熔融还原法镍渣炼铁的热力学与动力学

利用熔融还原法进行了闪速炉水淬镍渣提铁的实验研究,探讨了熔渣二元碱度、反应温度和反应时间对提铁效果的影响.XRD测试结果表明水淬镍渣由正硅酸铁FeO.SiO2和玻璃态物质组成.镍渣中的氧化铁主要以FeO.SiO2的形式存在,通过常规的选矿方法很难实现铁氧化物的富集,故采用熔融还原方法进行镍渣提铁实验.实验结果表明增加配合料中CaO的加入量、提高反应温度以及延长熔制时间都能不同程度地提高镍渣中铁的还原率.通过比较1450～1600℃范围内各反应温度下不同类型还原反应的Gibbs自由能,镍渣熔融还原过程的主要反应形式为(FeO)+C(S)→[Fe]+CO.本实验确定的最佳配方组成为:镍渣100g、CaO34.7g、CaF24.04g和焦炭8.5g;最佳反应条件为1500℃熔制180min.以上条件下的渣铁分离效果较好,铁还原率达到96.32%.     

难选鲕状赤铁矿深度还原-磁选实验研究

针对国内某种难选鲕状赤铁矿的特点,进行了深度还原--磁选实验研究,探讨了还原温度、还原时间、二元碱度、磨矿细度和磁场强度等不同实验条件对渣铁分离效果和产品指标的影响.通过光学显微分析、X射线衍射分析、SEM和化学分析等手段确定了原矿与产品的物相组成与特点.在还原温度为1200℃、还原时间为2h及二元碱度为0.2的工艺条件下,获得了品位为91.94%、回收率为95.85%的铁精矿粉.分析表明,所得铁精粉的品位高,有害杂质少.     

镍红土矿加压浸出渣磁化焙烧-弱磁选铁精矿的研究

以镍红土矿加压酸浸渣为原料(其主要成分是以赤铁矿为主的铁矿物),对其进行磁化焙烧-弱磁选铁精矿的实验研究,确定还原焙烧-弱磁选工艺的优化条件。研究结果表明该工艺的优化条件是:无烟煤质量分数为20%,焙烧温度为750℃,焙烧时间为60 min,冷却方式为水冷,弱磁选磁场强度为195 kA/m,在此最优条件下,铁品位和回收率分别为64%和94%,精矿中S质量分数为0.16%,达到了钢铁对铁精矿成分的要求。     

拜耳法赤泥深度还原提铁实验

针对国内某高铁拜耳赤泥的特点进行了深度还原--磁选实验,探讨了还原剂量、添加剂量、还原温度、还原时间、磨矿细度和磁场强度等不同影响因素对铁精矿品位和回收率的影响.通过化学多元素分析、X射线衍射分析、扫描电镜和能谱分析等方法,确定了原赤泥及所得铁精矿的物相组成和特点.在不采用添加剂时,所得铁精矿的品位为85.66%,回收率为91.86%;采用添加剂时,所得铁精矿的品位为91.23%,回收率为93.13%.     

转炉炼钢渣中Cu2O与NiO的还原实验研究

结合某钢厂顶底复吹转炉冶炼含有铜、镍等成分耐候钢的生产过程,在实验室对铁碳熔体和纯铁液还原炼钢渣中铜、镍等氧化物进行研究.结果表明,在初始条件相同的情况下,1 300 ℃下铁碳熔体分别还原渣中Cu2O和NiO时,Cu2O比NiO更易还原,还原速度更快.1 600 ℃时在实验研究的碱度范围内,含有25% FeO的转炉终点渣中Cu2O、NiO能被纯铁液在10～20 min内还原完毕,尤其前10 min内w[Cu]、w[Ni]增长迅速.在相同碱度下,渣中Cu2O、NiO同时还原的速率基本相同;随着渣碱度的增大,Cu2O、NiO还原的速率及终还原率均有所降低.     

利用电池短路法从金川渣中提取金属

在MgO稳定的氧化锆管内装金属银与金川炼镍弃渣,于l873K温度下置于碳饮和铁液中,组成如下原电池：石墨｜[O]Fe＋C饱和｜ZrO2（MgO）｜（FeO）（slag）＋Ag（1）｜Mo．其中碳饱和铁液作阳极,渣中的银液作阴极．将原电池短路,电子通过外电路在两极间传递．通过电化学分析仪测定外电路的短路电流,监测金川渣电化学还原变化．该方法利用还原剂碳非接触式电化学还原金川渣,提取金川渣中的有价金属铁、镍、铜等,获得无碳铁合金,提供了一个从冶金弃渣中回收有价金属的新途径．     

