CN108004396B - 一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法 - Google Patents

一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿工艺，针对镍渣中铁含量不高、硅含量较高，使其没有得到有效利用的现状，为开发利用镍渣和高硅铁精矿，采用的生产工艺为：含水较低的镍渣采用磨矿机干磨后，镍渣粉与高硅铁精矿、膨润土进行配料及混合，混合物料经润磨和造球后加入到竖炉中，球团在炉内经过干燥、预热、氧化焙烧和冷却等过程，可使球团矿中FeO含量降至1%以下、TFe含量达到50%以上、球团矿强度达到2000N/个以上。本发明利用镍渣和高硅铁精矿生产的球团矿经竖炉氧化焙烧后，生产的酸性球团矿在与烧结矿配料后加入到高炉中进行利用，不仅使镍渣得到有效利用，而且减少了镍渣的堆积占地和环境污染，同时为企业创造一定的经济效益。

Description

一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法
技术领域
本发明属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿工艺。
背景技术
我国有色金属行业冶炼的炉渣排放量巨大，渣中含有金属元素较多。镍渣的铁品位不高，但SiO2含量很高，不能满足高炉炼铁生产的需要。如此多的镍渣如果不加治理而任其堆放，不仅会占用大量的土地，而且会造成环境污染。
镍渣干渣的外形大多呈长方形或菱形，粒度约为10～100mm块状；镍渣水渣外形为黑色小球状，粒度约为0～5mm，质地坚硬且有玻璃光泽。镍渣主要化学成分为：TFe为42%、SiO2为32.8%、Ni为0.21%、Cu为0.24%、Co为0.09%。
镍渣是在镍冶炼过程中高温电炉中形成的，其主要成分是FeO，同时还含有微量的有价金属。高温下渣中铁与二氧化硅生成了硅酸铁，铁主要以辉石及橄榄石的形式存在，存在形式主要是Fe2SiO4、2FeO·SiO2等，冷凝时很难结晶，常成玻璃体，软化温度低。水淬镍渣中主要存在3种组织：①呈柱状分布的铁镁橄榄石(Fe,Mg)2SiO4结晶相及铁橄榄石Fe2SiO4结晶相；②结晶相之间不规则状的硅氧化物填充相；③星散状分布于上述2种组织之间的铜镍铁硫化物。
镍渣有微磁性，但用磁选方式提高含铁品位难度很大。为使镍渣得到综合利用，国内外采用的主要方法有：（1）在镍渣中配加生石灰、碳粉混合后烧结造块，改变矿相结构，经过球磨磨细，浮选出铁矿粉，再次烧结造块，入炉冶炼。（2）通过电炉加热、转炉喷吹冶炼，实现铁渣的分离，可炼出耐大气腐蚀的结构钢。（3）将镍渣加工成合格块，直接入炉代替铁矿石，并与其他原料配料后进行高炉冶炼。（4）在铁精矿中配加镍渣生产烧结矿，烧结矿再人炉冶炼。以上4种方法存在的问题是生产的铁精品位低、生产成本高，限制了镍渣的开发利用。
目前，国内高硅难选铁矿石资源量较大，这种矿采用常规的磨矿和磁选工艺，虽然可得到品位较高的铁精粉，但由于铁精粉中SiO2含量较高，直接加入高炉进行使用，会使高炉产生较大的渣量和较高的焦比，同时给高炉的冶炼带来一定的困难。但当高硅精矿通过直接还原工艺进行处理时，生产金属铁的成本较高、资源利用率较低。高硅铁精矿主要化学成分为：TFe为62.27%、FeO为22.87%、Fe2O3为63.59%、SiO2为7.98%。
目前，我国钢铁企业高炉炼铁采用的炉料结构均为高碱度烧结矿配加少量酸性炉料。酸性炉料主要包括球团矿、块矿和酸性烧结矿等。高碱度烧结矿的强度高、还原性好；酸性球团矿形状均匀规则，粉末少、品位高、强度高、FeO含量低，有很好的还原性。从技术角度来看，二者相互搭配的炉料结构属于最优炉料结构，其中酸性球团矿用量比例在20-30%。
球团矿是人造块状原料的一种方法，是—个将粉状物料变成物理性能相化学组成能够满足下—步加工要求的过程。球团矿生产中，物料不仅由于滚动成球和粒子密集而发生物理变化、更重要的是发生了化学和物理变化，使物料的冶金性能得到改善。球团矿中FeO含量低(一般在1%左右)，矿物主要是Fe2O3，还原性好，冷强度好，每个球团抗压强度为2800-3600N，粒度均匀。
