CN104561527A - 一种红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法，该方法包括如下步骤：a、将硫化镍精矿进行焙烧预处理；b、将预处理后的硫化镍精矿、红土干矿和还原煤混合，混合后进行焙烧预还原；出口高温焙砂温度650～750℃；硫化镍精矿的配入量使混合后总矿S含量≤0.2％、As含量≤0.005％；c、将650～750℃高温焙砂送入到矿热炉冶炼得到镍铁产品；控制渣熔点1480～1500℃，控制渣中SiO250～53％、MgO 27～30％、FeO 8～11％。发明实现了硫化镍精矿代替部分红土矿生产镍铁，并且生产顺行，镍铁质量合格，为含镍资源综合利用提供了一种新的思路和方法，具有一定的经济效益和社会效益。

Description

一种红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法
技术领域
本发明属于铁合金生产领域，具体涉及一种红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法。
背景技术
镍铁是生产不锈钢和耐热铸钢等的重要原料，钢中加入镍可以提高钢的耐蚀性、改善钢的抗拉强度、冷变形及焊接性能等，广泛应用于机械、医疗、国防、轻工业等领域。目前由镍铁提供的镍已占到全球所需镍量的50％以上，我国2013年已达到75％以上，而且所占比例会越来越大。
世界上可供生产镍铁的镍资源有二类，一类是硫化镍矿；另一类是氧化镍矿，因其表面呈红色，也叫红土矿。全球已探明的镍矿储量约230亿吨，平均含镍量为0.97％，其中硫化镍矿储量约为105亿吨，平均品位为0.58％，约占镍总资源量的28％；氧化镍矿约为126亿吨，平均品位为1.28％，约占镍总资源的72％，它是镍铁生产最主要的原料。
我国生产镍铁所需红土矿资源主要来自于印度尼西亚和菲律宾，约占我国每年所需镍资源的90％以上。2014年1月起，印尼政府实施了禁止原矿出口政策，对我国的镍铁生产企业造成了很大的冲击，为了应对这一禁令，必须寻求一切能够满足镍铁生产所需的镍资源加以利用，一方面减轻红土矿的采购压力，另一方面使生产顺行，降低生产成本。
我国硫化镍矿的利用主要有两种方法：一是利用电炉、鼓风炉、闪速炉熔炼成低镍锍，然后湿法提取里面的Cu、Co等贵金属，再通过电解生产镍板；二是直接采用加压浸出，浸出液电解生产镍板，前者是利用火法和湿法结合生产镍板，镍的回收率低；后者是单纯采用湿法工艺生产镍板，生产能力较低，能耗高。硫化镍矿至今无人直接用于火法冶炼生产镍铁，究其原因主要是硫化镍矿中硫、砷及其他杂质元素含量高，导致镍铁产品中硫、砷含量高，达不到产品质量要求，且氧化镁、二氧化硅含量低，造渣困难，导致镍回收率偏低，生产成本过高。
本发明克服了重重困难，在红土矿中配加了部分硫化镍精矿生产镍铁，由此减少了吨镍矿耗，降低了吨镍生产成本，增强了原料搭配的灵活性，减轻了红土矿采购压力，有利于生产顺行和降低生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法，包括如下步骤：
a、将硫化镍精矿进行焙烧预处理，去除硫化镍精矿中90％以上的S和30％以上的As；
b、将焙烧预处理后的硫化镍精矿、含水20～25％的红土干矿和还原煤混合，混合后送入回转窑进行焙烧预还原；回转窑出口高温焙砂温度650～750℃；硫化镍精矿的配入量根据硫化镍精矿和红土干矿混合后的S和As含量而定，使混合后S含量≤0.2％、As含量≤0.005％；
c、将650～750℃高温焙砂送入到矿热炉冶炼得到镍铁产品；控制渣熔点1480～1500℃，控制渣中SiO250～53％、MgO 27～30％、FeO 8～11％。
其中，上述方法步骤b中所述还原煤为烟煤和无烟煤以所需总炭量各50％的配比组成。
其中，本发明步骤a中将硫化镍精矿进行焙烧预处理采用循环流化床，焙烧温度1150～1250℃。以尽量除去硫化镍精矿中的S和As以及部分其他杂质元素。焙烧中产生的二氧化硫可采用制酸***回收，从而提高本发明工艺的经济效益。
本发明步骤b中，一般硫化镍精矿的配入量为总矿量的0.4～5％。
本发明所述的百分含量均为质量百分含量。
本发明的有益效果是：本发明通过对硫化镍精矿进行预处理、控制硫化镍配比、控制预还原温度、控制冶炼渣型的综合措施，使得本发明能够利用含S、As比较高的硫化镍精矿代替部分红土矿生产镍铁，并且生产顺行，镍铁质量合格；从而减少了吨镍矿耗，降低了吨镍生产成本，减轻了红土矿的采购压力，增强了原料搭配的灵活性。本发明为含镍资源综合利用提供了一种新的思路和方法，为国内的镍铁生产开启了更加广阔的发展前景。
具体实施方式
本发明红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法，包括如下步骤：
a、将硫化镍精矿进行焙烧预处理，去除硫化镍精矿中90％以上的S和30％以上的As；
b、将焙烧预处理后的硫化镍精矿、含水20～25％的红土干矿和还原煤混合，混合后送入回转窑进行焙烧预还原；回转窑出口高温焙砂温度650～750℃；硫化镍精矿的配入量根据硫化镍精矿和红土干矿混合后的S和As含量而定，使混合后S含量≤0.2％、As含量≤0.005％；
