镍冶金概述与镍铁冶炼用原材料

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,1,/2,2,镍冶金概述与冶炼用原材料,报告单位：技术部 技术一课,报 告 人：陈锦辉 制成工程师,报告日期：,2012.6.20,2,/2,2,大 纲,1.,镍矿资源概述,1.1,镍矿资源类型与分布,1.2,世界主要产镍国与储量,2.,镍的性质与消费,1.2,镍的性质与用途,1.3,镍的市场消费结构,3.,金属氧化还原基本理论,3.1,氧化还原热力学,3.2,氧化还原动力学,4.,金属挥发,4.1,金属挥发作用与影响,4.2,金属挥发之衡量参考,4.3,Dalton,的经验式,5.,镍铁冶炼用原材料,5.1,原材料分类,5.2,主炉料,5.3,冶金辅料,6.,结论,3,/,28,1.1,镍矿资源类型与分布,镍矿,硫化镍矿,氧化镍矿,深海底含镍锰结核,镍矿类型：,镍矿分布：,类型,分布,储量,/,亿吨,平均镍含量,镍储量,/,亿吨,硫化镍矿,亚欧非,和大洋洲、北美洲,105,0.58,0.62,红土镍矿,主要分布在赤道南北,30,度内,126,1.28,1.6,深海底含镍锰结核,各大洋底部,估计,30000,1.37%,411,4,/28,深海底含镍锰结核,硫化镍矿,红土镍矿,1.1,镍矿资源类型与分布,5,/2,2,1.1,镍矿资源类型与分布,氧化镍矿,镁质硅酸盐型,褐铁矿型,中间型,氧化镍矿的三种类型：,类型,成分,适合冶炼类型,镁质硅酸盐型,A:,Fe 8%-12%,SiO,2,40%-48%,MgO 25%-35%,火法,褐铁矿型,Fe30%,B1:SiO,2,25%,湿法,中间型,Fe 12%-25%,C1:MgO 20%-35%,C2:MgO 10%-25%,湿法、火法,氧化镍矿成分差异及冶炼类型：,6,/2,2,1.,镍矿资源概述,国家,可靠储量,/kt,估计储量,/kt,新喀里多尼亚,14000,15000,加拿大,8200,8500,俄罗斯,8000,8100,菲律宾,5500,5600,澳大利亚,5200,5600,古巴,3200,3400,美国,多为伴生,2700,印度尼西亚,2300,2500,希腊,2100,2400,注：未计入锰结核资源,1.2,世界主要产镍国及储量,7,/2,2,2.1,镍的性质与用途,银白色金属，第,族元素，原子序数,28,，,原子量,58.69,，熔点,1455,，沸点,2730,，具磁性。,不易生锈，抵抗苛性碱腐蚀，空气中形成,NiO,薄膜，,高温性能好，,700800,不氧化，化学性能稳定。,自然界镍的三种基本形态：,镍的性质：,氧化物,硫化物,砷化物,Ni,2,O,3,NiO,Ni,3,O,4,氧化物,硫化物,砷化物,Ni,2,O,3,NiO,Ni,3,O,4,400500,继续升温,8,/2,2,2.2,镍的市场消费结构,国际上镍用于生产不锈钢上占总消费的,65%,，中国在,07,到,09,年不锈钢的镍消费比例逐年上涨。,年份,国别,消费结构,/%,不锈钢,电池,电镀,合金及铸造,有色金属及合金,化学品,其他,2007,国际,65,8,12,5,10,2007,中国,51.3,8.4,26,8.5,5.8,2008,中国,69,5,15,8,3,2009,中国,77,4,10,7,2,9,/2,2,3.1,氧化还原热力学,G,：生成吉布斯自由能（标准摩尔生成吉布斯自由能）,指定温度及标准压力下，稳定单质生成,1mol,某物质时的吉布斯自由能变量。,（稳定单质,G,为零）,.,某金属氧化物,G,值越小或越负,:,该元素其被氧化倾向越大，,氧化物越稳定,，不容易被还原。,.,某金属氧化物,G,值越大或越正,:,则该元素氧化倾向越小，,氧化物越不稳定,，越容易被还原。,生成吉布斯自由能概述：,10,/,28,3.1,氧化还原热力学,T,，,NiO,的,G,NiO,越不稳定，越易被还原,（因此高温下镍的氧化物更容易还原成镍）。,G,与温度,T,关系：,G,=A+BT,11,/2,2,3.2,氧化还原动力学,金属氧化过程三个环节：,外扩散,：,氧由气相通过边界层向氧,-,氧化膜界面扩散（靠浓度差扩散）。,内扩散,：,氧通过固体氧化膜向氧化膜,-,金属界面扩散。,结晶化学反应,：,在金属,-,氧化膜界面上，氧和金属发生界面化学反应，金属晶格变成金属氧化物晶格。