CN103643034A - 红土镍矿在两段回转窑中还原粒镍铁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用红土镍矿在两段回转窑中还原粒镍铁的方法，按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和粒镍铁添加剂，混合均匀后送入第一段回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料送到第二段回转窑中进行高温熔融还原，还原焙烧后料经过水淬冷却、破碎、球磨、磁选，便可得到高品位的粒镍铁合金。本发明生产简单、操作方便、节约能耗，成本低、镍的回收率高，生产出的粒镍铁合金颗粒可直接作为冶炼不锈钢的优质原料。本发明适用于各种品位和不同类型的红土镍矿。

Description

红土镍矿在两段回转窑中还原粒镍铁的方法

技术领域：

本发明属于有色金属冶金领域，特别涉及一种红土镍矿在两段回转窑中还原粒镍铁的方法。

背景技术：

随着社会的发展，科技的进步，不锈钢在世界上已得到广泛应用，传统的镍金属主要从硫化镍矿中提取，但其资源已不能满足社会的需要，迫使人们从占地球镍资源约80％的红土镍矿中提取金属镍。

目前世界上红土镍矿中提取金属镍的工艺有三种。即：火法工艺、湿法工艺、火湿法结合工艺。其中火法工艺主要为鼓风炉和回转窑-电炉熔炼。炉外还原冶炼镍铁工艺，不仅要求红土镍矿的品位要高，而且需要消耗大量的能源，对原料的硅镁比例也有要求。湿法工艺，即硫酸加压浸出法，虽然目前已实现工业化生产，但由于其采用高压条件操作，对设备、规模、投资、操作控制及矿石品位、氧化镁等有较高的要求，尤其在硫酸价格昂贵的今天，用酸浸法提取金属镍，不仅成本高，而且产生大量废液，对环境造成严重污染。火湿法结合工艺，主要是原矿还原焙烧-氨浸工艺，处理低品位红土镍矿，但回收率低、成本高，已属淘汰工艺。上述工艺设备不仅投资大、能耗多，而且其生产出的镍铁品位也较低。目前国内有部分地区利用高炉冶炼镍铁合金，同样存在投资大、加工成本高的缺点，并且还严重地污染了环境。

在先申请(专利公开号：200710034750.0)的红土镍矿熔融还原制取镍铁合金工艺，首先将红土镍矿中的氧化镍和赤铁矿预还原转化为金属镍和金属铁或四氧化三铁，然后利用湿式磁选，使镍铁大幅度富集的同时，脉石及硫、磷等有害元素被脱除，最后将预还原得到的镍铁精矿进行熔融还原制备镍铁合金。其生产步骤为：预还原-磁选-熔融还原工艺生产，其工艺较复杂，加工成本较高，冶炼镍铁合金的能耗高，而且炼出的镍品位不高，经济效益较低，特别是红土镍矿入回转窑还原前，粉状物还得干燥粉磨，再压球烘干，设备投资大。

在先申请(专利申请号：200610163831.6)的不同类型红土镍矿的还原一磨选处理方法，其生产步骤是：将红土镍矿破磨，加入炭质原料、复合添加剂混磨，用球蛋成型机制成球团，然后干燥，采用回转窑还原焙烧后，进行粗破，然后进行湿法球磨后，采用摇床进行重选，重选获得的镍铁精矿采用3000-5000高斯的磁选机进行选别，便得到高品位的镍铁混合精矿。这种方法选出的镍铁精矿中镍品位虽然较高，但不是粒镍铁合金，其加工工艺较复杂，成本较高，不能直接进电炉冶炼不锈钢。红土镍矿还原仍然需要干燥，粉磨到120目占90％，再造球烘干，设备投资仍然很大。

上述发明都有着不同的创造发明特点，但是红土镍矿入回转窑前，加工工艺复杂，需先破碎、混磨、制球团，经干燥处理后才送入回转窑中还原，其设备较复杂，生产成本较高，尤其是制压成的球团，在窑内不断的翻滚跌落摩擦形成的矿粉和煤灰在受到炉气的氧化作用下，使部分还原的红土镍矿粉生成FeO与煤灰中的SiO₂形成低熔点的硅酸铁，产生高粘度液相粘窑、形成窑皮长厚结圈，影响正常生产。另外，上述发明中使用的纳盐添加剂，在回转窑还原条件下易被还原呈蒸气逸出料层，到低温区冷凝沉积，与窑衬形成低熔点硅酸盐粘窑、形成窑皮长厚结圈。再则上述发明，红土镍矿在回转窑中还原焙烧，经粉磨、磁选出的是镍铁精矿粉而不是粒镍铁合金，不能直接进入电炉冶炼不锈钢，还需要经过熔炉熔分才能冶炼成镍铁合金。

