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氧化镍矿生产球团试验研究

作　者: 丁学锁
导　师: 杨双平
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 氧化镍矿球团膨润土碱度冶金性能
分类号: TF046.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着中国不锈钢产业的快速发展以及国内硫化镍矿的日渐匮乏,加之我国氧化镍矿资源储量较少,使得我国从国外进口氧化镍矿的数量逐年增加。我国镍矿处理工艺一直以来是针对于硫化镍矿,对氧化镍矿的湿法处理工艺研究尚不成熟,同时,氧化镍矿在化学成分以及矿物学组成上的差异也导致了其在处理工艺上的差异性。因此,目前国内企业对进口氧化镍矿的处理主要是采用电炉熔炼或高炉冶炼生产镍铁。从冶金性能上来讲,球团矿作为一种理想的冶金炉料广泛应用于高炉冶炼和电炉熔炼。本文以一种进口氧化镍矿(Ni 1.55％、TFe 36.31％、MgO 9.30％、SiO2 15.87％)作为原料生产球团矿。研究的主要内容包括氧化镍矿成球性能、膨润土配比对球团质量影响以及碱度(R=(MgO+CaO)／SiO2)对球团理化性能的影响。通过试验研究、理论分析的方法确定氧化镍矿生产球团的最佳工艺参数及适宜的碱度,并得出了以下主要结论：(1)氧化镍矿可以在较粗的粒度组成下(-180目55.8%、-200目34.6%、-300目11.6%)成功实现造球,且生球具有良好的性能：落下强度大于20次／0.5m,抗压强度接近14N／个,爆裂温度超过450℃；(2)氧化镍矿具有较强的亲水性,其最大分子水含量和最大毛细水含量分别达到22.53%、54.02%。因此,氧化镍矿球团的最佳原料湿度高达23-24%,适宜的造球时间为30min；(3)膨润土配入量对氧化镍矿生球性能的影响不明显。当膨润土配入量从0%提高到2%时,单个球团强度亦从645.9N增加到946.9N,但氧化镍矿球团强度仍属较低。考虑到当球团碱度提高时,生球在焙烧阶段易产生低熔点粘结相从而使单个球团强度达到1200N。因此,利用氧化镍矿生产球团时无需添加膨润土；(4)在氧化镍矿中添加生石灰以提高球团碱度对生球质量影响较小,但球团强度和冶金性能均有所提高。当将氧化镍矿球团从初始碱度0.60提高到1.10时：生球最佳焙烧温度由1300℃降低至1250℃,高温焙烧时间从60min下降到30min,单个球团强度也从645.9N增加到1256.9N；同时,还原粉化指数(RDI+3.15)从96.44%增加到99.57%,还原膨胀指数(RSI)从5.38%降低至4.14%,还原度(RI)从90.3%提高到94.1%。但软化开始温度有所降低,从1177℃降至1126℃,软化区间亦从44℃减少到31℃。因此,本次氧化镍矿球团试验确定的合适球团碱度为1.10。

全文目录

摘要  3-5
AbstraCt  5-10
1 绪论  10-28
  1.1 镍的基本性质及利用现状  10-12
    1.1.1 镍及其化合物的物理化学性质  10
    1.1.2 镍的用途、生产及消费量  10-12
  1.2 世界镍矿资源及利用现状  12-18
    1.2.1 世界硫化镍矿资源及利用现状  13-15
    1.2.2 世界氧化镍矿资源及利用现状  15-18
  1.3 氧化镍矿的冶炼工艺概述  18-22
    1.3.1 氧化镍矿的火法处理工艺  18-20
    1.3.2 氧化镍矿的湿法处理工艺  20-21
    1.3.3 氧化镍矿的其他处理工艺  21-22
  1.4 我国镍矿资源及利用现状  22-24
    1.4.1 我国镍资源分布概况  22-23
    1.4.2 我国镍资源利用现状  23-24
  1.5 球团的概念、分类及应用  24-25
    1.5.1 球团的概念  24
    1.5.2 球团的分类  24-25
    1.5.3 球团的应用  25
  1.6 国内外球团的生产及利用现状  25-26
    1.6.1 国外球团的生产及利用现状  25-26
    1.6.2 我国球团的生产及利用现状  26
  1.7 本课题研究的目的、内容及创新点  26-28
    1.7.1 本课题研究的目的及内容  26-27
    1.7.2 本课题研究的创新点  27-28
2 氧化镍矿球团试验原料性能及主要设备  28-38
  2.1 氧化镍矿球团试验原料性能测定  28-35
    2.1.1 氧化镍矿性能测定  28-34
    2.1.2 试验添加剂性能测定  34-35
  2.2 氧化镍矿球团试验主要设备  35-38
    2.2.1 圆盘造球机  35
    2.2.2 生球爆裂温度测定装置  35-36
    2.2.3 生球焙烧固结装置  36
    2.2.4 球团还原粉化、膨胀及还原性能测定装置  36-38
3 氧化镍矿配加膨润土球团试验研究  38-54
  3.1 氧化镍矿配加膨润土球团试验流程及研究内容  38-39
    3.1.1 氧化镍矿配加膨润土球团试验流程  38-39
    3.1.2 氧化镍矿配加膨润土球团试验研究内容  39
  3.2 氧化镍矿成球机理研究  39-40
  3.3 原料粒度对造球过程的影响  40-42
  3.4 圆盘转速对造球过程的影响  42
  3.5 原料湿度对造球过程的影响  42-44
  3.6 造球时间对生球强度的影响  44-46
  3.7 膨润土配比对生球强度的影响  46-47
  3.8 膨润土配比对生球爆裂温度的影响  47-48
  3.9 焙烧条件对氧化镍矿球团强度的影响  48-51
    3.9.1 焙烧温度对氧化镍矿球团强度的影响  49-50
    3.9.2 高温焙烧时间对氧化镍矿球团强度的影响  50-51
  3.10 膨润土配比对氧化镍矿球团强度的影响  51-52
  3.11 本章小结  52-54
4 碱度对氧化镍矿球团性能影响的研究  54-68
  4.1 氧化镍矿球团碱度试验流程及研究内容  54-55
    4.1.1 氧化镍矿球团碱度试验流程  54-55
    4.1.2 氧化镍矿球团碱度试验研究内容  55
  4.2 碱度对氧化镍矿球团生球质量的影响  55-56
  4.3 碱度对氧化镍矿球团焙烧条件的影响  56-58
  4.4 碱度对氧化镍矿球团抗压强度的影响  58-59
  4.5 碱度对氧化镍矿球团低温粉化性能的影响  59-61
  4.6 碱度对氧化镍矿球团膨胀性能的影响  61-63
  4.7 碱度对氧化镍矿球团还原性能的影响  63-65
  4.8 碱度对氧化镍矿球团软化性能的影响  65-66
  4.9 本章小结  66-68
5 结论与建议  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-76
硕士研究生阶段发表论文  76

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