褐鐵礦型紅土鎳礦燒結(jié)行為研究及工藝優(yōu)化.pdf

1、2006年以后,隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國(guó)成為了不銹鋼第一大消費(fèi)國(guó)。鎳作為不銹鋼生產(chǎn)的重要原料,其消費(fèi)量也隨之急劇增長(zhǎng)。世界陸基鎳資源分為硫化鎳礦和紅土鎳礦,隨著硫化鎳礦資源的逐漸枯竭,紅土鎳礦的開(kāi)發(fā)和利用逐漸得到更多關(guān)注。目前,世界上應(yīng)用最廣泛的紅土鎳礦冶煉工藝是回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原-電爐熔煉工藝(RKEF)。如果采用低品位紅土鎳礦則會(huì)大大增加RKEF工藝的冶煉成本,降低了經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái),國(guó)內(nèi)部分企業(yè)提出應(yīng)用燒結(jié)-高爐工藝冶煉低鎳高鐵紅土鎳礦

2、(即褐鐵礦型紅土鎳礦)的思路得到一定應(yīng)用與推廣。但是國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)該工藝流程的基礎(chǔ)性研究,實(shí)際生產(chǎn)缺乏理論指導(dǎo)。因此,對(duì)褐鐵礦型紅土鎳礦燒結(jié)行為的研究顯得很有必要。由于褐鐵礦型紅土鎳礦結(jié)晶水含量高,造成了燒結(jié)過(guò)程透氣性差,能耗高,成品率低。只有通過(guò)增加配碳量來(lái)增加成品率,因此造成了燒結(jié)礦中FeO含量嚴(yán)重過(guò)高,還原性極差的問(wèn)題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①褐鐵礦型紅土鎳礦主要物相為針鐵礦(FeO(OH))和一水硬鋁石(Al(OH)3)且

3、含有少量的NiFe2O4,鐵含量高達(dá)46.04％,鎳含量為1.2％;干燥后的紅土鎳礦結(jié)晶水含量高達(dá)10.87％,羥基含量為3.71％。②一混和二混加水比例的增加使得制粒所得混合料顆粒粒徑逐漸減小,混合料料層透氣性指數(shù)隨著一混和二混加水比例的增加先升高后降低,一混與二混加水量比為4:6時(shí)達(dá)到最大值,混合料分形維數(shù)的變化趨勢(shì)與料層透氣性相反;在14~20％范圍內(nèi),外配水量的增加使得制粒效果逐漸得到改善;但是由于在外配水量為20％時(shí)所得混合料

4、燒結(jié)時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)濕現(xiàn)象,因此認(rèn)為最佳外配水量為18％;隨著二混制粒時(shí)間的增加,制粒效果先改善后惡化,在二混制粒時(shí)間為6min中時(shí)制粒效果最好。③燒結(jié)礦中 FeO的含量隨著配碳量增加呈增加趨勢(shì);燒結(jié)礦主要物相為鎂鐵尖晶石、鎳鐵尖晶石或者四氧化三鐵等尖晶石相和浮士體相(FeO),在堿度為1.0~1.3時(shí),主要粘結(jié)相為鐵橄欖石(Fe2SiO4)、MgCaSiO4,堿度為1.5~2.1時(shí),主要粘結(jié)相為鐵橄欖石(Fe2SiO4)、MgCaSiO4

5、復(fù)合鐵酸鈣(SFCA)。④隨著配碳量從6％增加到12％時(shí),燒結(jié)礦的成品率從63.29％增加到81.44％,之后,隨著配碳量繼續(xù)增加到16％,燒結(jié)礦成品率降低至78.8％;隨著配碳量從6％增加到12％,燒結(jié)礦的落下強(qiáng)度從60.18％增加到85.40％,之后隨著配碳量繼續(xù)增加而降低;隨著配碳量從6％增加到12％,燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度也從53.55％逐漸增加至73.33％,之后隨著配碳量增加而降低;抗磨指數(shù)的變化趨勢(shì)與成品率相反;燒結(jié)礦在配碳量6

6、％~16％范圍內(nèi)均有很好的還原粉化性能,配碳量越低燒結(jié)所得燒結(jié)礦抵抗低溫還原粉化的能力越強(qiáng);配碳量9~12％能夠獲得性能較好的燒結(jié)礦。⑤理論計(jì)算可知,隨著溫度的升高,燒結(jié)礦液相量逐漸增加,當(dāng)堿度增加到1.9后燒結(jié)礦液相開(kāi)始產(chǎn)生溫度有所提高。此外,在溫度達(dá)到1300℃以后,隨著堿度的增加燒結(jié)過(guò)程中所產(chǎn)生的液相量逐漸增加。隨著堿度的增加燒結(jié)礦中FeO含量則呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì);在堿度為1.0~1.2時(shí),燒結(jié)礦的主要礦相是次生磁鐵礦相和橄欖石相

7、,橄欖石相分布于次生磁鐵礦相周邊;在堿度為1.3~1.5時(shí),燒結(jié)礦中磁鐵礦大致保持原來(lái)的結(jié)晶外形和邊緣,橄欖石相填充于磁鐵礦相晶體內(nèi);在堿度為1.7~2.1時(shí),燒結(jié)礦中的磁鐵礦相、橄欖石相以及鐵酸鈣相的晶粒不規(guī)則,相互之間有嵌入現(xiàn)象。堿度增大到1.7后燒結(jié)礦中出現(xiàn)大孔薄壁組織,該種組織損于燒結(jié)礦的強(qiáng)度。⑥隨著堿度從1.0增加到1.3,成品率從73.8％逐漸增加到80.23％,之后,隨著堿度增加至1.7成品率基本無(wú)變化,堿度繼續(xù)增大成品率

8、反而迅速降低;落下強(qiáng)度隨堿度的變化規(guī)律與成品率隨著堿度的變化規(guī)律相似,但是,落下強(qiáng)度在堿度為1.3時(shí),達(dá)到最高,為84.63％;隨著堿度從1.0增加到1.2,轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的值從57.78％迅速增長(zhǎng)至69.73％,堿度繼續(xù)增加,燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度反而降低;抗磨指數(shù)隨著堿度增加大致呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),堿度為1.5時(shí)出現(xiàn)最小值。燒結(jié)礦的還原度指數(shù)隨著堿度增加逐漸增高;還原速率指數(shù)隨著堿度變化也呈現(xiàn)逐漸增快的趨勢(shì);混合料堿度為1.3~1.7時(shí)燒結(jié)所