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1、某地红土矿还原镰铁探究摘要鎳的矿物资源主要有硫化鎳矿和氧化镰矿，其次是储存与深海底部的含镰猛结核［1］。可供近期开发的硫化镰资源，除了加拿大的Voiseybay镰矿外，其余寥寥无几。加之硫化鎳矿资源勘探周期和建设周期均较长，开发和利用相对比较困难。而红土镰矿资源丰富，采矿成本低，选冶工艺趋于成熟，可生产氧化鎳、硫鎳、鎳铁等多种中间产品；矿源靠海，便于运输。因此，开发利用红土镰矿具有重要的现实意义［2］。关键词鎳矿过渡层；还原熔炼；直收率中图分类号TF815文献标识码A文章编号1674-6708(2012)72-0033-020引言镰红土矿的可采
2、部分一般由三层组成：褐铁矿层、过渡层和腐植土层，目前世界上对于镰红土矿的处理工艺归纳起来大致有三种，即火法工艺、湿法工艺和火湿法结合工艺。工艺的选择主要依据是原矿的成分和最终的产品。褐铁矿层，特点是高铁低镁，一般采用湿法提取，过渡层可采用湿法或火法，而腐植土层特点是低铁高镁采用火法处理。某地红土矿成分如表1所示：通过表1可知，某地鎳矿属于过渡层，工艺的选择可采用湿法或火法，本文讨论火法工艺中还原熔炼镰铁工艺。1试验所用的仪器设备、原料1.1原料成分本研究采用的原料来自马布里鎳矿，经晒干后，人工破碎至50mm左右。从已有对红土鎳矿分析的资料上，根
3、据文献资料报道，大多橄榄岩的矿物组成为针铁矿、磁铁矿和蛇纹石［3］。根据观察，某地礫矿具有较强的磁性，证明矿物中有一定的磁铁矿成分。1）还原剂还原剂采用碳质还原剂无烟煤和焦炭。2）助剂助剂采用石灰用来调节渣的碱度。1.2试验主要设备鄂式破碎机：PE200*300,鼓风地炉：自制（约处理800kg/天），矿热直流电阻炉：lOOkVA；包子：自制30kg,鼓风干燥箱，红外测温仪、ISP,碳硫分析仪。2鎳铁冶炼试验2.1冶炼机理［4］2.1.1预还原电炉熔炼镰铁一般需要增加炉料预还原过程以节约电能。炉料的预还原是在固态下进行，温度在120CTC〜14
4、00°C之间，炉内呈还原气氛。地炉以无烟煤作为燃料和还原剂，与原矿混合后进入地炉烧结。从理论上来说，在1200°C〜140(rc时，存在如下反应：Ni0+C=Ni+C023Fe203+C0=2Fe304+C022Fe3O4+2CO=6FeO+2CO2FeO+CO二Fe+C022.1.2电炉熔炼还原熔炼可以在炉料溶化的同时进行。炉料溶化后由固体炭还原。其反应式为：MeO+C二Me+COCO+MeO二Me+C02在电炉中几乎所有的镰的氧化物都被还原成金属。炉渣是由氧化亚铁、氧化硅等组成，增加氧化亚铁含量可降低炉渣的熔点、操作温度和炉渣中金属损失量，
5、提高炉渣的导电性，决定鎳铁中碳、硅、鎔、磷等杂质的含量。2.2试验过程2.2.1预还原按原矿：无烟煤=1:0.15的比例混合原料，预还原是在鼓风地炉中进行的，地炉下面由鼓风设备，先在钢栅栏上铺上稻草，底部垫煤20kg,以柴油做助燃剂，采用连续进料的方式进行预还原，还原时间10h左右。2.2.2电炉熔L炼以烧结矿为原料，配入一定的炭质还原剂，石灰混合，整个熔炼过程在直流矿热电阻炉内进行，以20g焦丁起弧，分次加入炉料，待温度达到要求后计算保温时间。出炉后倾入自制钢包内。待冷却后倒出分出渣相。金属与渣分别称重分析。还原熔炼进行了加炭量、助剂量、冶炼
6、时间的条件试验。助剂使用生石灰，还原剂采用无烟煤和焦炭。1）加炭量试验试验条件：试验原料：烧结矿，熔炼温度：140CTC,原料重量：15炖，生石灰：0.84kg。起弧焦炭：20g,熔炼时间：lOmin,还原剂：焦炭。试验结果如图1所示。从图中可以看出，鎳品位随着用炭量的增加开始是下降，当用碳量超过2.5%,开始增加，之后又开始下降，而直收率恰好相反。从试验过程来看，如表2所示：从试验表2中可以看当试验为1、2炉时，炉体还原性太强，而当3炉以后，基本呈现出与理论相符规律。从结果来看，综合考虑各项指标，选定还原剂用量为3%时为最优条件，镰品位可达8
7、.91%,直收达83.16%,渣含银0.062%。2）助剂量试验试验条件：试验原料：烧结矿，熔炼温度：140(rc,原料重量：15kg,起弧焦炭：20g熔炼时间：lOmin,还原剂：无烟煤，3%试验结果如图2、3所示：助剂为生石灰，目的是调节渣的性质和金属氧化物的活度。从图中可以看出，镰品位存在中间低，两头高的趋势，直收率恰好相反。说明在生石灰含量过高和过低时，都不利于金属的还原，尤其是FeO的还原。可以通过查询其相关活度图加以分析。综合考虑各项指标，选取助剂量为15.39%时为本试验最优条件，银品位可达8.33%,直收达88.54%,渣含镰0
8、.24%。3)熔炼时间试验试验条件：试验原料：烧结矿1,熔炼温度：140CTC,原料重量：15kg,起弧焦炭：20g生石灰：2.799kg(18.66
