响应曲面法优化二次镍渣微晶玻璃热处理制度

镍渣作为有色冶炼过程产生的冶金废渣,以堆存形式处理,环境影响突出,但含铁量高,是一种极具开发前景的二次利用资源。以二次镍渣为原料制备微晶玻璃,采用响应曲面法并结合Box-Behnke原理设计探讨了核化温度、核化时间、晶化温度、晶化时间及其交互作用对微晶玻璃抗折性能的影响,建立了抗折强度与各因子间的模型。通过模拟优化,确定了最佳热处理工艺参数:核化温度和晶化温度分别为845℃和955℃、核化时间和晶化时间均为80 min。采用最优工艺参数试验验证发现,微晶玻璃主晶相为铁硅灰石和钙长石,抗折强度均值达到126.78 MPa,与模型预测值偏差较小,表明该预测模型可靠有效及工艺优化合理可行。

单组分电炉镍渣基地聚物修补材料制备与性能调控

为利用具有潜在活性的固体废弃物电炉镍渣,制备单组分电炉镍渣基地聚物修补砂浆.基于正交实验和极差分析,通过掺入掺合料并改变碱模数和碱当量等关键影响因素,对地聚物砂浆各项修补性能进行调控,获取满足修补性能的最优配合比,确定各因素对修补性能的影响主次.结果表明,最优配比是矿渣掺量为30%,粉煤灰掺量为30%,碱模数为1.2,碱当量为6.5%,其28 d抗压、抗折强度分别为90.29、9.23 MPa,干燥收缩率为0.56×10-3,14 d拉伸粘结强度为3.64 MPa,满足修补砂浆规范要求.经比较,矿渣掺量对修补砂浆性能调控影响最为显著.

基于调渣提铁的镍冶炼渣熔化温度调控

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明:当CaO含量(质量分数)为25%、MgO含量为9%、铁硅比为0.8时,该渣型的半球点温度最低。考虑到现行工艺,选择MgO含量为13%、CaO含量为20%、铁硅比为1.0为较优方案,所得炉渣的半球点温度明显低于现行顶吹炉渣的半球点温度。调整后的炉渣中含铁物相由以硅酸亚铁为主转化为以钙铁榴石和铁氧化物为主,有利于后续提铁。

镍渣—全尾砂混合骨料配比试验研究

为实现固废循环利用,降低尾砂和镍渣的固废堆存,开展了镍渣—全尾砂混合骨料配比试验。通过扫描电镜和X射线荧光光谱测定(XRF)方法分析了镍渣和全尾砂的粒级分布和化学成分,利用骨料堆积密实度理论确定了镍渣—尾砂的配比优化范围为4∶6、5∶5和6∶4;考虑料浆的流动性、和易性及充填体强度,最终推荐镍渣—全尾砂的最优配合比为5∶5,料浆的质量浓度为77%~79%,水泥添加量为310 kg/m^(3);针对镍渣—全尾砂充填,镍渣利用量最高不超过50%,最大质量浓度为79%,对应的剪切应力为112.634 Pa,黏度为0.938 Pa·s。

遵义某钼镍矿矿渣自燃机理及防治方法探讨

为对自燃钼镍矿矿渣开展综合治理,通过遵义某钼镍金属矿矿渣现场调查及样品采集分析,查明了钼镍矿矿渣的矿物成分、元素含量及主要自燃气体成分,初步确定钼镍矿矿渣自燃的引燃物为黄铁矿,提供可持续燃烧的可燃物主要为炭质,当矿渣自身属性满足要求,供氧及聚热条件达到某一平衡时,便会发生自燃;提出了“降温+切断供氧通道”,“注浆+覆盖”综合治理措施以及尚未自燃矿渣的预防建议。工程验证治理取得了良好的效果,研究成果为同类型工程问题提供了一定的解决经验和思路。

镍基镁渣催化剂对生物质焦油模化物催化重整特性实验研究

采用湿浸渍法制备Ni/γ-Al_(2)O_(3)和Ni/MS(magnesium slag)催化剂,选择糠醛、甲苯、萘、芘作为生物质焦油的模化物,研究不同镍基催化剂对四类焦油模化物在固定床反应器内进行催化重整的重整特性。结果表明,Ni/MS催化剂在催化所有模化物的重整反应时,气相碳转化率和气体产率均明显高于Ni/γ-Al_(2)O_(3)催化剂。当水分子物质的量与碳原子物质的量之比为1.5时,糠醛的气相碳转化率达到最高值86.54%。X射线衍射(XRD)结果表明,Ni/MS催化剂上存在的多种固溶体(NiO-Fe_(2)O_(3)、NiO-MgO)形成了多种活性位点。

