红土镍矿固态还原中硫化物微区熔体的界面作用机制

基本信息
批准号:51804346
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:饶明军
学科分类:
依托单位:中南大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:朱忠平,杨凌志,钟强,古佛全,孙虎,王健,游锦香
关键词:
微区熔体硫化物界面作用固态还原红土镍矿
结项摘要

It is of great significance for the healthy and sustainable development of the stainless steel industry, to produce ferronickel from laterite as the feedstock instead of electrolytic nickel for stainless steel manufacture. In the laterite nickel ore solid state reduction-magnetic separation process, a suitable amount of liquid can significantly promote the mass transfer and ferronickel grain growth, aggregation, whereas the interfacial structure and properties of the microzone melt determine the basic behavior of ferronickel grain growth. This project adopting the diffusion couple, single/double wire thermocouple (SHTT/DHTT) and drop method etc. focus on investigating the phase transformation of laterite during solid-state reduction in the presence of sulfide additives, the wettability between sulfide melt with ferronickel and olivine as well as the melting and crystallization behaviors of sulfide melt. After revealing the mechanisms of interfacial structure, properties, composition and content of sulfide melt on the solute migration, distribution, and ferronickel grain nucleation and growth behavior, we can correlate relationships between raw material performance, process parameters and melt properties, composition and content with ferronickel grain growth. Eventually, grain growth regulation theories based on the interfacial interaction mechanism of microzone sulfide melt. This project has important theoretical significance for the further understanding of mechanism of microzone melt in the solid state reduction and provides important ideas and solutions to the new technologies by virtue of solid-state reduction for the preparation of ferronickel from laterite.

以红土镍矿为原料生产镍铁替代电解镍冶炼不锈钢,对支撑不锈钢工业的健康可持续发展意义重大。红土镍矿固态还原-磁选制备镍铁工艺中,适量液相的存在可显著促进传质过程和镍铁晶粒生长、聚集,而微区熔体的界面结构及性质决定了镍铁晶粒生长的基本行为。本项目运用扩散偶、单/双丝热电偶(SHTT/DHTT)、座滴法等手段,重点研究含硫添加剂作用下红土镍矿固态还原过程中各组分的转化规律、硫化物熔体对镍铁、橄榄石质基底的高温润湿性及其熔化、结晶性能,揭示硫化物熔体界面结构、性质、成分和含量对溶质迁移、分配与镍铁晶粒形核、生长行为的作用机制,建立原料性能、工艺参数、熔体性质、成分及含量与镍铁晶粒生长之间的匹配关系,最终构建基于硫化物微区熔体界面作用机制的镍铁晶粒生长调控理论基础。项目研究结果对进一步认识微区熔体的界面作用机制具有重要的理论意义,可为基于红土镍矿固态还原的镍铁制备新工艺的发展提供重要思路和解决方案。

项目摘要

本项目重点研究含硫添加剂作用下红土镍矿固态还原过程中各组分的转化规律、硫化物熔体对镍铁、橄榄石质基底的高温润湿性及其熔化、结晶性能,揭示硫化物熔体界面结构、性质、成分和含量对溶质迁移、分配与镍铁晶粒形核、生长行为的作用机制。查明了红土镍矿的选择性还原/硫化特性,确定了镍、铁氧化物选择性还原/硫化的动力学机制,硫酸钠作用下可实现镍、铁氧化物选择性硫化,红土镍矿还原焙烧过程中,铁氧化物的还原反应受界面化学反应控制,镍氧化物的还原受一级化学反应控制,镍氧化物还原反应的速率常数均远高于铁氧化物的还原反应速率常数。建立了红土镍矿还原物相转变、熔融特性温度与镍铁晶粒生长之间的匹配关系,阐明了基于液相烧结理论的硫酸钠促进镍铁晶粒生长作用机制。添加硫酸钠可显著降低体系的软熔特性温度,Fe-FeS低共熔点化合物的形成是降低红土镍矿—硫酸钠还原体系软熔特性温度的主要原因,液相的形成加速了红土镍矿—硫酸钠还原体系的传质过程,促进了镍铁晶粒的生长、聚集。对于镍铁晶粒的生长而言,升高还原温度和延长还原均有利于其粒径的增长。项目研究结果对进一步认识微区熔体的界面作用机制具有重要的理论意义,可为基于红土镍矿固态还原的镍铁制备新工艺的发展提供重要思路和解决方案,并可扩展应用于复杂铁矿(硼镁铁矿、高铝铁矿、鲕状赤铁矿等)综合利用新技术的开发。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
2

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
3

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

DOI:
发表时间:2016
4

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

基于图卷积网络的归纳式微博谣言检测新方法

DOI:10.3785/j.issn.1008-973x.2022.05.013
发表时间:2022
5

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1374
发表时间:2020

饶明军的其他基金

相似国自然基金

1

金川铜镍矿床熔体包裹体研究:硫化物熔离机制探讨

批准号:41302052
批准年份:2013
负责人:王亚磊
学科分类:D0205
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
2

低品位高含水硅镁型红土镍矿干燥与预还原机理及协同机制

批准号:51304091
批准年份:2013
负责人:李博
学科分类:E0410
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

预还原褐铁矿型镍红土矿流态化选择性氯化及其过程强化

批准号:51504232
批准年份:2015
负责人:范川林
学科分类:E0412
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

红土镍矿氯化体系浸出过程镍钴迁移和产物吸附机制研究

批准号:51704175
批准年份:2017
负责人:张培育
学科分类:E0410
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目