紅土鎳礦真空熱還原綜合利用技術(shù)研究

紅土鎳礦真空熱還原綜合利用技術(shù)研究第一頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

2內(nèi)容提綱一、實(shí)驗(yàn)室簡況二、紅土鎳礦真空熱還原技術(shù)研究2013-9-26第二頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

31979年，昆明理工大學(xué)真空冶金及材料研究所2004年8月，云南省有色金屬真空冶金重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2005年12月，國家發(fā)展和改革委員會批準(zhǔn)建設(shè)“真空冶金國家工程實(shí)驗(yàn)室”

2006年10月，真空冶金國家工程實(shí)驗(yàn)室授牌

一、實(shí)驗(yàn)室簡況——發(fā)展歷史

我國“十一五”科技創(chuàng)新平臺建設(shè)中首批啟動的3家工程實(shí)驗(yàn)室之一，也是我國首個依托高等學(xué)校建設(shè)的國家工程實(shí)驗(yàn)室。

2013-9-26第三頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

4一、實(shí)驗(yàn)室簡況——現(xiàn)狀實(shí)驗(yàn)室總面積:5970m22013-9-26第四頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

5實(shí)驗(yàn)室目前有固定人員29人其中：中國工程院院士1人，教授，副教授15人，博士生導(dǎo)師4人，具有博士學(xué)位的14人。國家百千萬人才計(jì)劃1人；教育部新世紀(jì)人才1人；國家特殊津貼享有者2人；云南省中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人及后備人才3人；年齡結(jié)構(gòu)職稱結(jié)構(gòu)一、實(shí)驗(yàn)室簡況——現(xiàn)狀2013-9-26第五頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

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1929年生，中國工程院院士，昆明理工大學(xué)教授。我國著名的有色金屬材料真空冶金專家和學(xué)者，有突出貢獻(xiàn)的專家，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家，云南省勞模，全國“五一”勞動獎?wù)芦@得者，“有色金屬冶金”國家級重點(diǎn)學(xué)科帶頭人。

一、實(shí)驗(yàn)室簡況—學(xué)術(shù)帶頭人主任：戴永年院士副主任：楊斌教授馬文會教授劉大春教授2013-9-26第六頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

7稀散金屬的提取、提純示范平臺；金屬二次資源真空處理與回收示范平臺；高純有色金屬真空制備示范平臺；改造提升傳統(tǒng)冶金生產(chǎn)工藝研發(fā)平臺；新能源、新材料研發(fā)平臺；配套分析檢測平臺。一、實(shí)驗(yàn)室概況-研究平臺2013-9-26第七頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

8以6個平臺為支撐，形成了5個特色研究方向有色金屬二次資源的真空處理與回收利用2稀有稀散金屬的真空提取與提純1

有色金屬真空冶金新工藝43高純金屬及新材料的真空制備

新能源、新材料的制備5形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)可供產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)二、實(shí)驗(yàn)室概況-研究方向2013-9-26第八頁，共25頁。2022/10/25NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

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獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項(xiàng)，建所以來國家獎勵達(dá)4項(xiàng)；獲省部級科技獎勵一等、二等共9項(xiàng)；發(fā)表論文180余篇，其中被SCI或EI收錄90余篇；出版專著、教材和書籍共6部；獲得國家授權(quán)專利23項(xiàng)，新申請國家專利53項(xiàng)；在研項(xiàng)目41項(xiàng)。近五年來取得的成績第九頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

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已擁有輝光放電質(zhì)譜儀（GD-Mass）、真空熱重分析儀、原子力顯微鏡、原子吸收、極譜儀、比表面測定儀、激光粒度分析儀、Zeta電位測定儀、電化學(xué)工作站、勺子壽命測定儀等一批先進(jìn)的分析測試手段，可承擔(dān)高純金屬檢測、有色金屬化學(xué)分析、有色金屬材料物理化學(xué)性能測試等科研服務(wù)工作。一、實(shí)驗(yàn)室配套的分析測試平臺BET測試儀GD-MS分析測試中心動力電池檢測儀2013-9-26第十頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

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實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有各型號的真空電阻爐、真空感應(yīng)熔煉爐、還擁有真空熱壓爐、真空快淬爐、真空磁懸浮熔煉爐、真空噴霧制粉爐等可用于粉末冶金、非晶材料、鈦合金材料等有色金屬新材料的研制。真空熱壓爐真空懸浮熔煉爐真空快淬爐一、實(shí)驗(yàn)設(shè)備2013-9-26第十一頁，共25頁。NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