冶金矿渣铅锌铁镍及稀贵金属回收利用研究及示范

该课题针对冶金矿渣多元素共生且复杂难选的特点,通过自主创新和技术集成,开发出高效新工艺、新药剂、新设备,解决其铅锌铁镍和稀贵金属等有价元素回收率低、精矿中杂质含量高等技术难题。对该冶金矿渣进行了五个专题的详细试验研究:(1)冶金矿渣工艺矿物学研究方面,对原渣、中间产品以及最终产品的物相和形态进行了深入研究,明确了不同矿渣试验前后的变化和差异,并对后续的试验进行很好的理论指导。(2)高炉瓦斯灰泥方面,通过还原焙烧、铅锌挥发、阶段磨矿、磁选选铁、湿法分离铅锌工艺,获得了品位为65.18%,回收率为76.06%且铅、锌分别为0.176%和0.078%的铁精矿和品位为79.54%回收率为94.99%的Zn O产品以及品位为33.56%,回收率为94.86%的粗铅产品,各项指标达到任务书中规定的指标。(3)黄铁矿烧渣方面,对黄铁矿烧渣进行了工艺矿物学、氰化浸金、吸附、锌粉置换、选铁等试验研究,得出了最佳工艺条件。最佳条件下,可获得金浸出率在78%左右;碳吸附率可达到97%~99%,金的置换率可达到99%以上。原渣细筛—重选—磨矿—重选—脱泥—浮选流程,当获得精矿铁品位为62.02%时铁回收率为63.98%,当精矿铁品位为61.67%时铁回收率为70.20%。(4)镍铜冶炼渣方面,通过实验室试验研究,形成了镍渣深度还原—磁选提铁技术。在优化的最佳条件下所得铁精矿铁品位为92.07%,铁回收率为90.45%,镍回收率为62.69%。(5)铅渣方面,在实验室条件下,对三种类型的铅渣进行了工艺矿物学、还原焙烧条件对铅渣中铅、锌、锑挥发的影响研究,得出了最佳的挥发工艺条件。第一种铅渣Zn、Sb、Pb分别为4.35%、1.78%和0.739%,在最佳条件下,Pb、Zn、Sb的挥发率分别达到90.20%、92.78%和71.32%。第二种铅渣Zn、Sb、Pb分别为4.44%、3.32%和3.71%,在最佳条件下,Pb、Zn、Sb的挥发率分别达到97.39%、99.59%和53.08%。     

稀酸浸出还原焙烧红土矿时铁还原度对浸出的影响

对含镍的红土矿进行了微波加热还原焙烧-稀硫酸浸出的实验研究,考察了活性炭粉加入量、微波功率和加热时间对铁还原程度的影响,并分析了铁还原度对浸出过程中镍和铁浸出率的影响.结果表明红土矿中铁的还原程度随碳粉加入量、微波功率和加热时间的增加而增大,在800 W的微波功率下加热约12.5 min即可完成还原反应.镍的浸出率与铁的还原度近似呈线性关系,但铁的浸出率在铁还原度超过60%后增长迅速.因此铁还原度控制在60%为宜,相应的镍浸出率约为85%,而铁的浸出率不超过30%.     

镍沉降渣深度还原过程中的相变特征

通过化学成分、光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜能谱分析等测试手段,分析了镍沉降渣矿物成分和嵌布特点和沉降渣深度还原过程中物相的转变特征,结果表明,渣的物相由铁镁橄榄石和玻璃质组成.渣中主要有用成分铜镍铁硫化物嵌布粒度微细,分布无规律,回收困难.经深度还原,沉降渣逐渐转变为镁黄长石、含镍金属铁、辉石、钙霞石、钠闪石、石英等新的矿物成分,加热至1300℃,还原产物物相组成稳定,镁黄长石和含镍金属铁相对含量最高.还原时间也是影响还原效果重要因素,含镍金属铁相对含量随还原时间的增加而增长,120 min时相对含量最高.热力学分析表明,镍沉降渣深度还原过程中主要发生的反应为铁镁橄榄石与氧化钙作用生成镁黄长石和FeO,FeO被C和CO还原为金属铁.金属硫化物与CaO和C通过氧化还原作用,生成的金属铜和镍溶于金属铁中,产生的CaS与硅酸盐一起析出.     

镍渣微晶玻璃制备及铁的回收利用

以富铁镍渣及粉煤灰为主要原料制备R2O-MgO-Al2O3-Si O2系微晶玻璃.在对回收利用废渣中铁的可行性分析基础上,研究Li2O、Na2O和K2O的含量对铁还原率的影响.结果表明:利用镍渣制备微晶玻璃的同时回收含量较高的铁不仅可行,且还原效率为71%～87%,所制备的微晶玻璃致密.XRD分析表明,微晶玻璃试样熔炼过程中所还原的铁为灰口铸铁,同时还存在少量硅铁以及镍铁合金,且还原铁的质量较好.