[发明专利]一种红土镍矿干燥和预还原过程评价方法

说明书

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+CO_2(g)         ?G^Θ_T=-52130-41.0T            (1)

NiO+CO_(g)=Ni+CO_2(g)               ?G^Θ_T=-48298+1.67T            (2)

Fe₃O₄+CO_(g)=3FeO+CO_2(g) (T>843K)   ?G^Θ_T=35380-40.16T            (3)

1/4Fe₃O₄+CO_(g)=3/4Fe+CO_2(g) (T<843K)   ?G^Θ_T=-1030+2.96T          (4)

FeO+CO=Fe+CO_2(g)                 ?G^Θ_T=-13160+17.2T            (5)

C+CO₂=2CO_(g)                     ?G^Θ_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。