Im．氧化和还原过程分别使用自制耐火砖坩埚和石墨坩埚，坩埚均置于竖式炉恒温区，用DWK一702精密温1GasbOnIe2Cap¨Iafyflowmeteo3Plastictube4COrundumtube5C

5、On嘲nttemperatureregiOn6Fumacebodv7Absorbingdevlce图1实验装置图Fig．1Schematicdiagmmofexperinlentalapp盯ams控仪控制反应温度．实验装置如图l所示．氧化过程使用由三通连接的氧气瓶和氮气瓶，还原过程使用由三通连接的氢气瓶和氮气瓶．实验流程如图2所示．Magn酬cprodu靠Tailings图2制备镍铁合金粉的流程图Fig．2111enowsheetofprep删ionoff硫Ilickelpowder收稿日期：2004_lO—12，修回日期：2005～03—03作者简介：刘岩(1973一)，女，

6、辽宁省铁岭市人，博士研究生，讲师，冶金物理化学专业，E·mail：ly_neu@163．com．万方数据第6期刘岩等：从镍精矿中提取镍铁合金的还原工艺627氧化产物根据已报道的镍精矿氧化焙烧最佳条件[9】制备．以相同条件制备氧化产物2埏，用6J—II型密封式粉碎机磨制成氧化矿粉，充分混合后备用．此氧化矿粉的粒度范围O．2～12．O岫，平均粒度2．52¨m磁性产品经真空干燥，对镍、铁含量进行测定，并以镍品位作为工艺评价指标．氧化过程中产生的So：气体用5Ino垤。的NaOH溶液二级吸收后，尾气排出室外．氢气作为还原气体，尾气点燃．利用日本理学D／删1)(一2500PC型X射线衍射

7、仪(CuK西舀射)分析磁性产品物相结构，用SSx一550型扫描电子显微镜观察磁性产品显微结构，用几一1166型激光粒度测试仪测定矿粉粒度．3结果与讨论3．1磁选条件的确定3．1．1磁选原料粒度对镍品位的影响用XCGS一73型磁选管进行磁选分离，磁选管内径50蚴．磁选原料为平均粒度2．52¨m的氧化产物在900℃、氢气流量0．892IIlL／s下还原6h所得产物．以小于0．050姗物料的占有率来表示磁选原料的粒度，其对磁性产品中镍的品位和镍回收率的影响列于表2．由表可见，当磁选原料中小于0．0