球团配碳比对红土矿直接还原镍铁颗粒长大特性的影响.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年8 期 D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 1 ．0 8 ．0 0 1 球团配碳比对红土矿直接还原镍铁 颗粒长大特性的影响 余群波，袁朝新，范艳青，蒋伟 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要在还原温度l3 6 0 ℃、还原时问3h 、球团氧化钙配比7 ％的条件下，研究球团配碳比对红土镍矿回 转窑直接还原生产粒状镍铁工艺中镍铁颗粒团聚长大的影响。结果表明，球团配碳比最佳值为2 ，此时 还原产物镍铁颗粒粒径8 0 ％以上大于1m m 。球团配碳比偏低或偏高都不利于镍铁颗粒的团聚长大。 球团配碳比偏低。还原产品无镍铁颗粒生成；球团配碳比偏高，生成的镍铁颗粒粒径过小。 关键词i 球团；配碳比；镍铁颗粒；团聚长大 中图分类号T F 8 1 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 7 - 7 5 4 5 2 0 1 1 0 8 - 0 0 0 1 - 0 3 E f f e c to fC ／OR a t i oo fP e l l e t i z i n go nC h a r a c t e r i s t i c so fG r a i n G r o w t ho fF e r r o n i c k e li nD i r e c tR e d u c t i o no fL a t e r i t e Y UQ u n b o ，Y U A NC h a o x i n ，F A NY a n q i n g ，J I A N GW e i B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e r i n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee f f e c to fC ／Or a t i oo fp e l l e t i z i n go nc h a r a c t e r i s t i c so fg r a i ng r o w t ho ff e r r o n i c k e li nd i r e c tr e d u c t i o no f l a t e r i t ew i t hr o t a r yk i l nw a 8s t u d i e dont h ec o n d i t i o n st h a tr e d u c t i o nt e m p e r a t u r ew a s13 6 0 ℃．r e d u c t i o nt i m ew a s 3h 。a n dC a O ／o r er a t i oo fp a l l e t i z i n gw a s7 ％．T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h eo p t i m a lC ／Or a t i ow a s2 ，b a s e do nt h e r e d u c i n gc o n d i t i o n s ，a n dm o r et h a n8 0 ％g r a i ns i z eo ff e r r o n i c k e lW a Sg r e a t e rt h a n1 m m ．I tw a sn o tf a v o r a b l ef o r m e t a lp h a s ea g g l o m e r a t i o na n dg r o w t hw h e nC ／Or a t i ow a st o oh i g ho rt o ol o w ．T h e r ew a sn og r a i no ff e r r o n i c k e l g e n e r a t e dw h e nC ／Or a t i ow a sr e l a t i v e l yl o wa n dt h eg r a i ns i z eo ff e r r o n i c k e lw a st o os m a l lw h e nC ／Or a t i oW a sr e l a t i v e l yh i g h ． K e yw o r d s P e l l e t i z i n g ；C ／Or a t i o ；G r a i no ff e r r o n i c k e l ；A g g l o m e r a t i o na n dg r o w t h 近年来，镍的需求增长刺激了红土镍矿的大量 开发利用。红土镍矿回转窑直接还原生产粒状镍铁 工艺由于具有能耗小、使用的燃料和还原剂为廉价 的煤以及所产出的粗镍铁产品不用经过电炉熔炼或 转炉吹炼可直接用作不锈钢冶炼原料等优点，被认 为是经济可行的处理红土镍矿的方法。镍铁颗粒能 否团聚长大直接决定着镍铁合金与渣是否能够有效 分离以及镍、铁回收率的高低。因此，还原过程中能 否实现镍铁颗粒的团聚长大是红土镍矿回转窑直接 还原生产粒状镍铁工艺是否可行的关键因素之一。 作者简介余群波 1 9 8 5 ． ．男．江西上饶人，硬士研究生． 影响镍铁颗粒团聚长大的因素主要有还原温度、还 原时间、球团配碳比等。本文主要讨论球团配碳比 C ／O 无烟煤中固定碳与红土镍矿中镍氧化物和铁 氧化物中所含氧原子比 对镍铁颗粒团聚长大的影 响。 1试验研究方法 I ．1 试验原料 试验所用的红土镍矿化学成分 ％ N il ．7 5 、 F e1 8 ．2 0 、S i 0 24 0 ．5 1 、M g O1 2 ．5 0 、C ￡ 1e ．5 6 ．