镍渣对粉煤灰基地质聚合物收缩性能的影响

镍渣是镍冶炼过程中排出的工业固废,以镍渣为原料制备地质聚合物,既提高了地质聚合物的绿色环保属性,更有助于促进镍铁合金工业的可持续发展。向粉煤灰基地质聚合物中掺入镍渣,并考察镍渣掺量对硬化体收缩性能的影响。结果表明,镍渣掺量为25%时不仅提高了地质聚合物的抗压强度,同时有助于降低自收缩和干燥收缩。镍渣反应活性较低,掺入粉煤灰基地质聚合物中会减缓碱激发反应进程,进而降低硬化体自收缩。另一方面,镍渣颗粒在硬化体中发挥微骨料作用,掺入后有助于降低地质聚合物孔隙率,既提高了硬化体的抗压强度,同时抑制干燥过程中的水分蒸发并降低了干燥收缩。

镍冶炼渣矿物学特征对浮选回收镍、铜的影响

为回收利用镍冶炼渣中的镍和铜等有价金属,本文以我国某镍冶炼渣为研究对象,利用多种矿物学特征分析手段,深度解析镍冶炼渣的矿物学特征对浮选回收渣中镍、铜回收的限制,并提出利用源头焙烧改性优化有价金属镍、铜的结晶状态,进而提高镍、铜浮选回收率。研究结果表明,镍冶炼渣中主要的有价金属镍、铜的品位分别为0.88%和0.31%,在可浮性较差的氧化态和残余态中的占比达20%左右,可浮性较好的镍、铜主要赋存于镍黄铁矿、斑铜矿和硫镍矿中,但是这三种矿物相多以微细粒不规则状散乱分布在硅酸盐矿物相间,难以实现单体解离;镍、铜较差的结晶状态导致其浮选回收率分别仅有24.61%和38.77%,优化镍铜在渣中的结晶状态成为提高其浮选回收率的关键所在。在焙烧改性后,镍、铜在可浮性较好的金属态和硫化态中的占比均高达90%以上,其浮选回收率也分别提高了41.55%和41.23%。

风冷镍渣骨料对混凝土抗压强度的影响

以风冷镍渣为粗细骨料代替石灰岩碎石和河砂制备混凝土,研究镍渣骨料对混凝土抗压强度的影响。结果表明,镍渣粗骨料的硬度较高,替代石灰岩碎石后可提高混凝土抗压强度,掺量为50%时抗压强度增长率为13.74%,但镍渣粗骨料掺量不易过高,否则会造成混凝土强度下降;镍渣细骨料是镍渣粗骨料破碎过程中产生的细小颗粒,质地较软,替代天然河砂后会造成混凝土强度下降。通过精细化控制粗细骨料掺入比例并调整配合比,可实现镍渣在水泥混凝土生产中的大掺量资源化应用。

镍渣中Ca^(2+)、Mg^(2+)在乙酸中的溶解特性研究

以电弧炉镍渣为研究对象,以乙酸为溶剂,研究了电弧炉镍渣中Ca^(2+)、Mg^(2+)的溶出特性,考察了乙酸浓度、固液比、温度、颗粒粒径对溶出过程的影响。试验结果显示:Ca^(2+)、Mg^(2+)的溶出率随着溶剂浓度、温度的升高和固液比的减小而增加。细粒径的镍渣中溶出效果更好。采用收缩核模型对溶出数据进行分析,结果显示:溶出过程受到扩散的控制,Ca^(2+)、Mg^(2+)在乙酸溶液中的溶出活化能分别为16.61 kJ/mol、21.51 kJ/mol,Ca^(2+)更易溶出。

钼镍矿渣场环境影响评估及综合治理技术研究

本研究评估了钼镍矿渣场的环境影响,并提出了综合治理技术。通过综合调查和监测,对周边土壤、水体等环境介质进行了评估,分析了重金属含量及分布特征。结果显示,钼镍矿渣场周边环境受到严重污染,土壤和水体中的重金属含量超过国家标准限值。通过综合治理技术的应用,废水和土壤中的重金属与有机物浓度明显下降,使土壤质量得到改善。

