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红土镍矿研究开题报告 冶金与生态工程学院 李好泽 镍和镍矿 镍是一种银白色金属，具有良好的机械强度和韧性，并且在较大范围内具有抗腐蚀性，所以其被广泛的应用于不锈钢的生产。 镍矿主要分为两种类型，硫化矿和氧化矿，随着硫化矿的常年开发，其储量在逐年减少，而红土矿的开发越显重要。 氧化矿由于贴的氧化呈现红褐色，因此又称为红土镍矿。 红土镍矿简介 红土镍矿分为两类， 位于矿床上层的褐铁矿铁、镍低（﹤1.5%），硅、镁也较低，但钴含量比较高，这种矿石宜采用湿法冶金工艺处理 ； 位于矿床下层的硅镁镍矿，硅、镁的含量比较高，铁含量较低、钴含量也较低，但镍的含量比较高（﹥2.0%），这种矿石宜采用火法冶金工艺处理 。 红土镍矿的湿法冶金工艺 还原焙烧-氨浸工艺（RRAL） 首先通过还原焙烧，使镍、钴和部分铁还原成合金，然后再经过多级逆流氨浸，浸出液经硫化沉淀，沉淀母液再除铁、蒸氨，产出碱式硫酸镍，碱式硫酸镍再经煅烧转化成氧化镍，也可以经还原生产镍粉 。 缺点：Ni、CO回收率低，新建镍厂已不再选用此法。 红土镍矿的湿法冶金工艺 硫酸加压酸浸工艺（HPAL) 在250～270℃，4-5MPa的高温高压条件下，用稀硫酸将镍、钴等有价金属与铁、铝矿物一起溶解，在随后的反应中，控制一定的pH值等条件，使铁、铝和硅等杂质元素水解进入渣中，镍、钴选择性进入溶液。浸出液用硫化氢还原中和,沉淀，产出高质量的镍钴硫化物。镍钴硫化物通过传统的精炼工艺配套产出最终产品。 优点：Ni、CO浸出率高 缺点：酸耗大，污染环境，不适合含镁高的腐殖土矿。 红土镍矿的湿法冶金工艺 其他湿法工艺 研究人员们对氨浸和酸浸工艺进行了改进，氨浸后连续萃取，提高了回收率，高压酸浸（HPAL)与常压浸出（AL）相结合，发明了HPAL-AL工艺。 堆浸法 微波烧结-加压浸出法 氯化离析-氨浸法 生物浸出法 红土镍矿的火法工艺 镍锍工艺 镍铁工艺 回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼法 镍铁工艺的理论基础 回转窑直接还原法-大江山法 镍锍工艺 还原硫化熔炼的硫化剂可选择黄铁矿、石膏、硫磺和含硫的镍原料。生产镍锍工艺的产品经吹炼得到高镍锍 回转窑直接还原-电炉熔炼法（RKEF) 将红土矿矿石破碎到50-150um，含水约30％的红土镍矿经回转窑在700-900℃干燥脱水和预还原处理后，再送入矿热电炉，在约1550～1600℃的高温下还原熔炼产出含镍10％的镍铁再经转炉进一步精炼富集至20％以上出售，供生产不锈钢 优点：工艺适用性强，流程简单，Ni回收率高 缺点：能耗过高，不适合处理Ni品位低的褐铁矿 回转窑直接还原-电炉熔炼法（RKEF) 控制配碳量和提高二次人炉电压，控制电极下插深度，防止炉底侵蚀。 控制好渣型，尤其是渣中的FeO含量，其既影响渣的导电性，又影响渣的熔点，最终影响镍的回收率。 镍矿在人炉前需要预先经过干燥脱水，在干燥和预热时控制好配碳量和水分，有利于减少翻渣事故发生，同时也有利于因翻渣引起的电极事故。 电极压放时，要慢放、少放；有条件的也可改用炭素电极或石墨电极。 加强冶炼操作，勤观查，勤调节。 镍铁工艺的理论基础 红土镍矿预还原焙烧时发生的反应 C+CO2=2CO↑ ΔGΘ=166550-171T J／mol (1) NiO+C=Ni+CO↑ ΔGΘ=134610-17908T J／mol (2) NiO+CO=Ni+CO2↑ ΔGΘ=-40590-0.42T J／tool (3) 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2↑ ΔGΘ=-52195.1-41.05T J／mol (4) Fe3O4+CO=3FeO+CO22↑ ΔGΘ=35120-4155T J／mol (5) FeO+CO=Fe+CO22↑ ΔGΘ=-17500+21O0T J／mol (6) 镍铁工艺的理论基础 固体碳和CO2发生反应，吸收大量热，产生的CO参与红土矿的间接还原，消耗的是C不是CO。这是目前公认的固体碳还原氧化铁的二步还原机理，它同样适合于本次实验中红土矿的预还原过程 。 从热力学上讲，当预还原温度控制在680-710℃时，可以满足红土矿中的NiO被还原成金属镍，其中铁以FeO的稳定态存在，利用磁选方法分离镍。但实际操作中很难达到这种理论情况，红土镍矿中绝大部分氧化物是以复杂氧化物的形式存在，如Fe2SiO4，它的分解压低，稳定性比以简单氧化物存在时要高，用物理分选的方法也很难将镍和铁分离开，只能在高温下还原。 回转窑直接还原法-大江山法 熔炼方法是简单的, 预处理步骤是将原料