氫氣氛下硫酸鈉對紅土鎳礦晶相轉變的促進作用

盧 杰，劉守軍，上官炬，杜文廣，潘 峰，楊 頌

（1 太原理工大學化學化工學院，山西 太原 030024；2 太原理工大學煤科學與技術教育部和山西省重點實驗室，煤化工研究所，山西 太原 030024）

傳統以炭或CO 為還原劑對低品位紅土鎳礦進行還原焙燒-分選實驗，在國內外已有很多相關方面的研究。但是，隨著煤炭價格的不斷上漲以及作為重要的一次能源在其它領域的用途，使得碳熱還原面臨著成本高而能源效率卻相對低下的局面。2007—2010年我國焦炭產量達到3.9 億噸，消耗煤炭5 億多噸，能產生富余的焦爐氣大約900 億立方米。盡管富余的焦爐煤氣大部分用于生產甲醇和合成氨工藝上[1]，但焦爐氣總體面臨產能過剩。而且焦爐氣作為一種氫氣占總體積一半以上的富氫氣體，擁有大量尾氣余熱。設想如果能夠綜合利用煤焦化過程中產生的大量焦爐煤氣余熱及其中的還原性氣氛（含H255%～60%，CO 6%～9%，CH422%～25%），一方面，不僅可以極大地降低礦石冶煉成本，而且還能降低尾氣排放到大氣中對環境造成的污 染[2-3]；另一方面，盡管對于甲烷的反應活性（具有很高的激活能），國內外學者還沒有統一的認識，但對于礦石冶煉來說，無論甲烷作為還原氣還是惰性氣體都是很有利的。作為這一創新過程的初步研究，首先選用作為焦爐煤氣中的主要組分——氫氣為還原氣體對低品位紅土礦進行還原焙燒-磁選實驗研究，而且在810 ℃以上氫氣還原能力較CO 強，擴散速率大于CO，因此，用H2代替CO 做還原劑可以提高還原反應的速率，同時可以得到不含碳的金屬產品[4]。……