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红土镍矿焙烧-还原熔炼生产镍铁的研究

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摘要

镍主要用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业,在国民经济的发展中具有极其重要的地位。全球约有2/3的镍用于生产不锈钢,镍原料的成本占奥氏体不锈钢生产成本的70％左右。世界上冶炼金属镍的原料有60％来自于硫化镍矿,而硫化镍矿资源总量只占镍资源总量的28％左右。因此,随着硫化镍矿的日益减少,以红土镍矿为主的氧化镍矿在镍冶金原料中所占比重正日趋增大。
　　 红土镍矿大致可分为褐铁矿型和腐植土型两类。前者铁含量高、镍含量较低,宜采用高压酸浸湿法冶金工艺处理；后者特点为低铁、高硅和高镁,电炉还原熔炼是其主流工艺。
　　 本文以国内某公司正在国外开发的腐植土型红土镍矿为原料,对还原熔炼生产镍铁的各步工序,如干燥脱水、焙烧、还原熔炼等,进行了系统的试验研究。首先采用DTA-TG对原料的脱水和还原过程进行了研究,确定了各个阶段的反应进程及反应机理。研究发现,在焙烧温度为1000℃条件下,基本可以使红土镍矿中的水分脱除；在还原过程中,部分铁和镍的还原是在固态阶段进行的,而其余是在熔融状态下进行的。
　　 在此基础上,对焙烧红土镍矿进行还原熔炼实验研究。考察了还原剂(焦粉)、熔剂、熔炼温度、熔炼时间对熔炼效果的影响。确定了焦粉配比、熔剂、熔炼温度、熔炼时间对主要金属回收率、镍铁中镍的品位和镍铁中S、P含量的影响。研究发现,焦粉配比对熔炼效果影响最为显著,而CaO作为熔剂较CaCO3更为理想。研究确定的最佳试验条件为:焦粉配比11％,CaO配比8.3％,熔炼温度1550℃,熔炼时间40 min。在最佳条件下,镍铁中镍的品位为22％,镍、钴回收率分别为92.5％、70％,镍铁中S、P含量分别为0.4％、0.05％。
　　 采用还原熔炼工艺生产镍铁具有流程短,镍铁品位易控,金属回收率高的优点,但是酸性渣不利于脱除S、P,需对镍铁合金进一步精炼。

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