c、将650～750℃高温焙砂送入到矿热炉冶炼得到镍铁产品；控制渣熔点1480～1500℃，控制渣中SiO250～53％、MgO 27～30％、FeO 8～11％。
硫化镍矿由于其组成的特殊性，因此主要用于湿法冶金，但本发明上述综合技术方案就实现了硫化镍精矿代替部分红土矿火法生产镍铁的设想。硫化镍矿用于火法冶炼对于本领域技术人员来讲，可能比较容易想到，但是实际的问题是将硫化镍配入红土矿中冶炼时如何才能使生产能够顺利的进行，如何才能生产出合格的镍铁。本发明首先对硫化镍精矿进行焙烧预处理，必须去除硫化镍精矿中90％以上的S和30％以上的As，这样才能为后续的预还原和冶炼做好铺垫，否则在预还原和冶炼中将不能消耗这些硫、砷以及其他一些杂质，产品质量不能达标。本发明在预还原的过程中需控制出口高温焙砂的温度650～750℃，从理论上讲，此处的温度应该越高越好，越利于硫等杂质的去除，但是此处温度高会使采用本发明原料的回转窑结皮，影响生产的顺行。本发明步骤b控制混合后的硫、砷含量，也基本控制了其他一些杂质元素的含量，此处含量的控制能够为冶炼步骤生产出合格的镍铁提供支持和铺垫。本发明冶炼时控制渣型SiO250～53％、MgO 27～30％、FeO 8～11％，渣型决定了渣的熔点、熔化温度、粘度、密度、碱度和渣量等，渣型在保证冶炼操作的顺利进行，冶炼金属熔体的成分和质量，金属的回收率以及冶炼的各项技术经济指标等方面都起了决定性的作用，渣型的选择对镍铁的还原熔炼具有非常重要的意义。本发明选择此渣性，渣熔点在1480～1500℃，满足镍铁冶炼温度要求，使金属和渣能够很好分离，生产顺行。如果MgO偏高、SiO2、FeO偏低，造成渣熔点高，出渣温度高，电极不易下插，热量损失大，电耗增加，从而影响生产顺行，反之造成渣熔点偏低，出渣温度低，渣和金属不能很好分离，镍回收率降低，生产成本增加。
优选的，上述方法步骤b中所述还原煤为烟煤和无烟煤以所需总炭量各50％的配比组成。烟煤的还原性能优于无烟煤，有利于金属的还原，但其挥发分高，燃点低，容易结窑皮。因此，还原剂选择烟煤和无烟煤的组合方式，既保证了Ni、Fe等金属的还原，又保证了回转窑不结窑皮从而正常生产。
下面通过实施例对本发明具体实施方式做进一步的说明。
实施例
1、将硫化镍精矿进行焙烧预处理，去除硫化镍精矿中90％以上的S和30％以上的As。焙烧预处理前后成分如表1所示：
表1 硫化镍精矿焙烧预处理前后成分变化
成分％ Ni TFe MgO CaO SiO2 P S As
焙烧前 10.19 23.85 11.09 1.6 13.77 0.015 15.5 0.2
焙烧后 11.84 27.72 12.89 1.86 16.0 0.017 1.55 0.14
2、配矿焙烧预还原。红土矿与硫化镍精矿配矿情况如表2所示，还原煤配入量为69kg/吨干基矿，其中，烟煤配入量37kg，无烟煤配入量32kg。
表2 红土矿与硫化镍精矿配矿情况
3、出回转窑焙砂温度650℃，将650℃高温焙砂送入到矿热炉冶炼得到镍铁产品，产品与渣情况见表3和表4所示：
表3 产品成分(％)
Ni Cr Si P S As
12.33 1.47 3.50 0.027 0.235 0.049
表4 渣型
SiO2 MgO FeO 熔点℃
53.26 27.35 10.92 1485
本发明实施例生产顺行，能够得到合格的镍铁产品。
对比例
对比例按照上述实施例的过程进行，唯一不同的是控制出回转窑焙砂温度600℃，最终产品成分如表5所示：
表5 产品成分(％)
Ni Cr Si P S As
12.33 1.47 3.50 0.027 0.403 0.052
由此可见，S、As在回转窑中脱除率降低，造成产品中S和As超标(产品要求S＜0.4％、As＜0.05％)。如果渣型控制不在本发明范围内，使金属和渣不能够很好分离，镍回收率降低，或者电极不易下插，热量损失大，造成生产不顺行。本发明仅以上述对比例进行简单说明：本发明综合技术方案才能够顺利利用含S、As比较高的硫化镍精矿代替部分红土矿生产镍铁，保证生产顺行、镍铁质量合格。

Claims (3)

1.一种红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法，其特征在于包括如下步骤：
a、将硫化镍精矿进行焙烧预处理，去除硫化镍精矿中90％以上的S和30％以上的As；
b、将焙烧预处理后的硫化镍精矿、含水20～25％的红土干矿和还原煤混合，混合后送入回转窑进行焙烧预还原；回转窑出口高温焙砂温度650～750℃；硫化镍精矿的配入量根据硫化镍精矿和红土干矿混合后的S和As含量而定，使混合后S含量≤0.2％、As含量≤0.005％；
c、将650～750℃高温焙砂送入到矿热炉冶炼得到镍铁产品；控制渣熔点1480～1500℃，控制渣中SiO2 50～53％、MgO 27～30％、FeO 8～11％。
2.根据权利要求1所述的红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法，其特征在于：步骤b中所述还原煤为烟煤和无烟煤以所需总炭量各50％的配比组成。
3.根据权利要求1所述的红土矿中配加硫化镍精矿生产镍铁方法，其特征在于：步骤a中将硫化镍精矿进行焙烧预处理采用循环流化床，焙烧温度1150～1250℃。
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