A I 0 j 万方数据 36 3 、C r07 6 、C o00 5 6 、M n03 6 、K ，O00 4 7 、N a 2 0 00 5 9 、烧失量1 48 2 。还原剂选用无烟煤 周定碳 8 74 3 ％、挥发份28 2 ％、献份60 2 ％、水分 37 3 ％ 其灰渣软熔特性参数为变形温度11 3 0 ℃、软化温度1 1 4 0 ℃、半球温度1 1 6 0 ℃、流动温度 I18 0 ℃。添加剂为分析纯氧化钙 I2 原料预扯理 首先．将红士镍矿置恒温干燥箱内于8 0t 干燥 2 4h ．脱去排离水，然后将千燥后的矿石和无烟煤、 氧化钙按理论l f 斡值称虽配料，温料放棒磨盘棒磨 至一00 7 4m m ‘～8 0 9 c “E 其次．将棒磨好的混料 配定鞋水丹混匀，湿料装人制样机压团．在一定压力 叫 图I 试验所用球团 F i g1P e l l e t i z i n gu s e di ne x p e r i m e n t 口 有色金属 冶炼部分 2 0 F 压成血衽2 0m m ．高2 0m m 的球刚 瑚 年8 期 使球团 具有一定的抗压强度、抗摔强度利抗爆温度。 l _ 3 还原试喧方涪 将缸土镍矿球团装人刚玉坩埚．置下H Z L f 0 ] A 回转窑内进行还原熔炼试验。同定j 丕朦条件温度 I3 6 0 ℃、时问3h 、球团氧化钙配比7 ％，考查球闭 配碳比分别为l52 、25 ，3 、4 、5 即1 0 0g 红上镍矿 中配人】08g1 44g 、I80g 、2 16g 、2 88g 、3 60g 无烟煤 时对镍铁台盎颗粒长太特性的影响。试验 结束后，坩埚随炉冷却至室温。坩埚内炉料进行筛 分便可得到镍铁合金颗牲、对镍铁台盒颗粒的粒径 大小、镣铁回收率以及镣铣品位进行分析。 2 试验结果厦分析 当球团配碳比为l5 时，反应结束后，球同仝邦 熔融，但无镍铁颗粒生成；当配碳比丈丁l5 时，反 应结束后有不同程度的镍铁颗粒形成．对陀碳比为 15 的还朦产品进行物相分析，结果表明 1 F e 绝 太多数呈铁酸盐形态存在，金属相{ 鲢少，且表层有铁 酸盐外壳存在； 2 还原气氛不够，还原不足； 3 铁 酸盐相的结晶粒度还不够大，即使a n 』分选，其教果 也不好。 当球用配碳比大于15 时，还原产品中有不同 程度的镩铁颗粒生成，罔2 为不同配碳比时所生成 的镩铁颗牲样品。 固2 不同配碳比时生成的镍铁颗粒 F i g2 C r a i no ff e r r o n i c k e lg e n e r a t e da td i f f e r e n tC ／Or a t i o 由圈2 可看出，球团配碳比由2 增加到4 的过 程中．还原产品所‘ 成的镍铁颗粒粒径不断减小。 球团配碳比为2 时．8 0 ％“上还原产品镩铁颗粒粒 径大于l ⋯球团配碳比为3 时，镶铁颗粒粒径 7 0 ％在04 5 1m m ．球团配碳比为4 时，镍铁颗粒 粒径除个别大颗粒外几乎垒在O4 5m m 以下。 还原产品镍铁颗粒中的镍、铁品位“及镍、铁酬 收率随球团配碳托的变化见图3 和图4 。 由图3 可看出，球脚配碳比由2 增加副3 的过 程中，镍、铁品位变化不大。随着配碳比的继续增 加．镍铁品位开始显著下降，由图4 可看出，球团配 碳比由2 增加到3 的过程中，镲铁目收率缓慢F 降。 继续增加球团配碳比，锦铁回收宰开始明显下降。 总的来说，配碳比过太不利于镲铁颗粒的团聚 露缈 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年8 期 3 图3 球团配碳比对镍铁品位的影响 F i g ．3 E f f e c to fC ／Or a t i oo ng r a d e o fn i c k e la n di r o n 图4 球团配碳比对镍铁回收率的影响 F i g ．4 E f f e c to fC ／or a t i oo nr e c o v e r yo f n i c k e la n di r o n 长大以及镍铁颗粒中镍铁品位和镍铁回收率的增 加。产生这种现象的原因主要有 I 球团中过多 的碳粉阻碍了金属相的扩散凝聚，过多的煤粉不利 于镍、铁金属的扩散团聚； 2 镍铁合金含碳量越 高，镍铁合金的熔点越高，对降低反应体系的粘度不 利，不利于镍铁合金颗粒的扩散迁移长大。 3结论 1 当球团配碳比为I ．5 时，还原气氛不够，还 原产品无镍铁颗粒生成； 2 球团配碳比为2 时，还原产品镍铁颗粒粒 径8 0 ％以上大于1m m ，镍铁颗粒中的镍、铁品位分 别为9 ．1 9 ％、8 5 ．3 6 ％，镍、铁回收率分别为 9 5 ．8 5 ％、8 5 ．7 5 ％。 ． 3 球团配碳比由2 增加到5 的过程中，镍铁 颗粒粒径不断减小，镍铁品位以及镍铁回收率随着 降低。 参考文献 【1 ] T e t s u y a ，W a t a n a b e ．日本大江山厂用直接还原硅镁镍矿 法生产镍铁[ J ] ．有色冶炼，1 9 8 9 6 3 2 3 5 ． [ 2 ] M o s k a l y kRR ，A l f a n t a z iAM ．N i c k e ll a t e f i t ep r o c e s s i n g a n dE l e c t r o w i n n i n gp r a c t i c e 【J ] ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 2 ，1 5 2 0 5 9 3 6 0 5 ． [ 3 ] 谷新艳．最佳镍铁精炼工艺[ J ] ．有色冶炼，2 0 0 0 2 ， 4 1 4 4 ． [ 4 ] 杜廷，邓开文，杨祖磐．含碳球团的自还原特性[ M 】．钢 铁冶炼新工艺，1 9 9 3 ，4 0 4 5 ． [ 5 ] 梅贤恭．难选贫铁矿煤基直接还原过程中固相反应特 征[ J ] ．中国有色金属学报，1 9 9 5 ，5 2 4 2 4 6 ． [ 6 ] 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