CN101967570A - 一种红土镍矿生产镍铁合金的方法 - Google Patents

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司全
张建良
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Abstract

本发明是一种红土镍矿生产镍铁合金的方法，具体涉及一种以红土镍矿粉、还原剂、粘结剂及熔剂冷压成块砖，利用隧道窑-熔分炉还原法生产镍铁合金的方法，属于熔融还原领域。本发明包括以下步骤：选取红土镍矿为原料，将红土镍矿和还原剂、粘结剂，熔剂剂按照100∶10-50∶1-5∶2-20％混合均匀冷压成块砖，直接将砖码放在台车上面，台车表面铺一层20mm厚的焦粉；隧道窑还原温度为1100-1300℃，时间12-32h，还原后的块砖破碎磨细、磁选得到镍铁精矿，然后再将精矿与适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。本发明实现了隧道窑-熔分炉结合，技术成熟，操作简单，工艺条件容易控制。

Description

一种红土镍矿生产镍铁合金的方法
技术领域
本发明涉及一种镍铁合金生产方法。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)冷压成块砖生产镍铁合金。
背景技术
镍是重要的战略资源，同时也是不锈钢生产的原料。随着不锈钢的应用越来越广，镍的需求也增长迅速。目前世界上约60％的镍产量来源于硫化镍矿，从硫化镍矿中提取金属镍的工艺已面临着资源日益枯竭的局面，在低碳经济方面也将面临着越来越大的压力。因此，随着镍铁行业的发展和镍铁冶炼技术的成熟，人们逐渐将目光转移到了丰富的红土镍矿研究利用上。目前，镍铁生产主要是红土镍矿经过电炉或高炉还原熔炼，得到含镍铁水。但由于资源的限制，大量低品位的红土镍矿很难得到利用，生产出的镍铁合金镍品位太低，而且渣量特别大，能耗高，因而迫切需要开发出一种能够处理不同品位红土镍矿的方法。
发明内容
本发明是一种红土镍矿生产镍铁合金的方法，具体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冷压成砖，以隧道窑-熔分炉法生产镍铁的新方法，该方法能解决部分省份焦炉煤气的利用问题，使资源得以综合利用，走循环经济之路。
本发明一种红土镍矿生产镍铁合金的方法的主要步骤是：
Figure BSA00000296219200021
Figure BSA00000296219200022
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％配料混合，然后冷压成砖，并将砖直接码放在台车上面；冷压砖在隧道窑中经过预热、还原、冷却、破碎细磨、磁选得到镍铁精矿，精矿压球，然后经过熔分炉高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。
本发明所述的一种红土镍矿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)混料冷压：首先将红土镍矿加入烘干机中进行烘干后进行破碎，再按上述比例加入还原剂、粘结剂、熔剂，加入混料机中，混匀之后将混合料冷压成块砖；
(3)还原：将上述制备好的块砖码放在台车上，然后送入隧道窑内进行还原送入隧道窑内进行还原，还原温度控制在1100-1300℃，还原时间12-32小时，得到金属化块砖；
(4)冷却：出窑后的块砖，在炉外冷却器中冷却或水冷到100℃以下；
(5)破碎细磨：冷却后金属化块砖，进入破碎机破碎，利用球磨机磨细；
(6)湿法磁选分离：以1000-2800GS的磁场强度，对还原矿进行湿式磁选，得到镍铁精矿；
(7)高温熔炼：将上述的得到的镍铁精矿加入粘结剂和熔剂混匀冷压成球，再将球团送入熔分炉冶炼，温度控制在1450℃-1550℃，冶炼时间为20-120min。
所述红土镍矿粉和所述还原剂粒度均小于3mm。
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(3)中，在台车的底部覆盖一层焦粉，厚度为20mm。
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，粘结剂用量为镍铁精矿质量的2-15％，熔剂用量为镍铁精矿质量的2-10％。
所述还原剂量适当超过理论计算量。
本发明的优点在于：具有生产工艺简单、操作简便、处理量大，由于在磁选过程中除去了大部分的脉石，熔分炉熔炼镍铁精矿大大降低了其负荷，节约了冶炼镍铁合金的能耗，成本低、镍和铁的回收率高。生产出的镍铁合金可直接作为冶炼不锈钢的原料。本发明适于处理各种品位的红土镍矿，具有很好的经济效益。
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，冷压成块砖，以隧道窑-熔分炉联合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：
Figure BSA00000296219200031
选用的红土矿成分为：镍品位0.95％，铁品位39.7％；选用煤粉作为还原剂，其成分为：固定碳80.17％，灰分12.34％，硫0.65％；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∶40∶5∶5的比例混合。
首先将红土镍矿加入烘干机中进行烘干，脱至含水量为7％，然后将干燥后的红土镍矿破碎至3mm以下，再加入还原剂和粘结剂混料，将混合料冷压成块砖，不用烘干，直接码放在台车上面，台车的底部覆盖一层焦粉，厚度为20mm，然后送入隧道窑内进行还原，还原温度控制在1100℃，还原时间18小时，得到金属化块砖。出窑后的块砖，在炉外冷却器中冷却或水冷到100℃以下。再破碎、球磨至-200目占50％以上的细度，然后在1500GS的磁场强度下进行湿式磁选，得到镍铁精矿，然后将镍铁精矿冷压成球，送入熔分炉冶炼，温度控制在1500℃，冶炼时间为30min。
本实例得到的镍铁合金中，铁品位92.73％，镍品位2.31％，铁收得率85％，镍收得率89.02％。
实施例2
如图1所示，本发明的工艺流程为：
Figure BSA00000296219200042
选用的红土矿成分为：镍品位1.78％，铁品位15.8％；选用煤粉作为还原剂，其成分为：固定碳79.13％，灰分12.47％，硫0.68％；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∶4∶8的比例混合。
首先将红土镍矿加入烘干机中进行烘干，脱至含水量为8％，然后将干燥后的红土镍矿破碎至3mm以下，再加入还原剂和粘结剂混料，将混合料冷压成块砖，不用烘干，直接码放在台车上，台车的底部覆盖一层焦粉，厚度为20mm，然后送入隧道窑内进行还原，还原温度控制在1200℃，还原时间24小时，得到金属化块砖。出窑后的块砖，在炉外冷却器中冷却或水冷到100℃以下。再破碎、球磨至-200目占50％以上的细度，然后在1800GS的磁场强度下进行湿式磁选，得到镍铁精矿，然后将镍铁精矿、粘结剂和熔剂混匀冷压成球，粘结剂用量为镍铁精矿质量的5％，熔剂用量为2％，再将球团送入熔分炉冶炼，温度控制在1550℃，冶炼时间为20min。
本实例得到的镍铁合金中，铁品位84.35％，镍品位11.41％，铁收得率80％，镍收得率93％。
实施例3
如图1所示，本发明的工艺流程为：
Figure BSA00000296219200051
Figure BSA00000296219200052
选用的红土矿成分为：镍品位1.86％，铁品位16.1％；选用煤粉作为还原剂，其成分为：固定碳80.51％，灰分11.72％，硫0.47％；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∶25∶3∶6的比例混合。
首先将红土镍矿加入烘干机中进行烘干，脱至含水量为7％，然后将干燥后的红土镍矿破碎至3mm以下，再加入还原剂和粘结剂混料，将混合料冷压成块砖，不用烘干，直接码放在台车上，台车的底部覆盖一层焦粉，厚度为20mm，然后送入隧道窑内进行还原，还原温度控制在1250℃，还原时间20小时，得到金属化块砖。出窑后的块砖，在炉外冷却器中冷却或水冷到100℃以下。再破碎、球磨至-200目占50％以上的细度，然后在1700GS的磁场强度下进行湿式磁选，得到镍铁精矿，然后将镍铁精矿、粘结剂和熔剂混匀冷压成球，粘结剂用量为镍铁精矿质量的6％，熔剂用量为2％，再将球团送入熔分炉冶炼，温度控制在1500℃，冶炼时间为25min。
本实例得到的镍铁合金中，铁品位84.56％，镍品位12.04％，铁收得率79％，镍收得率93％。