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完成產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目10余項(xiàng)編號技術(shù)名稱應(yīng)用單位1從含銦鋅物料中綜合高效回收金屬銦和鋅宣威金沙工貿(mào)公司2從鋁鐵渣中回收鋅及富集銦湖南錫礦山冶煉廠3真空蒸餾提純金屬銦的技術(shù)及設(shè)備廣西華錫集團(tuán)來賓冶煉廠4熱鍍鋅渣中回收鋅上海寶鋼集團(tuán)公司5貴鉛真空蒸餾分離鉛鉍銀的研究湖北大冶有色金屬有限公司6真空蒸餾提純生產(chǎn)精銦的技術(shù)云南祥云飛龍公司7錫基合金真空蒸餾生產(chǎn)低鉛錫美國ECS公司8鉛錫合金深度脫鉛技術(shù)法國阿爾法公司、云錫集團(tuán)9從錫鋅合金廢料中回收鋅湖南某企業(yè)10從含銦粗鋅中綜合高效回收金屬銦和鋅的新工藝研究云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司近五年來取得的成績2013-9-26第十二頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

13褐鐵礦層：鈷含量高，鎂低，采用濕法冶金工藝回收鎳、鈷，如還原焙燒-氨浸、加壓硫酸浸出、常壓硫酸浸出、堆浸法，等等。腐殖土層：鈷含量低，鎂高，

采用火法冶金工藝回收鎳鐵，如：電爐還原鎳鐵工藝、還原硫化鎳硫工藝、還原焙燒-磁選回收鎳鐵、燒結(jié)-高爐還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵，等等。過渡層：火法或者濕法。紅土鎳礦礦層示意圖紅土鎳礦資源約占全球鎳資源的72%。紅土鎳礦冶煉工藝第十三頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

14高鎂硅紅土鎳礦還原熔煉生產(chǎn)鎳鐵是目前世界上比較流行的火法工藝，在較高溫度下控制一定的還原條件，就可以使氧化鎳完全還原成金屬，鐵部分還原，與鎳熔合成鎳鐵合金，而未被還原的硅、鎂氧化物與另一部分氧化鐵一起造渣，因此，每噸鎳鐵的生產(chǎn)都伴隨大量冶金爐渣的產(chǎn)生，且渣含鎂高，無法應(yīng)用于建材領(lǐng)域，給環(huán)境帶來沉重的負(fù)擔(dān)。

具有代表性的火法工藝有回轉(zhuǎn)窯—電爐還原熔煉工藝、鼓風(fēng)爐冶煉鎳鐵工藝、回轉(zhuǎn)窯高溫（～1350℃）半熔融還原焙燒生產(chǎn)鎳鐵工藝。

針對以上問題，提出通過真空碳熱還原制備鎳鐵硅或鎳鐵合金，并提取金屬鎂的原創(chuàng)性工藝，解決高鎂硅紅土鎳礦中鎂的綜合利用問題。現(xiàn)有火法冶煉工藝存在的問題第十四頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

15高鎂硅紅土鎳礦分析NiMgOFeSiO2CoCrCaOAl2O31.0028.7010.5238.450.0230.230.0622.44主要礦物組成為利蛇紋石((Mg,Al)3[(Si,Fe)2O5(OH)4])、滑石（Mg3Si4O10(OH)2）、針鐵礦(Fe2O3·H2O)、石英等，由于鎳含量低于X-射線衍射的檢測限，因此在圖中未發(fā)現(xiàn)含鎳的結(jié)晶相。第十五頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

16通過600℃焙燒以后，結(jié)晶水全部被脫除，礦物分解為Fe2O3、MgO·Fe2O3、2MgO·2SiO2和2FeO·SiO2；在900℃下焙燒后，SiO2的特征衍射峰明顯減弱，其有可能聯(lián)合MgO·Fe2O3、2MgO·2SiO2和2FeO·SiO2發(fā)生分解化合反應(yīng)生成Fe2O3、2MgO·SiO2和MgO·SiO2，為礦物的還原創(chuàng)造條件.第十六頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

17真空碳熱還原反應(yīng)的熱力學(xué)第十七頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

18工藝流程圖及設(shè)備簡圖第十八頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

19OKMgK鋼板冷凝Wt%4.4195.59At%6.5593.45冷凝物掃描電鏡分析第十九頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

20真空碳熱還原過程中鎳的直收率：99.9%鐵的直收率：99.7%渣中鎳wt%渣中鐵wt%渣中硅wt%渣中鎂wt%硅揮發(fā)率/%鎂還原率/%3.1933.542.90.5125.199.08還原爐渣化學(xué)分析第二十頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

21還原爐渣XRD分析第二十一頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

22粒度/目磁性產(chǎn)品

/%非磁產(chǎn)品

/%回收率

/%NiFeSiNiFeSiNiFeSi1403.6437.538.21.0612.3250.593.295.865.22003.940.135.40.9310.152.692.794.867.64004.1942.632.10.811.6754.892.2894.4067.9磁選后各元素的分布第二十二頁，共25頁。2013-9-26NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy

23有添加劑時各元素的分布添加劑CaO比例（%）磁性物質(zhì)中各元素含量（%）非磁性物質(zhì)中各元素含量（%）直收率FeNiSiFeNiSiFeNi1575.716.65.392.720.03863.3698.398.11070.506.482.174.050.06867.6297.798.0564.385.766.1116.490.4062.61