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随着硫化镍矿的日益减少,红土镍矿的开发利用成为广大研究者们的研究重点。氯化离析是一种别具特色的红土镍矿处理工艺,工序少,能耗低,且对矿石适应性强,具有广阔的应用前景。但是红土镍矿矿相成分多变且物质种类繁多,其氯化离析涉及到的反应既多且杂,为了更好地掌握氯化离析机理,本课题将氯化离析过程近似分为氯化剂对目标金属氧化物的氯化和目标金属氯化物的还原两个阶段,以纯的NiO和NiCl2为实验对象来分别研究这两个阶段。主要研究内容如下:(1)氯化剂对NiO的氯化阶段主要研究MgCl2·6H2O和CaCl2·6H2O的分解和二者对NiO的氯化。氯盐的分解过程中以SiO2、Fe2O3、CaO(MgO)为添加剂,考察其对氯盐分解的影响,然后分别以MgCl2·6H2O和CaCl2·6H2O为氯化剂,研究氯化反应发生的适宜条件、SiO2、Fe2O3对氯化的影响及HCl(g)的产率变化与氯化率之间的关系。实验结果表明,加热CaCl2·6H2O得到的HCl(g)产率(最高值34.5%)远低于MgCl2·6H2O(最高值87.95%);高温下,SiO2和Fe2O3可以与这两种氯化剂或氯化剂的分解产物反应生成新的化合物从而促进其分解出HCl(g),二者可以使MgCl2·6H2O在800℃下基本分解完全(其独立分解时900℃才能基本反应完全),使CaCl2·6H2O的HCl(g)产率(1000℃)分别提高至51.94%和42.93%。;CaO可以与MgCl2发生交互作用,大幅降低MgCl2·6H2O的HCl(g)产率(低于35%),同时添加SiO2可以减轻或消除CaO对MgCl2·6H2O分解HCl(g)的不利作用;MgO与SiO2共同作用于CaCl2·6H2O可明显提高其HCl(g)产率。实验条件下,这两种氯化剂对NiO的氯化率均随着氯化温度升高先升高后降低,均在600℃达到最大值,分别为14.44%和0.18%(氯化剂与NiO比例为1:1),二者对NiO的氯化率随着氯化剂增加而升高。SiO2会促进氯盐分解出HCl(g),对NiO的氯化有一定的促进作用,但是SiO2的增加同时也会减小氯化介质与NiO的接触机会,添加量增大到一定程度反而降低氯化率。总的来说,Fe2O3对Ni O的氯化没有促进作用,在400700℃范围内,Fe2O3的存在会明显降低NiO的氯化率。(2)NiCl2的还原阶段主要考察了反应温度、还原剂用量、SiO2及Fe2O3的影响。实验结果表明,温度升高或木炭粉添加量增大均可使NiCl2还原率升高,用0.24g木炭粉还原0.01mol NiCl2,温度从600℃升高至900℃,还原率可以从6.64%升高至32.56%,1000℃下,一部分NiCl2逸出坩埚,导致计算所得的还原率偏低。木炭粉添加量增大至每0.01mol NiCl2添加0.24g木炭粉后还原率基本不再升高。添加了SiO2(或SiO2与CaO的混合物)的还原率比未添加时高,900℃时,添加了Si/Ni为1的SiO2后还原率从32.56%升高至37.18%。由于Fe2O3比NiCl2更容易被还原,所以Fe2O3的添加降低了还原率。(3)用FactSage软件绘制NiO-HCl-C相图和NiCl2-C-H2O相图来分析氯化离析NiO的全过程。常压下的NiO-HCl-C体系中,氯化反应随着温度的升高越来越难发生。常压下的NiCl2-C-H2O体系内,Ni单质是NiCl2直接被还原得到的而不是先水解转化为NiO后再被还原的;温度升高会促进NiCl2的水解,可以通过增加C的量来抑制NiCl2的水解。