玻璃工业的重要原料——高炉渣

高炉渣是高炉冶炼生铁时排出的废渣。高炉渣经过加工处理后,可生产矿渣水泥,还可用于肥料、滤料、渣棉和铸石的生产。然而,高炉渣在玻璃制造中的应用还鲜为人知。     

红土镍矿半熔融还原生产含镍珠铁

针对转底炉处理红土镍矿生产镍珠铁的可行性进行研究。通过控制温度和炉渣高温特性,使炉渣形成半熔融状态,还原后的金属产生聚集和长大,形成含镍铁珠。讨论还原温度、炉渣成分、耐火材料、还原剂配比、球团直径及还原剂种类对生产镍珠铁的影响。研究结果表明:当还原温度为1 400℃,还原时间为30 min,SiO2-MgO-CaO三元渣系中CaO的质量分数为15%,球团直径为30 mm时,采用石墨坩埚,可以得到Ni质量分数为11.53%,Fe质量分数为84.16%的镍珠铁,此时,Ni的回收率可以达到98.59%,Fe的回收率为73.27%。     

红土镍矿还原熔炼制备镍铁的试验研究

对低铁、高硅、高镁腐殖土型红土镍矿的脱水和碳还原过程进行DTA-TG分析,确定脱水和固体碳还原反应的温度区间。在煅烧-还原熔炼红土镍矿制备镍铁中,针对矿石自然渣型碱度低、黏度及密度大,不利于金属与渣分离及镍回收率提高等问题,采用控制CaO加入量的方法,调节CaO-FeO-MgO-SiO2系炉渣的黏度和密度;探讨还原剂焦粉及CaO用量、温度、时间对熔炼效果的影响。综合考虑镍铁品位和镍的回收率,确定最佳还原熔炼试验条件:焦粉、石灰与矿石质量比分别为9.0%和8.3%,温度为1 550℃,时间为40 min。在最佳试验条件下,产出的镍铁品位为22.0%,镍、钴回收率分别为92.5%和70.0%。     

褐铁型红土镍矿湿法工艺研究进展

从褐铁型红土镍矿中提取有价元素,对我国镍、铁、钴等战略金属资源供给安全具有重大意义。但由于其镍含量低、元素赋存状态复杂,一直作为“呆矿”堆存。硫酸加压浸出工艺是目前处理该矿的主流工艺,但还存在浸出渣难以处置、高压釜易结垢等问题。因此,亟待一种新工艺能够从根本上避免硫酸法所面临的问题。基于此,本文综述了褐铁型红土镍矿湿法处理工艺研究进展,并特别介绍了非常规湿法介质处理方法,如硝酸加压浸出、硝酸常压浸出、盐酸浸出工艺,以期为红土镍矿技术研究和发展提供支持。     

低品位红土镍矿粗细分级-重磁联合除铬工艺

为了降低铬铁矿对红土镍矿湿法冶炼设备的磨蚀,对红土镍矿原矿进行系统的工艺矿物学表征,提出"粗细分级—螺旋溜槽—摇床—磁选"工艺对红土镍矿中的铬铁矿进行富集分离,降低红土镍矿原矿中铬铁矿的含量并获取部分品质合格的铬精矿。研究结果表明:红土镍矿中的铬主要富集在0.058～1.500 mm粒级中,赋存物相为铬铁矿和褐铁矿,分别占比54.51%和44.04%;Ni不存在独立矿物相,95.95%的镍赋存于褐铁矿中。"粗细分级—螺旋溜槽—摇床—磁选"工艺能够将送入冶炼的红土镍矿Cr_2O_3品位由原矿的2.24%降低至1.27%,去除率达43.30%,能够有效降低铬铁矿对红土镍矿冶炼设备的磨蚀;同时,该工艺还能获得Cr_2O_3品位为36.19%,回收率32.07%,铬铁比为2.51的铬精矿。     