Claims (7)

1.一种红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：所述一种红土镍矿生产镍铁合金的方法是以红土镍矿粉、还原剂及粘结剂/熔剂冷压成块砖，利用隧道窑-熔分炉法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)混料冷压：首先将红土镍矿加入烘干机中进行烘干后进行破碎，再按上述比例加入还原剂、粘结剂、熔剂，加入混料机中，混匀之后将混合料冷压成块砖；
(3)还原：将上述制备好的块砖码放在台车上，然后送入隧道窑内进行还原送入隧道窑内进行还原，还原温度控制在1100-1300℃，还原时间12-32小时，得到金属化块砖；
(4)冷却：出窑后的块砖，在炉外冷却器中冷却或水冷到100℃以下；
(5)破碎细磨：冷却后金属化块砖，进入破碎机破碎，利用球磨机磨细；
(6)湿法磁选分离：以1000-2800GS的磁场强度，对还原矿进行湿式磁选，得到镍铁精矿；
(7)高温熔炼：将上述的得到的镍铁精矿加入粘结剂和熔剂混匀冷压成球，再将球团送入熔分炉冶炼，温度控制在1450℃-1550℃，冶炼时间为20-120min。
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿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所述的一种红土镍矿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％。
4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，在台车的底部覆盖一层焦粉，厚度为20mm。
5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：所述步骤(7)中，粘结剂用量为镍铁精矿质量的2-15％，熔剂用量为镍铁精矿质量的2-10％。
6.根据权利要求1所述的一种红土镍矿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。
7.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：所述还原剂量适当超过理论计算量。
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