在氧化球团矿生产中，竖炉是一种焙烧球团矿的炉窑。在竖炉顶部设有烘干床，焙烧室中央设有导风墙，燃烧室内产生的高温烟气从竖炉两侧喷入焙烧室并向顶部流动。生球在竖炉顶部均匀地铺设在烘干床上并被上升热气体干燥、预热，然后沿烘干床斜坡滑入焙烧室内焙烧固结。球团在出焙烧室后与从底部鼓进的冷风气进行逆流换热，可使球团矿冷却到120℃以下，最后用排矿机排出竖炉。竖炉的结构简单，对材质无特殊要求，缺点是单炉产量低，只适用于磁精粉球团焙烧。
酸性球团矿的主要铁矿物为赤铁矿。球团原料在高温焙烧过程中经再结晶、晶粒长大形成赤铁矿连晶，使球团矿具有很高的强度。当脉石矿物为石英时，只要磁铁矿（Fe3O4）氧化充分，形成赤铁矿（Fe2O3），石英不与赤铁矿反应，仍以独立的形态存在于球团矿中，故不影响球团矿的强度。如果磁铁矿氧化不够充分时，它会在高温焙烧带与石英（SiO2）反应，形成硅酸铁（2FeO·SiO2）液相，覆盖于磁铁矿颗粒表面，阻碍氧的扩散，影响磁铁矿继续氧化，因而在球团矿内部形成未被氧化的磁铁矿核心，加之在焙烧后的冷却过程中液相凝固和体积收缩，使球团矿内部产生同心环状裂纹，从而使球团矿的还原性和强度都受影响。
本发明在现有铁矿石竖炉氧化焙烧工艺的基础上，为采用镍渣通过竖炉生产高炉使用的酸性氧化球团矿，解决镍渣因无法利用而造成的堆积和环境污染问题，提出了一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法。
为解决本发明的技术问题采用如下技术方案：
一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，具体工艺如下：
（1）将水份质量含量小于6%的镍渣采用干式磨矿机进行干磨后，得到粒度为-200目占质量分数55-70%的镍渣粉；
（2）将步骤（1）干磨后的镍渣粉、高硅铁精矿与臌润土按质量比100：90-95：2-4进行配料及混合后，加入混合物料质量的5-6%水份后采用润磨机对混合物料进行4-5min润磨，使混合物料粒度中-200目占质量分数80-85%；
（3）将步骤（2）的润磨物料采用圆盘或圆筒造球机造球，制成质量含水为10-12%、粒度为8-16mm的生球；
（4）将步骤（3）的生球由摆动布料机沿竖炉炉宽方向均匀布到竖炉炉顶烘干床上后焙烧，竖炉焙烧从上到下分为干燥带、预热带、焙烧带和冷却带，焙烧使球团强度2000N/个球以上、FeO含量降至5-7%后进入到竖炉冷却带，被空气进一步氧化，使球团中FeO含量降至1%以下，冷却到120℃以下从竖炉底部排出得到酸性氧化球团矿。
镍渣的铁品位为40-45%，高硅铁精矿的铁品位为60-62%。
步骤（4）中生球在竖炉干燥带控制焙烧温度300-600℃、焙烧时间10-12min；预热带控制焙烧温度600-1000℃、焙烧时间15-20min；焙烧带控制焙烧温度1250-1300℃、焙烧时间30-35min；冷却带控制冷却时间45-50min。
高硅铁精矿采用带燃烧室的圆筒干燥机，以煤粉或煤气为燃料，控制烟气进口温度700-800℃，烟气出口温度120-200℃，使高硅铁精矿水份质量含量为7.0%以下。
将步骤（2）润磨后的物料筛出-8mm及+16mm不合格生球返料经破碎后重新采用圆盘或圆筒造球机造球。
本发明是利用在镍渣中配入高硅铁精矿生产酸性氧化球团矿，其工艺原理为：镍渣中SiO2含量为32-35%，高硅铁精矿中SiO2含量7-18%，这两种含铁物料中SiO2含量较高，当作为烧结矿原料进行利用时，需加入较大比例的石灰石进行碱度调整，造成烧结矿品位较低；当把镍渣和高硅铁精矿作为酸性原料进行利用时，可在不加入石灰石情况下，充分利用其中的铁氧化物及酸性的SiO2，生产酸性球团矿；同时镍渣的铁品位为40-45%，不能直接作为高炉炼铁的原料进行利用。高硅铁精矿的铁品位为60-62%，通过在镍渣粉中配入高品位的高硅铁精矿，可使混合物料生产的酸性氧化球团满足高炉入炉原料品位的要求。