资源环境技术领域专题课题

专题一矿产资源高效勘查与开发利用技术 1．红土镍矿回转窑直接还原粒铁技术 研究目标：以红土镍矿为研究对象，开发回转窑直接还原含镍粒铁技术。通过开发矿石表面预处理技术、增加低廉添加剂和改变物料配比调整渣型等手段，在降低烟尘率、解决炉料粘结结圈和加速镍铁合金颗粒团聚等方面实现突破和创新，达到简化流程、降低成本和能耗的目标，实现我国在该技术领域研究和工程应用零的突破。     

CaF2强化红土镍矿自还原过程中金属相聚集长大行为

针对高镁高硅型中低品位红土镍矿,采用煤基自还原-细磨-磁选工艺制备镍铁粉,研究了内配碳比对红土镍矿中铁、镍氧化物自还原的影响,CaF_2对红土镍矿自还原过程中氧化物的还原、金属相的析出及聚集长大的影响规律。研究表明在CaF_2作用下通过降低内配碳比可抑制氧化铁的还原,从而获得镍品位较高的镍铁粉,但相应牺牲镍的回收率;CaF_2能与红土镍矿中高熔点的硅酸盐脉石通过固相反应生成低熔点的透闪石(Ca_2Mg_5(Si_4O_(11))_2F_2),使硅酸盐矿物结构由岛状转变为链状,提高硅酸盐矿物反应活性,促进镍、铁氧化物的还原;通过降低红土镍矿脉石相的熔化性温度,CaF_2能明显强化红土镍矿自还原过程中金属相的析出、聚集和长大,促进镍铁与脉石的有效分离,从而大幅度提高镍铁粉中镍和铁的品位及金属元素的回收率。     

金川镍闪速炉熔炼渣和冰镍的表面张力及其界面张力

用多元回归和Butler方程分别计算了金川镍闪速炉熔炼渣和冰镍的表面张力.运用Girifalco-Good方程,计算了金川镍闪速炉熔炼渣与冰镍间的界面张力,分析了界面张力与炉渣成分、表面张力及温度的关系.提出了改进金川镍闪速炉冶炼工艺的若干建议.     

红土型镍矿地质特征及分布规律

红土型镍矿的是继硫化镍矿之后,提取镍元素的最佳选择之一,了解红土型镍矿的地质特征及分布规律,对促进我国工业的发展、推动我国的社会主义现代化建设有着重要的意义。本文介绍了红土型镍矿的研究背景、矿床的成因以及成矿的地质特征,并对红土型镍矿的控矿因素与找矿标志作了简要的分析。     

石油焦作还原剂对低品位红土镍矿与赤泥共还原制备镍铁的影响

石油焦作为工业固体废物,其堆积和储存对生态环境产生巨大的影响。本文对石油焦在低品位红土镍矿与赤泥共还原过程中用作还原剂的可行性及其机理进行了研究。通过研究石油焦用量、焙烧温度和焙烧时间等对红土镍矿与赤泥共还原过程的影响,确定最佳的工艺条件为石油焦用量20wt%、焙烧温度1250°C、焙烧时间60 min。在此条件下,可以获得镍品位1.96wt%、铁品位85.76wt%、镍回收率97.83wt%、铁回收率96.81wt%的镍铁产品。扫描电镜和能谱(SEM–EDS)分析结果表明,红土镍矿与赤泥共还原过程中镍和铁主要以镍铁颗粒的形式存在,镍铁颗粒分布均匀且纯度很高,粒径约30 μm。结果表明,石油焦作为还原剂用于红土镍矿和赤泥共还原是可行的,与无烟煤作还原剂相比,石油焦具有成本低的优点。研究结果不仅为石油焦的利用提供了一个新途径,同时也为缺煤地区红土镍矿与赤泥共还原工艺的利用提供了一种解决方案。     

