氢气氛下硫酸钠对红土镍矿晶相转变的促进作用
卢 杰1， 刘守军1，上官炬2，杜文广2，潘 峰2，杨 颂2
- 1太原理工大学化学化工学院，山西 太原 030024；2太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，煤化工研究所，山西 太原 030024
Promotion of sodium sulfate on the crystal phase transition of nickel laterite ore in a hydrogen atmosphere
LU Jie1，LIU Shoujun1，SHANGGUAN Ju2，DU Wenguang2，PAN Feng2，YANG Song2
- 1College of Chemistry and Chemical Engineering，Taiyuan University of Technology，030024 Taiyuan，Shanxi，China；2Key Laboratory for Coal Science and Technology of Ministry of Education and Shanxi Province，Institute for Chemical Engineering of Coal，Taiyuan University of Technology，030024 Taiyuan，Shanxi，China
摘要： 实验选用氢气为还原剂，无水硫酸钠为辅助添加剂，在实验室自制搅拌式气-固反应装置中通过改变温度、时间、Na2SO4用量、H2/N2比率对低品位红土镍矿进行选择性还原焙烧实验，焙烧矿通过磁选管进行磁选分离制备高品位镍铁合金。 原矿、焙烧矿和磁选精矿的矿物学性质通过热力学计算并结合TG-DSC、H2-TPR、XRD、光学显微镜等分析仪器进行表征。实验结果表明：添加硫酸钠对促进红土矿晶相结构转变和提升H2的还原能力起到了积极的作用。还原温度作为供热源能够显著改善硫酸钠的催化反应活性，提高磁性产品中镍铁含量。在温度为800 ℃，总气速为200 L/h（H2/N2=7/3），还原时间为220 min的最优条件下，含20%硫酸钠的红土矿经还原-磁选后能够获得镍品位6.43%，镍回收率97%的较好指标。从热力学角度分析，根据吉布斯自由能图和平衡气相图看出硫酸钠能与矿物中的硅酸镁（MgSiO3）在700 ℃左右即可自发反应释放出赋存于其中的镍，反应生成的SO2能够促使FeO转变为FeS，FeS则有助于Fe-S低熔点固溶体的形成，从而促进镍铁粒子的定向转移和聚集长大，便于后续磁选中磁性镍铁矿物与脉石矿物的分离。