本发明的优点为：1、通过在镍渣中配入高硅铁精矿，采用混合物料生产酸性氧化球团矿，可使镍渣和高硅铁精矿得到高效利用。2、将镍渣用于酸性球团矿原料配料之中，不仅减少镍渣的堆积和环境污染，而且镍渣的固废利用可创造一定的经济效益。3、本发明生产的酸性氧化球团矿用于高炉炼铁时，因其渣铁比低、燃料比低，有利于高炉的节能减排。4、酸性氧化球团矿的生产工艺简单，可省去了大量的原料堆场、配料及混料设备，有利于降低炼铁成本。5、本发明生产的酸性氧化球团矿中FeO含量降至1%以下、TFe含量达到55%以上、球团矿强度达到2000N/个以上。
本发明涉及一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，是针对镍渣中铁含量不高、硅含量较高，使其没有得到有效利用的现状，为开发利用镍渣和高硅铁精矿，采用的生产工艺为：含水较低的镍渣采用磨矿机干磨后，镍渣粉与高硅铁精矿、膨润土进行配料及混合，混合物料经润磨和造球后加入到竖炉中，球团在炉内经过干燥、预热、氧化焙烧和冷却等过程，可使球团矿中FeO含量降至1%以下、TFe含量达到50%以上、球团矿强度达到2000N/个以上。生产的酸性球团矿在与烧结矿配料后加入到高炉中进行利用，不仅使镍渣得到有效利用，而且减少了镍渣的堆积占地和环境污染，同时为企业创造一定的经济效益。
附图说明
图1为一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，具体工艺如下：
1、物料的选择
镍渣选用水渣，外形为黑色小球状，粒度为-5mm，其化学成份如表1所示。
表1 镍渣水渣化学成份
高硅铁精矿粒度选用-200目占质量分数55%，其化学成份如表2所示。
表2 高硅铁精矿化学成份
2、将水份含量小于6%的镍渣采用干式磨矿机进行干磨后，得到粒度为-200目占质量分数55%的镍渣粉。
3、当高硅铁精矿中水份含量高于7.0%时，采用带燃烧室的圆筒干燥机，以煤粉为燃料，控制烟气进口温度700℃，烟气出口温度120℃，使高硅铁精矿水份含量降至7.0%以下。
4、将镍渣粉、高硅铁精矿与臌润土按100：95：2的质量比进行配料及混合后，加入混合物料质量的6%水份后采用润磨机对混合物料进行4min润磨，使混合物料粒度中-200目占质量分数85%。
5、润磨物料采用圆盘造球机，制成含水量为12%、粒度为16mm的生球。
6、润磨物料造球过程中，筛出-8mm及+16mm不合格生球。不合格生球返料经破碎后重新造球。
7、合格生球由摆动布料机沿炉宽方向均匀布到炉顶烘干床上。
8、在竖炉内，生球在干燥带脱除机械水和结晶水，在预热带进行球团升温及初步氧化，在焙烧带进行氧化铁氧化、石灰石分解和去硫等反应。球团在竖炉中经过高温焙烧，部分磁铁矿在氧化成Fe203，大部分赤铁矿在高温下晶粒逐渐长大并进行再结晶和形成晶桥。同时，在高温下产生的低熔点化合物使得球团结构更致密，球团强度高达2000N/个球以上，FeO含量降至5%；高温焙烧后的球团矿进入到竖炉冷却带，被空气进一步氧化，可使球团中FeO含量降至1%以下。高温球团与常温空气进行热交换后，预热到1100℃以上的高温空气进入到竖炉焙烧带进行助燃，而氧化球团矿冷却到120℃以下从竖炉底部排出。球团矿焙烧竖炉从上到下分为干燥带、预热带、焙烧带和冷却带。本发明球团矿在竖炉干燥带控制焙烧温度600℃、焙烧时间10min；预热带控制焙烧温度1000℃、焙烧时间15min；焙烧带控制焙烧温度1300℃、焙烧时间30min；冷却带控制冷却时间45min。
9、从竖炉顶部排出的含尘烟气经布袋除尘及抽烟机加压后进行排放。
本发明生产的球团矿中，FeO含量降至1%以下、TFe含量达到50%以上、球团矿强度达到2000N/个以上。
实施例2
一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，具体工艺如下：
1、物料的选择
镍渣选用水渣，外形为黑色小球状，粒度为-5mm，其化学成份如表1所示。
表1 镍渣水渣化学成份
高硅铁精矿粒度选用-200目占质量分数70%，其化学成份如表2所示。
表2 高硅铁精矿化学成份
2、将水份含量小于6%的镍渣采用干式磨矿机进行干磨后，得到粒度为-200目占质量分数70%的镍渣粉。
