镍冶金概述与镍铁冶炼用原材料.pptxVIP

镍冶金概述与镍铁冶炼用原材料第1页/共25页 2/22大 纲1. 镍矿资源概述 1.1 镍矿资源类型与分布 1.2 世界主要产镍国与储量 2. 镍的性质与消费 1.2 镍的性质与用途 1.3 镍的市场消费结构 3. 金属氧化还原基本理论 3.1 氧化还原热力学 3.2 氧化还原动力学 4. 金属挥发 4.1 金属挥发作用与影响 4.2 金属挥发之衡量参考 4.3 Dalton的经验式 5. 镍铁冶炼用原材料 5.1 原材料分类 5.2 主炉料 5.3 冶金辅料 6. 结论 第2页/共25页 3/281. 1 镍矿资源类型与分布镍矿硫化镍矿氧化镍矿深海底含镍锰结核⑴镍矿类型：⑵镍矿分布：类型分布储量/亿吨平均镍含量镍储量/亿吨硫化镍矿亚欧非和大洋洲、北美洲1050.58％0.62红土镍矿主要分布在赤道南北30度内1261.28％1.6深海底含镍锰结核各大洋底部估计300001.37 %411第3页/共25页 4/28深海底含镍锰结核硫化镍矿红土镍矿1. 1 镍矿资源类型与分布第4页/共25页 5/221. 1 镍矿资源类型与分布氧化镍矿镁质硅酸盐型褐铁矿型中间型⑶氧化镍矿的三种类型：类型成分适合冶炼类型镁质硅酸盐型A:Fe 8%-12%SiO2 40%-48%MgO 25%-35%火法褐铁矿型Fe30%B1: SiO220%B2: SiO225%湿法中间型Fe 12%-25%C1: MgO 20%-35%C2: MgO 10%-25%湿法、火法⑷氧化镍矿成分差异及冶炼类型：第5页/共25页 6/221. 镍矿资源概述国家可靠储量/kt估计储量/kt新喀里多尼亚1400015000加拿罗律大利国多为伴生2700印度尼西：未计入锰结核资源1.2 世界主要产镍国及储量第6页/共25页 7/222.1 镍的性质与用途①银白色金属，第Ⅷ族元素，原子序数28，原子量58.69，熔点1455℃，沸点2730℃，具磁性。②不易生锈，抵抗苛性碱腐蚀，空气中形成 NiO薄膜，高温性能好，700~800℃不氧化，化学性能稳定。⑵自然界镍的三种基本形态：⑴镍的性质：氧化物硫化物砷化物Ni2O3NiONi3O4氧化物硫化物砷化物Ni2O3NiONi3O4400~500℃继续升温第7页/共25页 8/222.2 镍的市场消费结构国际上镍用于生产不锈钢上占总消费的65%，中国在07到09年不锈钢的镍消费比例逐年上涨。年份国别消费结构/%不锈钢电池电镀合金及铸造有色金属及合金化学品其他2007国际658125102007中国51.38.4268.55.82008中国69515832009中国7741072第8页/共25页 9/223.1 氧化还原热力学△Gθ：生成吉布斯自由能（标准摩尔生成吉布斯自由能）指定温度及标准压力下，稳定单质生成1mol某物质时的吉布斯自由能变量。（稳定单质△Gθ为零）Ⅰ. 某金属氧化物△Gθ值越小或越负:该元素其被氧化倾向越大，氧化物越稳定，不容易被还原。Ⅱ. 某金属氧化物△Gθ值越大或越正:则该元素氧化倾向越小，氧化物越不稳定，越容易被还原。⑴生成吉布斯自由能概述：第9页/共25页 10/283.1 氧化还原热力学T↑，NiO的△Gθ ↑ NiO越不稳定，越易被还原（因此高温下镍的氧化物更容易还原成镍）。⑵△Gθ与温度T关系：△Gθ=A+BT第10页/共25页 11/223.2 氧化还原动力学⑴ 金属氧化过程三个环节：外扩散： 氧由气相通过边界层向氧-氧化膜界面扩散（靠浓度差扩散）。内扩散： 氧通过固体氧化膜向氧化膜-金属界面扩散。结晶化学反应： 在金属-氧化膜界面上，氧和金属发生界面化学反应，金属晶格变成金属氧化物晶格。第11页/共25页 12/223.2 氧化还原动力学⑵ 限制性环节讨论：a). 外扩散：一般不是限制性环节，因为金属熔炼过程中，气流速度较快，常常 高于形成边界层的临界速度。b). 内扩散：氧化物的分子体积大于此金属原子体积时，氧化膜致密， 随氧化膜 增厚，氧扩散阻力增大，限制性环节为内扩散（如铝硅镍等大多数金属）。c). 结晶化学反应：相反若小于，则氧化膜疏松多孔，氧扩散阻力较小，限制性 环节为结晶化学反应，此时氧化速度为一常数（如碱金属锂、镁等）。⑶ 一般性结论与应用： 一般认为，低温下氧化过程受化学反应控制，而高温下化学反应速度迅速增 大，大大超过扩散速度，因此高温下反应过程由动力学区转移到扩散区 。此 时氧化速度