CN101935794A - 一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法 - Google Patents

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林重春
司全
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本发明是一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，具体涉及一种以红土镍矿粉和还原剂(煤粉、焦粉或半焦)制成含碳球团，利用竖炉预还原-磁选-熔分炉终还原法生产镍铁合金的方法，属于熔融还原领域。包括步骤：选取红土镍矿为原料，红土镍矿、还原剂及添加剂均破碎至3mm以下，将红土镍矿和还原剂、粘结剂，熔剂剂按照100∶10-50∶1-5∶2-20％制备成球团，并将干燥后的球团装入竖炉中；竖炉温度为800-1250℃，时间2-8h，还原后的球团破碎磨细、磁选得到镍铁精矿，再将精矿与一定量添加剂混合压制成球，在熔分炉中经过20-60分钟左右的高温熔炼，得到镍铁合金。本发明实现了竖炉-熔分炉有机结合与匹配，技术成熟，操作简单，工艺条件容易控制。

Description

一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法
技术领域
本发明是一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，涉及一种镍铁合金的熔融还原生产方法。以红土镍矿配以还原剂(煤粉、焦粉、半焦)、粘结剂和熔剂(石灰石、萤石)制成含碳球团生产镍铁合金。
背景技术
镍主要作为合金元素应用于生产不锈钢、高温合金钢。高性能特种合金和镍基喷镀材料。中国是近几年镍消费量增速最快的国家，年均递增速率达到25.93％。总的来说，世界镍的消费量呈上升趋势，增幅达4.55％，其中不锈钢行业对镍需求增长明显，近年约占镍消费量的60％～65％。
最近几年，随着太钢150万吨不锈钢工程、宝钢60万吨冷轧不锈钢带钢项目、酒钢60万吨不锈钢冷轧工程和张浦60万吨热轧不锈钢项目的竣工投产，国内不锈钢热轧生产能力已经由2005年的383万吨，增加到730万吨，几乎翻了一番，跃居世界第一位。因此，对镍的需求也随之大幅度增加。
目前世界上约60％的镍产量来源于硫化镍矿，但红土镍矿有着比硫化镍矿更大的储量，随着易于经济利用的硫化镍矿日益短缺，全球镍资源开发利用重心转移至红土镍矿资源；红土型镍矿资源丰富，但由于以前大多数的镍冶炼工厂以冶炼硫化镍矿为主，所以利用国内外丰富的红土镍矿成为一种发展趋势，而且经济合理的冶炼红土型镍矿成为人们目前所关注的热门课题。
发明内容
本发明是一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，涉及一种以红土镍矿为原料，以煤粉、焦粉或者半焦为还原剂，以石灰石或萤石为熔剂制成含碳球团，以竖炉预还原-磁选-熔分炉终还原法生产镍铁的新方法。
本发明是的主要流程是：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎细磨-磁选分离-镍铁精矿压球-高温熔分-镍铁合金。选取红土镍矿为原料，其中镍的质量占红土镍矿总质量的0.5％-3％，铁的质量占红土镍矿总质量的10％-55％，将红土镍矿和还原剂、粘结剂，熔剂按照100∶10-50∶0-5∶2-20％制备成球团，并将干燥后的球团放入竖炉中；含碳球团经过预热、还原、冷却、破碎细磨、磁选，经过熔分炉高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。
一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，包括以下步骤：
(1)配料：选取的红土镍矿为原料，选取煤粉、焦粉或半焦作为还原剂，选取石灰石或萤石为熔剂，膨润土为粘结剂；所述红土镍矿、还原剂、粘结剂、熔剂按100∶10-50∶0-5∶2-20的比例混合；
(2)混料造球：将上述按比例配好的原料加水，加入混料机中，混匀之后用造球机将其造成球团；
(3)预还原：将含碳球团干燥后装入竖炉，在竖炉内进行预还原，预还原温度控制在800-1250℃，还原时间2-8小时，得到金属化球团；
(4)冷却：出竖炉后的球团，在炉外冷却器中冷却到100℃以下；
(5)破碎磨细：冷却后的球团，进入破碎机破碎，利用球磨机磨细；
(6)磁选分离：以800-2500GS的磁场强度，对预还原矿进行湿式磁选，得到粗镍铁精矿；
(7)高温熔炼：将粗镍铁精矿加入粘结剂和熔剂后混匀，冷压成球，在熔分炉中熔融温度控制在1450℃-1550℃，熔融时间控制在20-60min，经过高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。
所述红土镍矿粉和所述还原剂粒度均小于3mm；，所述还原剂煤粉固定碳＞60％，灰分＜15％；所述半焦固定碳＞60％；所述熔剂为石灰石，其CaO含量大于50％；或是所述熔剂是萤石，其CaF2含量大于75％。
所述步骤(5)中球团磨细至小于200目的球团颗粒占50％以上。
所述步骤(7)中粘结剂用量为粗镍铁精矿质量的2-15％，所述熔剂用量为粗镍铁精矿。
所述步骤(1)中还原剂添加量大于理论计算量。
本发明的优点在于：实现了竖炉-熔分炉有机结合与匹配，技术成熟，操作简单，工艺条件容易控制。
附图说明
图1为本发明以红土镍矿为原料，以煤粉、焦粉或者半焦为还原剂，制成含碳球团，以竖炉预还原-磁选-熔分炉终还原法生产镍铁的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的工艺流程为：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎细磨-磁选分离-镍铁精矿压球-高温熔融-镍铁合金；
配料：选用的红土矿成分为：镍品位1.72％，铁品位15.7％；选用煤粉作为还原剂，其成分为：固定碳79.98％，灰分13.94％，硫0.72％；选用的粘结剂为膨润土；选用的熔剂为石灰石：其中CaO含量为50％左右。红土矿、煤粉、粘结剂、熔剂按100∶35∶2∶3的比例混合。
混料造球：将上述按比例配好的原料配入一定比例的水，加入混料机中，混匀，之后用造球机将其造成球团。
还原：将含碳球团干燥后装入竖炉，在竖炉内进行还原，还原温度控制在1100℃，还原时间3小时，得到金属化球团。
冷却：出竖炉后的球团，在炉外冷却器中冷却到100℃以下。
破碎磨细：冷却后的球团，进入破碎机破碎，利用球磨机磨细至-200目占50％以上。
磁选：以1600GS的磁场强度，对预还原矿进行湿式磁选，得到粗镍铁精矿。
高温熔炼：粗镍铁精矿在熔分炉中，经过高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。
本实例得到的镍铁合金中，铁品位85.53％，镍品位59.64％，铁收得率85％，镍收得率87.5％。
实施例2
本发明的工艺流程为：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎磨细-磁选分离-镍铁精矿压球-高温熔融-镍铁合金；
配料：选用的红土矿成分为：镍品位1.83％，铁品位16.71％；选用的半焦成分为：固定碳69.17％，灰分20.74％，硫1.35％；选用的粘结剂为膨润土；选用的熔剂剂为石灰石：其中CaO含量在50％左右。红土矿、半焦、粘结剂、熔剂按100∶50∶3∶10的比例混合。
混料造球：将上述按比例配好的原料配入一定比例的水，加入混料机中，混匀，之后用造球机将其造成球团。
还原：将含碳球团干燥后装入竖炉，在竖炉内进行还原，还原温度控制在1200℃，还原时间2-8小时，得到金属化球团。
冷却：出窑后的球团，在密闭环境下冷却到100℃左右。
破碎筛分：冷却后的球团，进入破碎机破碎，利用球磨机磨细至-200目占50％以上。
磁选：以2000GS的磁场强度，对预还原产物进行湿式磁选，得到粗镍铁精矿。
高温熔炼：粗镍铁精矿在熔分炉中，经过经过高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。
本实例得到的镍铁合金中，铁品位86.17％，镍品位10.23％，铁收得率85％，镍收得率92％。
实施例3
本发明的工艺流程为：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎磨细-磁选分离-镍铁精矿压球-高温熔融-镍铁合金；
配料：选用的红土矿成分为：镍品位0.92％，铁品位42.71％；选用的煤粉成分为：固定碳79.71％，灰分12.74％，硫0.35％；选用的粘结剂为膨润土；选用的熔剂剂为石灰石：其中CaO含量在50％左右。红土矿、煤粉、粘结剂、熔剂按100∶40∶5∶8的比例混合。
混料造球：将上述按比例配好的原料配入一定比例的水，加入混料机中，混匀，之后用造球机将其造成球团。
还原：将含碳球团干燥后装入竖炉，在竖炉内进行还原，还原温度控制在1250℃，还原时间4小时，得到金属化球团。
冷却：出窑后的球团，在密闭环境下冷却到100℃左右。
破碎筛分：冷却后的球团，进入破碎机破碎，利用球磨机磨细至-200目占50％以上。
磁选：以1300GS的磁场强度，对预还原产物进行湿式磁选，得到粗镍铁精矿。
高温熔炼：粗镍铁精矿在熔分炉中，经过经过高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。
本实例得到的镍铁合金中，铁品位94.52％，镍品位2.75％，铁收得率75％，镍收得率93％。

