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09
2020
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含碳红土镍矿球团工艺（1）
关键词:
来源：公司内部
镍作为一种重要的战略金属材料，它具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、高强度、延展性好等各项优点，并且在现代工业中有着广泛的应用。镍主要用于生产不锈钢，世界镍消耗总量的65%是用来制造不锈钢，12%用来制造耐热合金和有色金属合金，是不可或缺的重要金属。当前全球已知的镍储量约为1.6亿吨，其中硫化镍矿约占30%，红土镍矿约为70%。由于红土镍矿中镍含量较低，回收困难，经济效益差，其生产的镍仅占世界镍产量的42%。但是，从长远来看，红土镍矿将会是未来镍的主要来源。因此，加快红土镍矿冶炼工艺的研究，目前已经成为国际性的重大冶金难题之一，关系到未来镍稳定供应的全球性问题。
位于矿床上部的红土镍矿，铁和钴的含量较高，镍、硅、镁含量较低，适合采用湿法冶金工艺处理。位于矿床下部的低铁腐殖土型红土镍矿和硅镁型红土镍矿，其镍及硅、镁含量较高，铁和钴含量较低，适合采用火法冶金工艺处理。位于矿层中部的镍矿则既可以用火法工艺处理，也可以用湿法工艺处理。目前，在已经探明的红土镍矿资源中，40%为适合于火法处理的低铁腐殖土型和硅镁型红土镍矿。
基于煤基直接还原工艺，采用冷固球团方法，以红土镍矿为主要原料，煤粉作为还原剂，纯CaO作为熔剂，制成含碳球团。
实验原料以及方案
1. 实验原料
图1：红土镍矿X射线衍射普 图2：红土矿粉的粒度分布
1.1 红土镍矿，本实验所采用的矿粉为印尼红土镍矿。该红土镍矿的硅和镁含量较高，铁和钴的含量较低，属于硅镁型红土镍矿，是一种典型的变质橄榄岩，适用于火法工艺冶炼。该红土镍矿的主要成分有斜纤蛇纹石（Mg3Si2O5(OH）4)、镍纤蛇纹石（Ni3Si2O5(OH)4）、针铁矿（FeO(OH))、赤铁矿（Fe2O3）等。镍主要分布在硅酸盐类矿物及针铁矿中，镍在硅酸盐矿物中主要取代镁，在针铁矿中主要取代铁。铁主要分布在针铁矿、赤铁矿和硅酸盐类矿物中。脉石矿物和高岭石都是含水硅酸盐矿物，同时针铁矿中含有结晶水，因此红土镍矿的结晶水含量较高。
将红土镍矿在恒温干燥箱中烘干，破碎磨细，以供压球使用。通过LMS-30激光粒度分布测定仪对红土镍矿粉进行粒度分析，如图2所示，从结果中可以看出，红土矿粉粒度范围为3-300µm，并且主要集中在20-160µm之间，其中小于200目的矿粉约占矿粉总质量的60%。
1.2 还原剂。实验中所用到的还原剂有两种，分别为阳泉无烟煤和神木烟煤，煤粉在配入红土矿粉之前，先放于恒温干燥箱中烘干，脱除其自由水，再破碎磨细到指定粒度。
1.3 熔剂。由于矿粉含有一定的硫，当加入煤粉时，也会带入部分的硫，为了后续工序脱硫过程的顺利进行以及调节渣成分的要求，需要配入一定量的熔剂，在这里我们选用CaO作为熔剂。
1.4 粘结剂。为了使压球过程顺利进行、提高球团的强度，通常需要向混合料中加入一定量的粘结剂。粘结剂我们选用的是膨润土。
2. 实验方案
将红土镍矿在恒温干燥箱中烘干，充分脱除其中的自由水，破碎、磨细至适宜的粒度。还原剂烘干后经密封制样机破碎，再用不同粒级的筛子进行筛分，可分别得到粒级为37.5-75µm，75-150µm和150-300µm的煤粉。根据预先指定的方案分别秤取一定量的红土镍矿、还原剂、熔剂、粘结剂和水，加入混碾机中，经充分混匀后，送入对辊压球机，压制成40mmx25mmx20mm的椭圆形球团。对球团进行抗压强度和落下强度检测。 落下强度检测是将球团置于1.0m的高处，使其自由落到10mm厚的钢板上，测得球团破裂时的落下次数，分别测定10个球团，从中取得落下次数的平均值作为球团的落下强度。抗压强度检测是将球团置于压力测试机上，缓慢进行加压，测得球团破裂时的压力值，分别测定10个球团，取得压力的平均值作为抗压强度。
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