紅土鎳礦電爐冶煉工藝低鈣渣系性質(zhì)研究.pdf

1、世界陸基鎳資源有硫化鎳礦和紅土鎳礦,隨著高品位硫化鎳礦資源的枯竭,紅土鎳礦的利用日益得到廣泛的重視。目前工業(yè)上成熟的紅土礦冶煉工藝是回轉(zhuǎn)窯預還原和電爐熔煉工藝(RK-EF),由于紅土鎳礦中SiO2的含量較高,為了提高爐渣的流動性和改善脫硫能力,經(jīng)常配入一定量的生石灰,這導致熔煉過程渣量增大,電爐有效容積減少,最終降低電爐的利用系數(shù),且增加了冶煉電耗。采用不加石灰或少加石灰冶煉可以大幅度降低渣量,提高電爐的利用系數(shù),但是有可能引起爐渣粘度

2、的增加和熔化性溫度的提高;如果在這種情況下,采用部分還原的方式,通過提高爐渣中的FeO含量達到降低粘度和改善脫硫效率的目的,理論上是可行的。因此,本文以紅土鎳礦電爐冶煉工藝的低鈣爐渣渣系為對象,通過開展爐渣粘度實驗研究、爐渣結(jié)構(gòu)的紅外和拉曼分析、元素在渣鐵間分配規(guī)律和爐渣對耐火材料侵蝕的研究,得到以下的主要結(jié)論：
　?、磐粶囟认码S著堿度的升高爐渣的粘度降低,爐渣粘度急劇變化的―拐點”出現(xiàn)在1500℃附近。1550℃時MgO/Si

3、O2堿度由0.6升高為1.0,粘度由15.01P降低為3.98P,粘流活化能在(2.88~4.73)×105J/mol范圍內(nèi)波動;隨著FeO含量的增加爐渣粘度降低, FeO含量為15％、20％和25％、溫度在1490℃以上爐渣的粘度在1.8~4.5P范圍內(nèi)且爐渣粘度相差不大,粘流活化能隨FeO含量增加而降低,由5.30×105J/mol到3.25×105J/mol。
　?、茟眉t外光譜和拉曼光譜分析發(fā)現(xiàn),隨著爐渣中堿度升高或 Fe

4、O含量增加,復雜三維空間架狀結(jié)構(gòu)的Q3相對含量降低明顯,且 Q3減少越多粘度降低越大, Q1增加明顯、單體結(jié)構(gòu)的Q0含量變化不規(guī)律,環(huán)狀結(jié)構(gòu)的Q2呈增加或增加后又降低趨于不變。爐渣粘度的減少表現(xiàn)在紅外峰由圓滑峰向尖銳峰發(fā)展,且粘度越小越尖銳。
　?、翘骄苛?550℃爐渣中不同堿度和不同F(xiàn)eO含量對Ni、S、P在渣金中的分配的影響規(guī)律。研究表明,堿度的增加同時提高了爐渣的脫硫、脫磷能力,但Ni在渣中含量維持在0.01％左右。堿度由0

5、.6升高為1.0,爐渣中S含量由0.017％增加到0.069％,而P由0.004％升高到0.012％。渣中FeO由5％升高到25％,爐渣硫容量大幅下降,由0.078％降低為0.043％,渣中的磷由0.017％提升為0.023％,渣中Ni的含量大幅增加。
　?、冗M行了爐渣對氧化鎂耐火材料的侵蝕實驗,實驗結(jié)果表明隨著堿度0.6、0.8和1.0升高對耐材侵蝕量分別為4.84mm、3.00mm和2.58mm,FeO含量由5％、15％和25