单组分电炉镍渣基地聚物修补材料制备与性能调控

冶炼镍铁每年生产大量的电炉镍渣,目前对其综合利用率很低,大面积的露天堆放造成的严重环境污染问题日渐突出。电炉镍渣含有大量的玻璃相SiO2和MgO,有一定的火山灰活性,为寻求高效绿色的电炉镍渣利用方式,本文以电炉镍渣为原料,制备单组分地聚物砂浆旨将其应用于修补材料领域。然而,前期工作发现纯电炉镍渣基制备的地聚物修补性能并不理想。本研究基于正交实验和极差分析,通过掺入矿物掺合料,改变碱模数和碱当量等关键影响因素对镍渣基地聚物各项修补性能进行调控,获取满足地聚物修补性能的最优配合比以及各关键影响因素对修补性能的影响主次。结果表明：最优配比是矿渣掺量为30%,粉煤灰掺量为30%,碱模数为1.2,碱当量为0.107mol/100g,其28d的抗压及抗折强度分别为90.29MPa、9.23MPa,粘结强度为6.6MPa,干燥收缩率为560×10^-6,满足修补砂浆规范要求。矿渣掺量对其性能调控影响最为显著。该成果可为单组分镍渣基地聚物制备修补材料的工程应用提供理论依据。     

红土镍矿选择性还原焙烧过程中的相变转化

针对传统选矿方法难以回收低品位红土镍矿中有价金属镍的问题,采用选择性还原焙烧法研究了不同焙烧温度以及不同焙烧时间条件下红土镍矿(Ni品位为1.49％)中发生的微观结构变化以及相变转化.通过X射线衍射、扫描电镜及X射线能谱分析等测试手段分析表明,在不同焙烧温度及不同时间条件下经选择性还原后的红土镍矿中,镍氧化物逐渐被还原成镍铁合金相,铁氧化物主要转变成浮氏体相,硅酸盐主要以橄榄石形式存在.最后通过还原焙烧磁选试验证实,还原剂为烟煤,添加剂为NCS,两者用量分别为原矿质量的2％和7％,在1200℃条件下焙烧50 min,磁选分离得到镍铁产品中镍品位为9.78％,镍的回收率为92.06％,镍铁回收率差为62.51％,实现了红土镍矿中镍铁的选择性还原.     

高炉熔渣直接纤维化制备矿渣棉

通过利用喷吹法和四辊离心法制备矿渣棉,研究在不同制备方法条件下,矿渣棉其化学稳定性、表观特征、含水率及渣球含量与酸度系数之间的关系。结果表明:在满足成纤要求的前提下,高炉渣酸度系数应控制在1.2~1.4;利用喷吹工艺制备的矿渣棉直径较细,含水率较低,成纤率较低,渣球含量较高纤维质量较差;相对于喷吹工艺,离心法制备的矿渣棉直径相对较粗,含水率大,渣球含量较少,成纤率较高,纤维质量较好。     

红土镍矿转底炉预还原-电炉熔分制取镍铁合金

对某红土镍矿采用转底炉预还原-电炉熔分工艺制取镍铁合金进行研究。实验结果表明:根据矿石性质,选择合适的渣型为SiO2-MgO-CaO-FeO四元渣系,在熔剂石灰配比为25%,还原剂配比为3.5%,预还原温度为1 150℃,预还原时间为30 min,电炉熔分温度为1 450℃,熔分时间为15 min的条件下,经转底炉预还原-电炉熔分后,获得镍质量分数为8.68%、镍回收率97.62%、铁质量分数为86.23%的镍铁合金,该合金可用作不锈钢生产原料。     

基于镍铁冶炼工艺流程中物质流和能量流的模型与软件

通过对镍铁冶炼生产工艺中物质流和能量流平衡过程研究,获得了镍铁冶炼工艺中各个环节热量的利用率和损耗情况,以及红土矿、还原剂和熔剂在各部分中反应率,并分析了红土矿和镍铁合金中Ni含量对炉渣中镍铁成分的影响.构建针对镍铁冶炼工艺系统的总体物质流和能量流计算模型,在保证系统总体计算模型的前提下,又具有协同各子工艺系统的物质流和能量流计算模型的功能.依据各子工艺系统中物质流和能量流的关联性,计算烟气和炉气的利用率及热量损失,并利用VB软件对冶炼工艺流程计算软件进行开发.     