在先申请(专利申请号200810183408.1)的一种红土镍矿在回转窑中直接还原粒镍铁的方法，按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，使红土镍矿脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和粒镍铁聚集剂，混合均匀；再将上述混合均匀的料直接送入回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料从炉内排出，经过水淬冷却、破碎、球磨，然后用磁选机磁选，便可得到高品位的粒镍铁合金。这种生产方法虽然对回转窑直接还原红土矿生产粒镍铁的结圈有所改善，但由于操作不当和粒镍铁添加剂波动，红土矿就会在同转窑中产生过粘的液相，不可避免的在回转窑还原带与高温液相带的结合部粘窑结圈，不能从根本上解决用回转窑还原红土镍矿生产粒镍铁的结圈难题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种红土镍矿在两段回转窑中还原粒镍铁的方法，它弥补了目前在回转窑中红土镍矿还原、冷却、球磨、磁选镍铁精矿粉工艺上的缺陷，可得到含镍品位高的镍铁合金颗粒，取代熔炉冶炼镍铁合金技术。

本发明是一种红土镍矿在两段回转窑中生产粒镍铁的方法，按以下步骤完成：

首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，使红土镍矿脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和粒镍铁添加剂，混合均匀；再将上述混合均匀的料直接送入第一段回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料送到第二段回转窑中进行更高温度的熔融还原，还原焙烧后料经过水淬冷却、破碎、球磨、磁选，便可得到高品位的粒镍铁合金。

本发明只需在红土镍矿中加入干燥剂干燥，破碎后加入还原剂、粒镍铁添加剂混合均匀，即可进行还原焙烧，还原焙烧后再水淬、破碎、球磨、磁选，即可得到镍回收率高、镍品位高的粒镍铁。本发明由于使用粒镍铁添加剂的作用是降低红土镍矿的还原温度和高温下红土镍矿的液相粘度，确保红土镍矿在回转窑中不会产生过粘的液相、粘窑及形成窑皮长厚结圈，并且还提高了还原反应速度，在选择性还原红土镍矿的条件下使高度弥散在FeO周围的镍粒聚集起来，促进粒镍铁晶体长大，聚集成大粒镍铁，便于球磨磁选分离，从而提高镍品位和回收率。本发明由于采用了第二段同转窑是短粗窑，直径是3-5米，长度是5-10米(即回转窑喷煤器把煤粉从窑头喷到窑尾的射程)，即使操作不当，添加剂波动粘窑结圈也能用喷煤器定位喷煤集中火力烧掉结圈形成熔融状，液相粘度降低，从而保证了不粘窑结圈回转窑正常生产。另外，本发明对红土镍矿的化学成分和镍的品位无过高要求，无论是氧化镍矿还是硅酸镍矿都可用本发明的工艺生产出高品位粒镍铁，镍的品位可达15-20％，回收率可达90％以上。本发明节省了烘干红土镍矿的设备、粉磨设备、压球设备和干燥球团的设备，在同等生产规模下，项目建设投资与现有相关工艺投资相比，生产工艺减少，生产出的镍铁成本大幅度降低，解决了一段回转窑久难克服的窑中结圈，影响正常生产的难题。同时，减少了环境污染。

本发明具有生产工艺简单、操作方便、生产流程短的优点，节约了冶炼镍铁合金的能耗，成本低，生产出的粒镍铁合金品位高。本发明生产出的粒镍铁合金颗粒可直接作为电炉冶炼不锈钢的优质原料。本发明镍的回收率高，特别是与回转窑还原磁选镍铁精矿粉相比，省去了冶炼镍铁合金的成本，经济效益可观。本发明适用于各种品位和不同类型的红土镍矿还原，具有明显的经济效益和社会效益，推广前景广阔。