,12,/2,2,3.2,氧化还原动力学,限制性环节讨论：,a).,外扩散,：一般不是限制性环节，因为金属熔炼过程中，气流速度较快，常常,高于形成边界层的临界速度。,b).,内扩散,：氧化物的分子体积大于此金属原子体积时，氧化膜致密，随氧化膜,增厚，氧扩散阻力增大，限制性环节为内扩散（如铝硅镍等大多数金属）。,c).,结晶化学反应,：相反若小于，则氧化膜疏松多孔，氧扩散阻力较小，限制性,环节为结晶化学反应，此时氧化速度为一常数（如碱金属锂、镁等）。,一般性结论与应用：,一般认为，,低温下,氧化过程,受化学反应控制,，而高温下化学反应速度迅速增,大，大大超过扩散速度，因此,高温下,反应过程由动力学区,转移到扩散区,。此,时氧化速度与反应温度、反应面积及氧的浓度有关。,在合金熔体中，加入少量使氧化膜致密化的合金元素，能改变熔体氧化行为,降低氧化烧损。,13,/2,2,4.,金属挥发,4.1,金属挥发之作用与影响：,精炼提纯，熔炼时使金属成分损失，污染环境。,4.2,金属挥发之衡量参考：,蒸汽压,（越高越易于挥发），,沸点、蒸发热,（越低越易于挥发）,4.3 Dalton,的经验式：,u,v,=(p,0,Me,-p,Me,)b/p,（,u,v,：挥发速率,p:,体系外部压力,p,0,Me,:,元素蒸气压,p,Me,:,元素实际蒸气分压,b:,常数）,p,，挥发速率（应用：真空熔炼）,(p,0,Me,-p,Me,),=,0,分别表现为蒸发、平衡、凝聚,影响因素：温度、挥发表面积（，,元素蒸气压,，促进挥发）,蒸发空间体积、传质速度（，,元素实际蒸气分压,，促进挥发）,14,/2,2,5.,镍铁冶炼用原材料,镍铁冶炼用原材料,主炉料,冶金辅料,5.1,原材料分类：,15,/2,2,主炉料,氧化镍矿,含镍铁返回料,5.2,主炉料,主炉料分类：,16,/2,2,含镍铁返回料,根据入炉成分要求，可与新矿搭配利用。,包括：合金冶炼产生的除尘灰、含镍不锈钢、,含镍材料的打磨屑、镀镍泥等。,氧化镍矿,氧化镍矿,（含水,30%,左右）,干燥窑干燥,（含,20%,左右结晶水）,回转窑煅烧,（充分排水、,60%-90%,的铁质变为,FeO,、,10%,的铁被还原成金属铁、,0-40%,镍被还原成金属镍）,5.2,主炉料,矿热炉熔炼,含镍不锈钢,氧化镍矿,17,/2,2,5.3,冶金辅料,冶金辅料,无烟煤（还原剂）,石灰石（溶剂）,膨润土,（造球粘结剂）,冶金辅料分类：,煤炭,分类及用途：,无烟煤,：,按,煤化程度高低，可用于还原剂或燃料,等。,烟煤,：,可作为,炼焦、燃料等。,褐煤,：,主要,作为原材料制造其它工业产品，如活性炭、化肥,等。,无烟煤：,过去氧化镍矿焙烧处理多用低硫、低灰分、高发热值的焦煤。为节约焦煤和改善工艺效果，目前多用无烟煤代替或部分代替。,对其,煤质要求,为：,灰分,15%,硫分,1.5%,磷分,0.04%,5.3,冶金辅料,无烟煤,烟煤,褐煤,19,/2,2,煤质指标分级：,5.3,冶金辅料,等级,固定碳,/%,挥发份,/%,灰分,/%,水分,/%,硫分,/%,磷分,/%,低分,60,20,15,5,1.5,35,25-40,15,2.5-4,0.1,级别,发热量,/KJkg,-1,块煤强度,（大于,25mm,）,/%,黏结性,（胶质层最大厚度）,/mm,热稳定性,KP6/%,高值,25121-29308,高强,65,强黏,20,好,30,中值,18841-25121,中强,50-65,中黏,10-20,中等,30-45,低值,12560-18841,低强,30-50,弱黏,60,45-60,2h,吸水率,/%,120,100-120,膨胀倍数,12,8-12,粒度,小于,0.074mm(-200,目,),的占,99%,以上,水分,/%,小于,10%,硫分,/%,小于,0.5%,膨润土,22,/2,2,6.,总结,随硫化镍矿的长期消耗日益枯竭，储量丰富的氧化镍矿冶炼镍铁极具市场前景。,深入研究金属氧化还原的基本原理对制定合理的金属提取和精炼方法，开发研制相关的工艺，预见性地控制生产过程具有重要的作用。,原材料的质量及供应条件直接关系着镍铁冶炼的各项技术经济指标，确保冶炼用原料的化学成分和物理性质达标及原料品性稳定，关系到产品品质与成本效益。,敬請指教,报告笔记,组织架构逻辑性,（煤炭分类不插入辅料介绍照中）,主题小点，深入分析主题,（三种氧化镍矿成分分析中缺少镍分析，,G,进一步研究,，,三种氧化镍矿的地层分析）,一,个论点的,前因后果,（无烟煤为何取代焦煤）,24,/28,