红土镍矿微波水热法浸提镍钴

采用微波水热盐酸浸出方法对腐泥土型红土镍矿提取镍钴进行了研究,详细探讨了焙烧预处理、微波水热浸出温度和浸出时间对镍钴浸出率的影响.对于300℃焙烧预处理后的红土镍矿,微波水热温度为50℃,浸出时间为1 h时,镍的浸出率高达93.65%,钴的浸出率为87.86%.红土镍矿的微波水热浸出体系与普通水热浸出体系相比,镍和钴的浸出效果更好.研究表明,扩散过程是镍、钴浸出过程的主要限制环节.     

精炼渣-转炉渣-矿渣-脱硫石膏胶凝材料组成优化及协同作用机理研究

为解决精炼渣大量堆存问题,提高转炉渣大掺量时固废基胶凝材料的强度,对精炼渣、转炉渣、矿渣和脱硫石膏材料组成进行了优化研究.首先,通过正交试验考察精炼渣、转炉渣、矿渣和脱硫石膏对胶凝材料抗压强度的影响,并进行回归分析;然后,建立非线性回归模型,优化胶凝材料配合比;最后,采用XRD,SEM和TG-DSC等表征方法分析精炼渣...     

红土镍矿焙烧过程中的矿相转变及其对气体还原的影响

研究了印度尼西亚红土镍矿焙烧过程中的矿相转变过程以及焙烧温度对混合气体 (V (CO) : V (O₂)=50 : 50)还原的影响. 采用差热/热重分析(differential scanning calorimeter/thermal gravimetric, DSC/TG)、比表面积分析法(Brunauer Emmett Teller, BET)、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)等方法综合考察了各因素对红土镍矿焙烧过程及其对后续还原的影响. 结果表明: 在焙烧阶段, 红土镍矿中的针铁矿在 300°C 左右脱除结晶水形成赤铁矿, 600~700 °C时蛇纹石分解形成无定形态硅镁酸盐, 且当温度继续升高时无定形态硅镁酸盐会结晶形成橄榄石; 利用混合气体 (V (CO) : V (O2)=50 : 50)还原红土镍矿时, 随着焙烧温度的升高, 镍和铁的金属化率也逐渐升高, 经700°C焙烧后, 还原产物镍的金属化率最高可达86.81%, 但是当焙烧温度超过橄榄石结晶温度时则不利于红土镍矿的还原, 镍的金属化率降至66.73%.     

贵州黔北松林钼镍矿地质特征及可行性试验技术

贵州松林钼镍矿主要产于下寒武统牛蹄塘组(∈1n)底部"磷块岩(上磷层)之上的金属层",已有多年钼镍矿的开发历史,结合矿石的结构构造和矿石类型,采用镍钼矿→回转窖焙烧→碱浸→除杂→离子交换→酸沉→烘干→钼酸铵工艺生产钼酸铵产品,同时采用富镍渣→制粒→熔炼→低镍锍工艺处理浸出渣生产低镍锍,并使弃渣无害化,这对区内钼矿开发一定会取得良好的经济效益和社会效益。     

红土镍矿镍和铁的综合回收试验

多米尼加某红土镍矿属强烈氧化的含镍酸性铁矿石,矿石中主要含有褐铁矿、石英、氧化铝和氧化镁等矿物.采用硫酸常压浸出-黄钠铁矾沉铁工艺对该红土镍矿进行湿法回收工艺研究.研究结果表明:镍、铁的浸出率分别为91.95％和67.96％;经黄钠铁矾法沉淀分离和焙烧工艺能够获得Fe品位为55.56％的氧化铁产品,且镍和铁的总回收率分别达到89.39％和67.46％.