CN103343240A - 一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法 - Google Patents
一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103343240A CN103343240A CN201310281143XA CN201310281143A CN103343240A CN 103343240 A CN103343240 A CN 103343240A CN 201310281143X A CN201310281143X A CN 201310281143XA CN 201310281143 A CN201310281143 A CN 201310281143A CN 103343240 A CN103343240 A CN 103343240A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel ore
- red soil
- soil nickel
- laterite
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 37
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 16
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 claims description 8
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 claims description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 3
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 abstract 2
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 abstract 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 abstract 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 229910001710 laterite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011504 laterite Substances 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000863 Ferronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001417490 Sillaginidae Species 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，属于冶金技术领域。通过将红土镍矿破碎并筛分，再按比例加入碳质还原剂，待两者混合均匀后进行压片；筛取片状物，再在升温速率为5～30℃/min下加热至900～1000℃，同时通入流量为0.2～1L/min的惰性保护气体，反应产生的烟气经冷却后进行红外气体分析得到烟气中CO/CO2的含量，并计算物料失重量。本发明具有的有益效果和优点是：充分利用热重分析和红外气体分析仪联合测试物料的失重及尾气中CO/CO2含量随温度及时间的变化，提供了红土镍矿预还原过程的评价方法；评价红土镍矿的预还原的程度，指导电炉熔炼过程，使生产过程更高效，低耗。
Description
技术领域
本发明提供一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，属于冶金技术领域。
背景技术
红土镍矿可分为褐铁矿型和硅镁镍矿型两种，其冶炼常见工艺有火法、湿法和火湿法结合三种。火法工艺按其熔炼及产出产品的不同，主要有电炉或鼓风炉还原熔炼生产镍铁、电炉或鼓风炉加硫化剂进行硫化熔炼生产镍锍两个工艺。目前在工业应用方面，国内外冶炼最常用的火法工艺为回转窑-电炉。使用回转窑的目的一方面对红土镍矿进行干燥，除去红土镍矿中的大量物理水和化学水，另一方面完成对红土镍矿的预还原。
在有碳质还原剂存在的情况下，红土镍矿中铁、镍氧化物被CO还原的反应如下：
3Fe2O3+CO(g)=2Fe3O4+CO2(g) ?GΘ T=-52130-41.0T (1)
NiO+CO(g)=Ni+CO2(g) ?GΘ T=-48298+1.67T (2)
Fe3O4+CO(g)=3FeO+CO2(g) (T>843K) ?GΘ T=35380-40.16T (3)
1/4Fe3O4+CO(g)=3/4Fe+CO2(g) (T<843K) ?GΘ T=-1030+2.96T (4)
FeO+CO=Fe+CO2(g) ?GΘ T=-13160+17.2T (5)
C+CO2=2CO(g) ?GΘ T=170700-174.5T (6)
如图1表明，NiO比Fe3O4、FeO和Fe2O3等铁氧化物更易还原，在还原气氛下，镍物相是最优先被碳还原的，其次是氧化铁的还原，产物气为CO和CO2的混合气。因此，可以通过CO/CO2含量的变化，可以获知镍、铁元素相被还原的程度。
目前红土镍矿的干燥和预还原技术比较独立和单一，而且存在能耗高和效率低的问题。而红土镍矿干燥和预还原过程评价方法能够通过测量系统中物料失重变化及尾气CO/CO2含量，获知红土镍矿的干燥过程和预还原反应的程度，从而能够指导红土镍矿的干燥和预还原工艺过程，使生产过程更低耗高效。
发明内容
本发明利用物料失重量及烟气CO/CO2含量变化，提供一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，实现了红土镍矿的干燥和预还原程度评价情况。
本发明通过以下技术方案实现：一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，经过下列各步骤：
（1）将红土镍矿破碎并筛分，再按碳质还原剂：红土镍矿的质量比为1：6～30加入碳质还原剂，待两者混合均匀后进行压片；
（2）筛取步骤（1）所得的片状物，再在升温速率为5～30℃/min下加热至900～1000℃，同时通入流量为0.2～1L/min的惰性保护气体，反应产生的烟气经冷却后进行红外气体分析得到烟气中CO/CO2的含量，并计算物料失重量。
所述步骤（1）中的红土镍矿破碎并筛分至40～200目。
所述步骤（1）中的碳质还原剂为褐煤、无烟煤、烟煤、焦炭、碳粉中的一种或几种。