高含碳煤渣硫酸熟化——水浸法回收钒、镍

印度某高含碳含钒煤渣含钒3.57%、镍1.19%,具有较高回收价值,但该渣碳含量较高(14.61%),采用传统直接浸出效果较差。首先采用氧化焙烧对该含钒煤渣进行脱碳预处理,然后采用硫酸熟化—水浸技术提取其中的钒和镍。重点研究了焙烧、硫酸熟化和水浸工艺参数条件对钒、镍的浸出的影响。结果表明,最优焙烧温度和时间分别为800℃、2h;焙砂的最佳浸出粒度为-0.075mm占比90%;最佳熟化工艺参数条件为:酸料比1.5∶1、熟化温度200℃、熟化时间1h;最佳水浸条件为:固液比4∶1、水浸温度95℃、水浸时间2.5h;在上述最佳工艺参数条件下,钒的浸出率可高达96%,镍的浸出率约53%。

镍铁矿渣纤维对SMA-13沥青混合料高温稳定性的影响研究

纤维沥青混凝土具有优异的抵抗变形能力,耐久性较好,受到业内广泛关注。文章选用一种新型矿物纤维——镍铁矿渣纤维作为SMA-13混合料的纤维改性剂,通过马歇尔试验和车辙试验对改性后SMA-13沥青混合料的高温稳定性进行研究。结果表明:1#镍铁矿渣纤维掺量为0.4%时,对SMA-13沥青混合料马歇尔模数的提升效果最为明显,其改性效果优于木质素纤维;1#和3#镍铁矿渣纤维均可较好提升SMA-13沥青混合料的车辙动稳定度,且掺量达到0.4%以上时效果略优于木质素纤维的改善效果。综合高温性能测试结果,1#镍铁矿渣纤维提升SMA-13混合料高温性能的效果最佳,其最优掺量为0.4%。

利用褐铁矿型红土镍矿烧结矿制备Fe-Cr-Ni合金

我国是不锈钢第一生产大国,但作为冶炼不锈钢主要原料的镍矿及铬铁矿资源贫乏,占红土镍矿资源总量60%以上的褐铁矿型红土镍矿与低品位铬铁矿愈发受到关注。同时,不锈钢冶炼通常需先分别生产铬铁和镍铁,工艺流程长,生产成本高。因此,本文基于烧结—高炉工艺,利用褐铁矿型红土镍矿烧结矿低成本地一步制备出了Fe-Cr-Ni合金。通过热力学分析及熔炼参数的优化,重点研究了不同Cr_(2)O_(3)含量的含镍烧结矿(S1:4.84 wt%;S3:7.72 wt%)的熔炼特性。在熔炼时间60 min(S1)/90 min (S3)、熔炼温度1600℃、焦粉用量20 wt%、炉渣碱度1.0的最佳条件下,成功制备出了铬品位5.6 wt%~9.3 wt%、镍品位1.55 wt%~1.70 wt%、铁品位84 wt%~88 wt%的Fe-Cr-Ni合金,其铬、镍和铁的回收率分别在90%、98%和96%以上。研究表明,含镍烧结矿Cr_(2)O_(3)含量的提高会造成熔炼时间的延长,这不利于焦比的降低与不锈钢产量的提高。在后续研究中,将开发出由含镍烧结矿与含铬球团矿构成的综合炉料结构,以更有效地实现高铬镍铁的冶炼。

碱激发剂对单组份碱激发镍渣水泥混凝土抗碳化性能的影响

碳化导致混凝土碱度下降,对钢筋混凝土结构的耐久性造成严重危害。本文以Na_(2)SiO_(3)、NaOH和Na_(2)CO_(3)为碱激发剂,探究碱激发剂种类与其中的Na_(2)O当量对单组份碱激发镍渣水泥砂浆抗碳化性能的影响规律。研究表明:当Na_(2)O当量相同时,单组份碱激发镍渣水泥砂浆的抗碳化性能以NaOH单掺组试件最优,Na_(2)SiO_(3)单掺组试件最劣;Na_(2)CO_(3)取代部分Na_(2)SiO_(3)后可提升水泥砂浆试件抗碳化能力,而取代部分NaOH后,水泥砂浆试件抗碳化能力则与Na_(2)O当量有关;随着Na_(2)O当量的增加,Na_(2)SiO_(3)单掺组与Na_(2)SiO_(3)&Na_(2)CO_(3)(3∶1)复掺组试件的抗碳化性能呈先增强后减弱的趋势;NaOH单掺组试件前期的抗碳化性能不断增强,试件后期的抗碳化性能呈先增强后减弱的趋势;NaOH&Na_(2)CO_(3)(3∶1)复掺组试件前期的抗碳化性能有所改善,但后期的抗碳化性能反而下降。

