【摘 要】
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镍造锍熔炼中,炉渣的成分及物理化学性能对确保熔炼过程顺行和终渣还原提铁具有决定性意义,而有价金属在渣—锍之间的分配特性及终渣中铁的存在形式是控制关键。为解决硫化镍铜精矿造锍熔炼所产高硅酸铁废渣在还原提铁及有价金属回收时面临的还原性差等难题,课题组提出从源头对镍造锍熔炼炉渣组分进行调控,探讨渣中组分变化对有价金属损失和提高终渣Fe O活度的影响规律。在FeOx-Ca O-SiO2-MgO系渣型及性能
【基金项目】
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国家自然科学基金（ No.51674186）; 金川集团股份有限公司横向项目（2011083）
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镍造锍熔炼中,炉渣的成分及物理化学性能对确保熔炼过程顺行和终渣还原提铁具有决定性意义,而有价金属在渣—锍之间的分配特性及终渣中铁的存在形式是控制关键。为解决硫化镍铜精矿造锍熔炼所产高硅酸铁废渣在还原提铁及有价金属回收时面临的还原性差等难题,课题组提出从源头对镍造锍熔炼炉渣组分进行调控,探讨渣中组分变化对有价金属损失和提高终渣Fe O活度的影响规律。在FeOx-Ca O-SiO2-MgO系渣型及性能系统分析基础上,本文优选了适于镍造锍熔炼熔渣组分范围,通过Fact Sage热力学软件计算并结合实验研究渣组分调控和体系氧分压对渣性能、渣中Fe2+/Fe3+分配比、渣含金属损失以及Fe O活度的影响规律,获得了渣组分调控,特别是Ca O含量变化对熔渣—低镍锍平衡及界面分离特性的影响机制。主要研究结果如下:（1）当CaO含量从5%增大到15%时,体系复杂硅氧离子逐渐解离为复合程度较低的硅氧离子,黏度降低,渣中有价金属铜、钴、镍在渣中损失减少,在Ca O含量为13%左右有低峰值;随着铁硅比的增大,渣碱度增大,渣黏度降低,镍在锍与渣中分配比逐渐降低,铜和钴在锍与渣中分配比有稍微增加;随着氧分压降低,渣系中生成的Fe3O4含量降低,使得渣黏度及熔点降低,镍在镍锍与渣间的分配比增大。（2）根据渣锍平衡实验的X射线光子能谱分析（XPS）,随着Ca O含量增大,渣中稳定的铁镁橄榄石结构被打破,Fe游离出来,使得渣中Fe2+/Fe3+比值先增大后降低;渣中Fe2+/Fe3+比值随Fe/Si O2比值增大先增大后降低,并在Fe/Si O2为1.4左右有最大值;随着氧分压的降低,Fe3O4生成条件受限,使得渣中Fe2+/Fe3+比值增大,渣中Fe O活度值增大。（3）渣锍平衡后的渣物相分析组分变化规律基本一致。随Ca O含量的增大,渣中铁镁橄榄石结构被打破,渣中含铁物相从（Fe,Mg,Ca）Si O3逐渐变为Ca2Fe9O13和Fe3O4相。在Ca O组分为13～15%时,随着铁硅比的增大,渣中Ca2Fe9O13的相对含量在铁硅比为1.2～1.3之间较大。随着氧分压的下降,渣中Ca2Fe9O13的相对强度变大,由于由磁性都优于铁橄榄石相,渣中Ca2Fe9O13含量增大有利于终渣铁的还原。综合渣组分及体系氧分压对渣系物理化学性能、渣含金属损失、渣中Fe2+/Fe3+比值、渣中Fe O活度及渣物相的影响规律,优选出利于终渣提铁的渣组分范围为Ca O=13%,Fe/Si O2=1.2～1.3,Mg O=9%,并应确保在冶炼中尽可能降低反应体系氧分压,有利于终渣提铁。研究结果对提高镍造锍熔炼终渣提铁及综合利用具有实际的应用价值。
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