所述步骤（1）中的碳质还原剂的粒度为100～200目。
所述步骤（2）中的片状物为40～100目。
所述步骤（2）中的惰性保护气体为氮气、氩气中的一种或两种。
本发明通过热重分析和红外分析组合测定物料失重和尾气CO/CO2含量，利用物料失重及烟气CO/CO2含量变化，为红土镍矿干燥和预还原过程提供了一种高效、简单、易操作的评价方法，实现了红土镍矿的预还原程度评价情况。本发明具有的有益效果和优点是：
（1）充分利用热重分析和红外气体分析仪联合测试物料的失重及尾气中CO/CO2含量随温度及时间的变化，提供了红土镍矿预还原过程的评价方法。通过该方法分析结果可获知：
①土镍矿的不同水分（物理水和结晶水）的脱水温度和干燥效果；
②还原发生的准确温度；
③红土镍矿的预还原程度。
（2）评价红土镍矿的预还原的程度，指导电炉熔炼过程，使生产过程更高效，低耗。
附图说明
图1是固体碳直接还原铁、镍氧化物的平衡气相组成与温度的关系；
图2是实施例1热重和红外气体分析数据处理结果；
图3是实施例2热重和红外气体分析数据处理结果；
图4是实施例3热重和红外气体分析数据处理结果；
图5是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1
（1）将红土镍矿破碎并筛分至40目，再按碳质还原剂：红土镍矿的质量比为1：6加入粒度为100目的褐煤，待两者混合均匀后进行压片；
（2）筛取步骤（1）所得40目的片状物，再在升温速率为5℃/min下加热至920℃，同时通入流量为0.2L/min的氮气，反应产生的烟气经冷却后进行红外气体分析得到烟气中CO/CO2的含量，并计算物料失重量，数据如图2所示。
通过该数据结果可知，该红土矿在270℃之前可以脱完物理水，而当温度达到660℃结晶水的脱除才能结束，而镍的适宜还原温度为745℃，此时镍的预还原程度为89%。
实施例2
（1）将红土镍矿破碎并筛分至60目，再按碳质还原剂：红土镍矿的质量比为1：15加入粒度为200目的无烟煤和烟煤，待两者混合均匀后进行压片；
（2）筛取步骤（1）所得60目的片状物，再在升温速率为10℃/min下加热至900℃，同时通入流量为0.3L/min的氩气，反应产生的烟气经冷却后进行红外气体分析得到烟气中CO/CO2的含量，并计算物料失重量，数据如图3所示。
通过该数据结果可知，该红土矿在280℃之前可以脱完物理水，而当温度达到650℃结晶水的脱除才能结束，而镍的适宜还原温度为710℃，此时镍的预还原程度为85%。
实施例3
（1）将红土镍矿破碎并筛分至200目，再按碳质还原剂：红土镍矿的质量比为1： 30加入粒度为200目的焦炭和碳粉，待两者混合均匀后进行压片；
（2）筛取步骤（1）所得100目的片状物，再在升温速率为30℃/min下加热至1000℃，同时通入流量为1L/min的氮气和氩气，反应产生的烟气经冷却后进行红外气体分析得到烟气中CO/CO2的含量，并计算物料失重量，数据如图4所示。
Claims (6)
1.一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）将红土镍矿破碎并筛分，再按碳质还原剂：红土镍矿的质量比为1：6～30加入碳质还原剂，待两者混合均匀后进行压片；
（2）筛取步骤（1）所得的片状物，再在升温速率为5～30℃/min下加热至900～1000℃，同时通入流量为0.2～1L/min的惰性保护气体，反应产生的烟气经冷却后进行红外气体分析得到烟气中CO/CO2的含量，并计算物料失重量。
2.根据权利要求1所述的红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，其特征在于：所述步骤（1）中的红土镍矿破碎并筛分至40～200目。
3.根据权利要求1所述的红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，其特征在于：所述步骤（1）中的碳质还原剂为褐煤、无烟煤、烟煤、焦炭、碳粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，其特征在于：所述步骤（1）中的碳质还原剂的粒度为100～200目。
5.根据权利要求1所述的红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，其特征在于：所述步骤（2）中的片状物为40～100目。
6.根据权利要求1所述的红土镍矿干燥和预还原过程评价方法，其特征在于：所述步骤（2）中的惰性保护气体为氮气、氩气中的一种或两种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310281143XA CN103343240A (zh) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | 一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310281143XA CN103343240A (zh) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | 一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103343240A true CN103343240A (zh) | 2013-10-09 |
Family
ID=49278065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310281143XA Pending CN103343240A (zh) | 2013-07-05 | 2013-07-05 | 一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103343240A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101020958A (zh) * | 2006-12-22 | 2007-08-22 | 昆明贵金属研究所 | 一种转底炉－电炉联合法处理红土镍矿生产镍铁方法 |
| CN101555556A (zh) * | 2009-05-14 | 2009-10-14 | 紫金矿业集团股份有限公司 | 一种综合利用红土型镍矿的方法 |
-
2013
- 2013-07-05 CN CN201310281143XA patent/CN103343240A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101020958A (zh) * | 2006-12-22 | 2007-08-22 | 昆明贵金属研究所 | 一种转底炉－电炉联合法处理红土镍矿生产镍铁方法 |
