DOC《镍渣直接还原提铁及同时制备胶凝材料的研究》

镍渣直接还原提铁及同时制备胶凝材料的研究 李小明,谢庚,赵俊学,崔雅茹 (西安建筑科技大学 冶金工程学院,西安 710055) 摘要:通过控制温度和配比,使镍渣经过一次焙烧反应后同时生成还原铁与胶凝性物质硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S).

考察了配碳量、还原温度、还原时间、氧化钙加入量及升温方式对试验的影响.结果表明,先在1

000 ℃还原40 min,然后在1

480 ℃还原90 min的两段法升温法可以同时生成铁单质和胶凝物质,镍渣中铁回收率为72%,生成的胶凝材料含55%的C3S. 关键词:镍渣;

直接还原;

胶凝材料 中图分类号:X758,TF111 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2015)12-0000-00 Study on Simultaneous Production of Reduced Iron and Bonding Component from Nickel Slag LI Xiao-ming, XIE Geng, ZHAO Jun-xue, CUI Ya-ru (School of Metallurgical Engineering, Xi'

an University of Architecture and Technology, Xi'

an 710055, China) Abstract:Direct reduction iron and bonding component such as tricalcium silicate (C3S) and dicalcium silicate (C2S) were simultaneously produced from nickel slag by controlling reaction temperature and matching. The effects of carbon dosage, reduction temperature, reduction time, calcium oxide addition, and heating model on experiments were investigated. The results show that iron and cementing material (C3S and C2S) can be simultaneously produced by two-stage heating model, i.e., when reduced at

1 000 ℃ for

40 min firstly and then reduced at

1 480 ℃ for

90 min. Iron recovery rate is 72%, and C3S in cementing material is 55%. Key words:nickel slag;

direct reduction;

cementing material 镍渣是闪速炉或富氧顶吹炉冶炼镍过程副产的炉渣.每生产1 t镍排出6~16 t镍渣,国内堆存的镍渣约4 000万t,每年新增约200万t.镍渣中含SiO2 32%~36%,Fe 40%~45%,MgO 1%~11%,CaO 1%~3%,并含少量的镍、铜、钛、铬等.镍渣的合理开发利用既是二次资源利用的要求,也有环保、经济及社会效益. 已有学者针对镍渣开展了提铁、回收硅钙合金、生产微晶玻璃、制备填充材料、生产建筑材料等方面的研究,但由于技术、成本、能耗、消纳量、社会认可度等原因,镍渣仍然未得到有效利用[1-11].本文提出在镍渣还原提铁的同时,将脉石成分协同转换为胶凝物质的思路,以综合利用镍渣中的各种组分,满足绿色冶金及资源综合利用要求. 1试验材料 试验所用镍渣为某企业闪速炉水淬渣,成分(%):Fe2O3 49.

28、SiO2 32.

89、MgO 7.

92、CaO 3.

37、Al2O3 2.

27、Cr2O3 0.

17、CuO 0.

16、NiO 0.

12、TiO2 0.12.渣的物相测试结果表明,镍渣由正硅酸铁和玻璃态物质组成.渣中的铁主要是以FeO・SiO2存在.试验所用辅料有碳粉、分析纯氧化钙和氧化铝等.加入氧化钙是为了置换正硅酸铁中的FeO,促进还原提铁反应更易进行,同时也是生成硅酸三钙(C3S)等胶凝性组分的原料需要;

加入碳粉作为还原剂确保镍渣中铁、镍等金属组分的还原;

加入氧化铝是为保证胶凝组分的需要.

2 连续升温试验 2.1 试验步骤 1)将镍渣破碎至-0.074 mm,称取适量按给定的碱度配入氧化钙,并按给定的配碳量配入碳粉,将混合料在球磨机中混合后分组,分别置于不同的刚玉坩埚中并编号;

2)将坩埚放入箱式电阻炉中,设定温度和保温时间开始升温并还原;

3)反应时间到达后,根据需要进行炉冷,或给定的高温取出放置于铁板上风冷或水冷,待物料冷却至室温后取出、称重后破碎至-0.074 mm,进行成分及物相分析. 收稿日期:2015-06-25 基金项目:陕西省教育厅科研计划项目(2013JK0872);