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09
2020
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含碳紅土鎳礦球團(tuán)工藝（1）
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來源：公司內(nèi)部
鎳作為一種重要的戰(zhàn)略金屬材料，它具有抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、高強(qiáng)度、延展性好等各項優(yōu)點，并且在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。鎳主要用于生產(chǎn)不銹鋼，世界鎳消耗總量的65%是用來制造不銹鋼，12%用來制造耐熱合金和有色金屬合金，是不可或缺的重要金屬。當(dāng)前全球已知的鎳儲量約為1.6億噸，其中硫化鎳礦約占30%，紅土鎳礦約為70%。由于紅土鎳礦中鎳含量較低，回收困難，經(jīng)濟(jì)效益差，其生產(chǎn)的鎳僅占世界鎳產(chǎn)量的42%。但是，從長遠(yuǎn)來看，紅土鎳礦將會是未來鎳的主要來源。因此，加快紅土鎳礦冶煉工藝的研究，目前已經(jīng)成為國際性的重大冶金難題之一，關(guān)系到未來鎳穩(wěn)定供應(yīng)的全球性問題。
位于礦床上部的紅土鎳礦，鐵和鈷的含量較高，鎳、硅、鎂含量較低，適合采用濕法冶金工藝處理。位于礦床下部的低鐵腐殖土型紅土鎳礦和硅鎂型紅土鎳礦，其鎳及硅、鎂含量較高，鐵和鈷含量較低，適合采用火法冶金工藝處理。位于礦層中部的鎳礦則既可以用火法工藝處理，也可以用濕法工藝處理。目前，在已經(jīng)探明的紅土鎳礦資源中，40%為適合于火法處理的低鐵腐殖土型和硅鎂型紅土鎳礦。
基于煤基直接還原工藝，采用冷固球團(tuán)方法，以紅土鎳礦為主要原料，煤粉作為還原劑，純CaO作為熔劑，制成含碳球團(tuán)。
實驗原料以及方案
1. 實驗原料
圖1：紅土鎳礦X射線衍射普 圖2：紅土礦粉的粒度分布
1.1 紅土鎳礦，本實驗所采用的礦粉為印尼紅土鎳礦。該紅土鎳礦的硅和鎂含量較高，鐵和鈷的含量較低，屬于硅鎂型紅土鎳礦，是一種典型的變質(zhì)橄欖巖，適用于火法工藝冶煉。該紅土鎳礦的主要成分有斜纖蛇紋石（Mg3Si2O5(OH）4)、鎳?yán)w蛇紋石（Ni3Si2O5(OH)4）、針鐵礦（FeO(OH))、赤鐵礦（Fe2O3）等。鎳主要分布在硅酸鹽類礦物及針鐵礦中，鎳在硅酸鹽礦物中主要取代鎂，在針鐵礦中主要取代鐵。鐵主要分布在針鐵礦、赤鐵礦和硅酸鹽類礦物中。脈石礦物和高嶺石都是含水硅酸鹽礦物，同時針鐵礦中含有結(jié)晶水，因此紅土鎳礦的結(jié)晶水含量較高。
將紅土鎳礦在恒溫干燥箱中烘干，破碎磨細(xì)，以供壓球使用。通過LMS-30激光粒度分布測定儀對紅土鎳礦粉進(jìn)行粒度分析，如圖2所示，從結(jié)果中可以看出，紅土礦粉粒度范圍為3-300µm，并且主要集中在20-160µm之間，其中小于200目的礦粉約占礦粉總質(zhì)量的60%。
1.2 還原劑。實驗中所用到的還原劑有兩種，分別為陽泉無煙煤和神木煙煤，煤粉在配入紅土礦粉之前，先放于恒溫干燥箱中烘干，脫除其自由水，再破碎磨細(xì)到指定粒度。
1.3 熔劑。由于礦粉含有一定的硫，當(dāng)加入煤粉時，也會帶入部分的硫，為了后續(xù)工序脫硫過程的順利進(jìn)行以及調(diào)節(jié)渣成分的要求，需要配入一定量的熔劑，在這里我們選用CaO作為熔劑。
1.4 粘結(jié)劑。為了使壓球過程順利進(jìn)行、提高球團(tuán)的強(qiáng)度，通常需要向混合料中加入一定量的粘結(jié)劑。粘結(jié)劑我們選用的是膨潤土。
2. 實驗方案
將紅土鎳礦在恒溫干燥箱中烘干，充分脫除其中的自由水，破碎、磨細(xì)至適宜的粒度。還原劑烘干后經(jīng)密封制樣機(jī)破碎，再用不同粒級的篩子進(jìn)行篩分，可分別得到粒級為37.5-75µm，75-150µm和150-300µm的煤粉。根據(jù)預(yù)先指定的方案分別秤取一定量的紅土鎳礦、還原劑、熔劑、粘結(jié)劑和水，加入混碾機(jī)中，經(jīng)充分混勻后，送入對輥壓球機(jī)，壓制成40mmx25mmx20mm的橢圓形球團(tuán)。對球團(tuán)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和落下強(qiáng)度檢測。 落下強(qiáng)度檢測是將球團(tuán)置于1.0m的高處，使其自由落到10mm厚的鋼板上，測得球團(tuán)破裂時的落下次數(shù)，分別測定10個球團(tuán)，從中取得落下次數(shù)的平均值作為球團(tuán)的落下強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度檢測是將球團(tuán)置于壓力測試機(jī)上，緩慢進(jìn)行加壓，測得球團(tuán)破裂時的壓力值，分別測定10個球團(tuán)，取得壓力的平均值作為抗壓強(qiáng)度。
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