Claims (8)

1.一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：选取的红土镍矿为原料，选取煤粉、焦粉或半焦作为还原剂，选取石灰石或萤石为熔剂，膨润土为粘结剂；所述红土镍矿、还原剂、粘结剂、熔剂按100∶10-50∶0-5∶2-20的比例混合；
(2)混料造球：将上述按比例配好的原料加水，加入混料机中，混匀之后用造球机将其造成球团；
(3)预还原：将含碳球团干燥后装入竖炉，在竖炉内进行预还原，预还原温度控制在800-1250℃，还原时间2-8小时，得到金属化球团；
(4)冷却：出竖炉后的球团，在炉外冷却器中冷却到100℃以下；
(5)破碎磨细：冷却后的球团，进入破碎机破碎，利用球磨机磨细；
(6)磁选分离：以800-2500GS的磁场强度，对预还原矿进行湿式磁选，得到粗镍铁精矿；
(7)高温熔炼：将粗镍铁精矿加入粘结剂和熔剂后混匀，冷压成球，在熔分炉中，经过高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述红土镍矿粉和所述还原剂粒度均小于3mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述还原剂煤粉固定碳＞60％，灰分＜15％；所述半焦固定碳＞60％。
4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述熔剂为石灰石，其CaO含量大于50％；或是所述熔剂是萤石，其CaF2含量大于75％。
5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述步骤(5)中球团磨细至小于200目的球团颗粒占50％以上。
6.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述步骤(7)中在熔分炉中熔融温度控制在1450℃-1550℃，熔融时间控制在20-60分钟。
7.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述步骤(7)中粘结剂用量为粗镍铁精矿质量的2-15％，所述熔剂用量为粗镍铁精矿质量的2-10％。
8.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在竖炉-熔分炉中生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述步骤(1)中还原剂添加量大于理论计算量。
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