3、当高硅铁精矿中水份含量高于7.0%时，采用带燃烧室的圆筒干燥机，以煤气为燃料，控制烟气进口温度800℃，烟气出口温度200℃，使高硅铁精矿水份含量降至7.0%以下。
4、将镍渣粉、高硅铁精矿与臌润土按100：90：4的比例进行配料及混合后，加入混合物料质量的5%水份后采用润磨机对混合物料进行5min润磨，使混合物料粒度中-200目占质量分数80%。
5、润磨物料采用圆筒造球机，制成含水量为10%、粒度为8mm的生球。
6、润磨物料造球过程中，筛出-8mm及+16mm不合格生球。不合格生球返料经破碎后重新造球。
7、合格生球由摆动布料机沿炉宽方向均匀布到炉顶烘干床上。
8、在竖炉内，生球在干燥带脱除机械水和结晶水，在预热带进行球团升温及初步氧化，在焙烧带进行氧化铁氧化、石灰石分解和去硫等反应。球团在竖炉中经过高温焙烧，部分磁铁矿在氧化成Fe203，大部分赤铁矿在高温下晶粒逐渐长大并进行再结晶和形成晶桥。同时，在高温下产生的低熔点化合物使得球团结构更致密，球团强度高达2000N/个球以上，FeO含量降至7%；球团矿焙烧竖炉从上到下分为干燥带、预热带、焙烧带和冷却带。本发明球团矿在竖炉干燥带控制焙烧温度300℃、焙烧时间12min；预热带控制焙烧温度600℃、焙烧时间20min；焙烧带控制焙烧温度1250℃、焙烧时间35min；冷却带控制冷却时间50min。高温焙烧后的球团矿进入到竖炉冷却带，被空气进一步氧化，可使球团中FeO含量降至1%以下。高温球团与常温空气进行热交换后，预热到1100℃以上的高温空气进入到竖炉焙烧带进行助燃，而氧化球团矿冷却到120℃以下从竖炉底部排出。
9、从竖炉顶部排出的含尘烟气经布袋除尘及抽烟机加压后进行排放。
本发明生产的球团矿中，FeO含量降至1%以下、TFe含量达到50%以上、球团矿强度达到2000N/个以上。

Claims (4)

1.一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，其特征在于具体工艺如下：
（1）将水份质量含量小于6%的镍渣采用干式磨矿机进行干磨后，得到粒度为-200目占质量分数55-70%的镍渣粉；
（2）将步骤（1）干磨后的镍渣粉、高硅铁精矿与膨润土按质量比100：90-95：2-4进行配料及混合后，加入混合物料质量的5-6%水份后采用润磨机对混合物料进行4-5min润磨，使混合物料粒度中-200目占质量分数80-85%；
（3）将步骤（2）的润磨物料采用圆盘或圆筒造球机造球，制成质量含水为10-12%、粒度为8-16mm的生球；
（4）将步骤（3）的生球由摆动布料机沿竖炉炉宽方向均匀布到竖炉炉顶烘干床上后焙烧，竖炉焙烧从上到下分为干燥带、预热带、焙烧带和冷却带，生球在竖炉干燥带控制焙烧温度300-600℃、焙烧时间10-12min；预热带控制焙烧温度600-1000℃、焙烧时间15-20min；焙烧带控制焙烧温度1250-1300℃、焙烧时间30-35min；冷却带控制冷却时间45-50min；焙烧使球团强度达到2000N/个球以上、FeO含量降至5-7%后进入到竖炉冷却带，被空气进一步氧化，使球团中FeO含量降至1%以下，冷却到120℃以下从竖炉底部排出得到酸性氧化球团矿。
2.根据权利要求1所述的一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，其特征在于：镍渣的铁品位为40-45%，高硅铁精矿的铁品位为60-62%。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，其特征在于：所述高硅铁精矿采用带燃烧室的圆筒干燥机，以煤粉或煤气为燃料，控制烟气进口温度700-800℃，烟气出口温度120-200℃，使高硅铁精矿水份质量含量为7.0%以下。
4.根据权利要求3所述的一种利用镍渣生产酸性氧化球团矿方法，其特征在于：将步骤（3）润磨后的物料筛出-8mm及+16mm不合格生球返料经破碎后重新采用圆盘或圆筒造球机造球。
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