具体实施方式：

本发明是一种红土镍矿在两段回转窑中还原粒镍铁的方法，按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，所述干燥剂为钙质生石灰或镁质生石灰，加入的干燥剂的用量为：使红土镍矿脱水干燥至红土镍矿与干燥剂的混合料中的含水重量为8-10％。接着把脱水干燥的混合料破碎到颗粒粒径小于等于5mm。然后再加入还原剂和粒镍铁添加剂混合均匀。所述还原剂为碳质还原剂，采用煤粉或焦炭粉，碳质还原剂的重量为原含吸附水的红土镍矿重量的3-9％。所述粒镍铁添加剂为氯化钙、独居石、硼镁石和硫铁矿，粒镍铁添加剂的重量也为原矿重量的3-9％。氯化钙、独居石、硼镁石和硫铁矿之间的重量比为4：1.5：1：1。上述混合均匀的料不用粉磨、造球，烘干，直接送入回转窑中进行还原焙烧。回转窑中的还原温度控制在1000-1100℃，还原焙烧的时间为3-5小时。还原焙烧后，料再送到第二段回转窑中进行高温熔融还原，温度控制在1300-1400℃，还原时间为2-3小时。镍铁氧化物在一段回转窑中经还原成海绵状镍铁，在第二段回转窑中高温下渗炭，在粒镍铁添加剂的催化作用下和炉体转动的过程中互相碰撞，结合成粒镍铁。还原焙烧后，把料从炉内排出，经水淬冷却到25-50℃，再破碎、球磨成180-220目的细度，然后用2000-2500高斯的磁选机磁选，便可得到高品位的粒镍铁合金，其镍的品位可达15-20％。

实施例1

将含水的红土镍矿粉(Nil.41，Tfe8％)用钙质生石灰拌匀干燥至含水重量为7％，破碎到粒径最大为5mm，加入原矿重量8％的碳质还原剂和7％的粒镍铁添加剂混合均匀，直接送入第一段回转窑还原焙烧，温度控制在1000℃，还原时间为5小时。还原焙烧后，送到第二段同转窑进行高温熔融还原，温度控制在1300℃，还原时间为3小时。高温熔融还原后，经水淬冷却到30℃，进行破碎球磨成200目的细度，然后用2000高斯的磁选机磁选，得到粒镍铁，镍品位可达到15.2％，镍的回收率达到90.1％。

实施例2

将含水的红土镍矿粉(Nil.8，Tfe8.2％)用5％钙质生石灰拌匀干燥至含水重量为8％，破碎到粒径最大为5mm，加入原矿重量8％的碳质还原剂和7％的粒镍铁添加剂混合均匀，直接送入第一段回转窑还原焙烧，温度控制在1050℃，还原时间为4小时。还原焙烧料后，送到第二段回转窑进行高温熔融还原，温度控制在1350℃，还原时间为2.5小时。高温熔融还原后，经水淬，进行破碎球磨，然后用2000高斯的磁选机磁选，得到粒镍铁，镍品位可达到18％，镍的回收率达到90％。

实施例3

将含水的红土镍矿粉(Nil.1.75，Tfe6.3％)用5％钙质生石灰拌匀干燥，破碎到5mm以下，加入原矿重量8％的碳质还原剂和7％的粒镍铁添加剂混合均匀，直接送入第一段回转窑还原焙烧，温度控制在1100℃，还原时间为3小时。还原焙烧料后，送到第二段同转窑进行高温熔融还原，温度控制在1300℃，还原时间为2小时。高温熔融还原后，经水淬冷却到35℃，进行破碎球磨成200目的细度，然后用2000高斯的磁选机磁选，得到粒镍铁，镍品位可达到20％，镍的回收率达到91％。

Claims (9)

1.一种红土镍矿在两段回转窑中还原粒镍铁的方法，按以下步骤完成：

首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，使红土镍矿脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和粒镍铁添加剂，混合均匀；再将上述混合均匀的料直接送入第一段回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料送到第二段回转窑进行更高温度熔融还原；还原后的料从炉内排出，经过水淬冷却、破碎、球磨，然后用磁选机磁选，使可得到高品位的粒镍铁合金。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述干燥剂为钙质生石灰或镁质生石灰，加入的干燥剂的用量为：使红土镍矿脱水干燥至红土镍矿与干燥剂的混合料中的含水重量为8-10％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：脱水干燥的混合料破碎到颗粒粒径小于等于5mm，然后再加入还原剂和粒镍铁添加剂混合均匀。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：所述还原剂为碳质还原剂，采用煤粉或焦炭粉，碳质还原剂的重量为原含吸附水的红土镍矿重量的3-9％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述粒镍铁添加剂为为氯化钙、独居石、硼镁石和硫铁矿，粒镍铁添加剂的重量为原矿重量的3-9％。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：氯化钙、独居石、硼镁石、硫铁矿之间的重量比为4：1.5：1：1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第一段回转窑中的还原温度控制在1000-1100℃，还原焙烧的时间为3-5小时。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：第二段回转窑中的还原温度控制在1300-1400℃，还原焙烧的时间为2-3小时。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的还原焙烧后的料经水淬冷却到25-50℃，再破碎、球磨成180-220目的细度，然后用磁选机磁选。