硫酸钠和氢氧化钠复合激发的碱镍渣水泥性能

以镍渣和波特兰水泥(OPC)为主要原料,采用硫酸钠和氢氧化钠作为复合激发剂制备碱镍渣水泥并研究其力学性能和微观结构。结果表明:固定硫酸钠和氢氧化钠的总掺量为镍渣与OPC质量之和的8%,随着NaOH从0%增加到4%,碱镍渣水泥的凝结时间缩短,标准稠度用水量增大,主要水化产物C-(A)-S-H、C-A-H、钙矾石和钠钙硅铝酸盐增多,钙矾石和钠钙硅铝酸盐能够填充孔隙,使结构变得更加致密,因此抗折强度和抗压强度逐渐增大;采用硫酸钠和氢氧化钠(各为4%)复合激发制得的碱镍渣水泥28 d抗压强度为40.38 MPa。

镍渣制备水泥基耐磨地坪砂浆的试验研究

文中利用镍渣替代部分重钙和天然石英砂制备耐磨地坪砂浆,通过研究不同细度和掺量镍渣对水泥基耐磨地坪相关性能的影响,以及复合早强剂的开发,制得兼具良好流动度、耐磨度和早期强度的地坪砂浆。结果表明,磨细镍渣替代重钙粉可以对水泥基耐磨地坪砂浆性能进行优化,当磨细镍渣比表面积为465 m^(2)/kg时,优化效果达到最佳状态;采用改性镍渣部分替代天然石英砂,替代量为50%时是最优替代量;选用无水硫酸钠、亚硝酸钠、三乙醇胺复配成复合早强剂,掺入水泥基耐磨地坪砂浆后对其早期强度起到了显著的增强作用。

富铁镍渣煤基氢冶金等温还原动力学研究

采用煤基氢冶金工艺对富铁镍渣中的铁组元进行高效还原,研究了不同温度下镍渣球团等温还原过程金属化率变化规律,利用粒子模型和未反应核模型对镍渣球团的煤基氢还原动力学过程进行分析讨论,明确了各反应阶段的控制环节并建立了相应动力学方程.研究表明:以高挥发分煤为还原介质,掺煤镍渣球团在1300℃还原焙烧20 min的金属化率可达90.2%;球团还原过程可分为反应初期、中期和后期3个阶段,其反应动力学分别受界面化学反应控制、反应-扩散混合控制和内扩散控制,反应表观活化能(E_(a))分别为174.01、124.15、83.14 kJ/mol.

镍渣砂混凝土路用性能研究

为了缓解我国砂石短缺的压力,实现镍渣的资源化利用,将镍渣砂替代部分机制砂作为细集料制备水泥路面混凝土,研究镍渣砂的掺量对水泥路面混凝土工作性能、力学强度、耐磨性能以及孔隙结构的影响。试验结果表明:复掺30%的镍渣砂可以改善机制砂路面混凝土的和易性,优化孔隙结构,降低孔隙率,提高路面混凝土的抗压强度、抗折强度以及耐磨性能;但是当镍渣砂掺量超过30%时,混凝土的保水性能变差,逐渐出现泌水现象,使得混凝土内部的有害孔及多害孔的数量增多,最可几孔径变大,孔隙率增大,从而使得混凝土的抗压强度与抗折强度降低,耐磨性能变差。因此,镍渣砂的掺量不宜超过细集料总量的30%。

镍铁渣粉水泥固化砂土剪切强度与应力应变关系研究

将镍铁渣粉和矿粉复合成矿物掺合料加入水泥固化砂土中,考察固化土在三轴压力作用下的力学性能和强度指标等。以固化土在不同条件下的应力应变关系、抗剪强度性能以及剪切破坏性状为研究对象,开展了不固结不排水三轴试验,结果表明:镍铁渣粉水泥固化砂土受剪切破坏后,变形性状在早龄期表现为塑性变形,龄期到达28 d后表现为脆性变形;固化土的静态强度也会随着镍铁渣粉的适量掺入而有所提升;当掺量为水泥用量的45%时镍铁渣粉水泥固化砂土的静态强度达到最佳状态,因此镍铁渣粉的最优掺量范围为40%至45%。