| CN101555556A (zh) * | 2009-05-14 | 2009-10-14 | 紫金矿业集团股份有限公司 | 一种综合利用红土型镍矿的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 李博等: "红土镍矿的固相还原动力学", 《过程工程学报》, vol. 11, no. 05, 31 October 2011 (2011-10-31), pages 767 - 771 * |
| 罗启等: "红土镍矿真空碳热还原特性", 《真空科学与技术学报》, vol. 32, no. 11, 30 November 2012 (2012-11-30), pages 1026 - 1032 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu et al. | Magnetizing roasting mechanism and effective ore dressing process for oolitic hematite ore | |
| Luo et al. | Control of slag formation in the electric furnace smelting of ferronickel for an energy-saving production | |
| CN102839278B (zh) | 一种铁矿尾矿强磁预富集深度还原提铁方法 | |
| Zhang et al. | Effect of basicity on the structure characteristics of chromium-nickel bearing iron ore pellets | |
| Wang et al. | Preparation of ferronickel from nickel laterite via coal-based reduction followed by magnetic separation | |
| Zhang et al. | Roasting characteristics of specularite pellets with modified humic acid based (MHA) binder under different oxygen atmospheres | |
| CN103447148A (zh) | 利用微波还原含赤铁矿物料的磁选装置及磁选方法 | |
| Kowitwarangkul et al. | Reduction kinetics of self-reducing pellets of iron ore | |
| Ma et al. | Pilot-scale plant study on solid-state metalized reduction–magnetic separation for magnesium-rich nickel oxide ores | |
| CN103555930A (zh) | 高镁质贫镍红土矿还原焙烧方法 | |
| CN103954728B (zh) | 利用焦炭反应性测定装置模拟铁矿石直接还原的试验方法 | |
| Gaballah et al. | Reducibility mill scale industrial waste via coke breeze at 850-950ºC | |
| Wang et al. | Behavior of chromium in the reduction and smelting of high alumina nickel laterite in blast furnace | |
| Zhao et al. | Effects of oxidation on the microstructure and reduction of chromite pellets | |
| CN103343240A (zh) | 一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法 | |
| Han et al. | Reduction behavior of boron-bearing iron concentrates by bituminous coal and its magnetic separation | |
| El-Hussiny et al. | Pelletization and Reduction of Egyptian Low Grade Manganese Ore Pellets via Hydrogen at 750-950ºC | |
| CN104388620B (zh) | 一种用磁场强化含铁粉料内配碳球团直接还原的方法 | |
| WANG et al. | Research on magnetic properties of oolitic hematite roasted by suspension roasting furnace | |
| Biswas et al. | Kinetic studies on the reduction of iron ore nuggets by devolatilization of lean-grade coal | |
| El-Hussiny et al. | Study on reducing briquettes of El-Dekhaila iron oxide waste by hydrogen gas | |
| Petrus et al. | Kinetics study of carbon raiser on the reduction of nickel laterite from Pomalaa, Southeast Sulawesi | |
| Kawigraha et al. | Thermogravimetric analysis of the reduction of iron ore with hydroxyl content | |
| Keskinkilic et al. | Study of Certain Parameters in Laboratory-Scale Prereduction of Sivrihisar Laterite Ores of Turkey | |
| Li et al. | Improvement of strength of carbon-bearing pellets containing magnesium oxide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20131009 |