镍还原渣型原理

镍还原渣型原理

4。

1镍铁还原得热力学原理4。

:+==+4-2+=2+4-22生成物与得相对比例取决于——体系得平衡,22依据布多尔反应,+,=20,及常压下得平衡浓度与2温度得关系,当温度低于1000℃时,碳得气化反应平衡成分中、共存,反应4—、4—2同时存在,即与反应生成、2与。

2在高温下1000℃—-体系中几乎全部转变为22,因此高温下反应4-2基本上不存在,固体碳还原得反应实际上可视为间接还原反应4-3与布多尔反应4-4得组合,即:+=+4-320+=24-42+=+4-式4—得△==244400-336。

4,常压=101千帕时还原得开头温度=244400=726。

5453。

5℃〈1开头000℃。

铁氧化物及硅酸盐等简单化合物中氧化镍得还原可视为由简单化合物离解与简洁氧化物还原两个反应组成,由于比简洁氧化物还原多一个简单化合物得离解反应,因而要困难。

,存在、、等多价化合物,依据2334逐级反应得原则,其还原过程应为:当〈570℃,0023343+=2+4-523346+=4+4—623342+4=3+44—734+2=3+24-8342当570℃23343+=2+4-523346+=4+4-623342+=3+4-9342+=6+4-10342+=+4-112+=2+4-122每种铁氧化物得还原过程都同时产生与,与得相对22比例取决于布多尔反应。

将铁氧化物还原得热力学平衡图与常压下得布多尔曲线叠加,得常压下铁氧化物固体碳还原得热力学平衡图,如图4-1所示。

从图4—1可知,常压下,布多尔反应得平衡曲线与0间接还原平衡线34交于点,点对应得温度约为675℃,即在675℃时,反应4-5,4-6与布多尔反应保持平衡,当温度低于675℃时0稳34定,高于675℃则为稳定。

进一步上升温度,布多尔反应得平衡曲线与间接还原反应得平衡线交于点,点对应得温度为737℃,说明在温度737℃时,反应4—7,4-8及布多尔反应保持平衡,温度低于737℃时为实际为稳定,高于737℃则为稳定、矿石中,有些铁氧化物就是以简单氧化物得形式存在,如2,它们得分解压低,稳定性比以简洁氧化物存在时要高,因此只能在4较高温度下被还原、它们还原反应得△可由简洁氧化物得直接还原反应与简单氧化物得离解反应组合得出。

例如,对于硅酸铁得还原,+2=2+20+04-13242可由以下两个反应得组合得出:2+2=2+2△=317940-4-14=2+△=36200—4-150+2=2+2+0△=354140-342421、594-13通过计算可得,及得还原开头温度分别为992与241037。

可见,简单氧化铁比简洁氧化铁难还原。

在冶炼中,可通过添加剂得作用,促使简单氧化物分解,提高主要金属氧化物得活度,以降低其还原开头温度。

如往中加入,由于能取代中得,使2424之成为自由状得,从而易于被还原。

+2=2+0△=825932424+4—162+2=2+2△=317940-4-140+2+2=2+0+20△=235347—4-17=235347310、71==757开头可见,由于得加入,得开头还原温度1037可24下降到757、渣型选择冶金炉渣通常由多种化合物组成,就是一个极为简单得体系。

对于冶炼来说,渣与金属得分别就是靠渣一金属间热量及质量得交换而实现得,炉渣就是打算金属成品最终成分及熔炼温度得关键因素。

炉渣得主要作用有:可通过调整炉渣得成分、性质与数量,来掌握各元素得氧化还原反应过程,如镍得还原、铁得还原等;2分别或汲取杂质,除去粗金属中有害于金属产品性能得杂质,如脱硫、脱磷等;3掩盖在合金上层,可削减热损失并防止合金汲取气体;4好得炉渣能减轻冶炼产物对炉衬得冲刷与侵蚀,延长炉衬寿命。

炉渣得物理性质中,熔化温度、粘度、密度、碱度与渣量对冶炼操作有较大得影响。

熔化温度。

火法冶炼过程中要求炉渣具有适当得熔化温度,既不行过高也不能过低。

假如熔化温度过高,渣过分难熔,在炉内只能呈半熔融、半流淌得状态,会造成渣一金属难以分别,得到得金属产品不合格;熔化温度也不行过低,以维持熔分及炉内适当得高温,以保证炉况得顺行、粘度、炉渣粘度直接关系到炉渣流淌性得好坏,影响炉渣脱除杂质得力量,粘度低、流淌性好得炉渣有利于杂质得集中,促进除杂反应;炉渣粘度还影响炉衬寿命,粘度高得炉渣在炉内简单形成渣皮,起爱护炉衬得作用;而粘度过低、流淌性太好得炉渣冲刷炉衬,造成炉衬侵蚀损毁,缩短炉衬寿命、密度。

火法冶炼过程中炉渣与金属能否分别,很重要得一项指标就就是两者密度得差别,渣有较小得密度,才能使熔融态得金属与渣因重力作用而分别。

碱度。

渣保持适当得碱度才能减轻对炉衬得侵蚀并具有较强得脱硫、脱磷力量、渣量。

合适得渣量可以保证硫、磷与夹杂物得去除,以获得所需得合金成分,但渣量过大时,热量与金属得损失也增大。

因此,炉渣在保证冶炼操作得顺当进行,冶炼金属熔体得成分与质量,金属得回收率以及冶炼得各项技术经济指标等方面都起了打算性得作用,渣型得选择对镍铁得还原熔炼具有特别重要得意义。

由于大部分炉渣中常见得氧化物都有很高得熔点,冶炼温度下,这些氧化物很难熔化,因此,为了优化渣得性能,一方面可以加入肯定得熔剂造渣,使矿石中得酸性脉石、焦粉中得灰分等相互作用形成熔点低于原氧化物熔点得简单化合物,降低炉渣得熔点并使炉渣具有良好得流淌性,从而易于实现金属相与渣相得分别,提高金属回收率另一方面,可通过添加剂得作用,促使简单氧化物分解,提高主要金属氧化物得活度,以降低其开头还原得温度。

由化学成分分析可知,试验所用红土镍矿含0:高达40。

212%,%,只有0、75%,炉渣得自然碱度低,粘度大,对于金属与渣得分别与金属回收率得提高非常不利,需往炉料中加入石灰石作为熔剂造渣,增加渣中所必需得成分氧化钙,降低渣得熔化温度,降低粘度,增加碱度,还可削减渣得比重,这对熔炼操作很有价值,由于炉渣可以在更低得温度下保持良好得流淌性。

依据炉料组成,选择-—0三元系渣型,-2-0三元系相图如图4-3所示。

2依据试验设计,红土镍矿中