CN101967571B

CN101967571B - 一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法

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Publication number: CN101967571B
Application number: CN201010501867A
Authority: CN
Inventors: 张建良; 林重春; 毛瑞; 邵久刚
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-10-11
Also published as: CN101967571A

Abstract

本发明是一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁合金的方法，涉及以红土镍矿粉、还原剂、粘结剂和熔剂制成含碳球团，利用隧道窑-电炉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，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，不用干燥，直接将球团装入还原罐中，还原罐底部和最上层球团表面各铺一层焦粉，厚度为10-30mm；隧道窑还原温度为1100-1300℃，时间12-32h，还原后的球团破碎磨细、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，在电炉中经过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-电炉结合，技术成熟，操作简单，工艺条件容易控制。

Description

一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法

技术领域

本发明涉及一种镍铁合金的两步式还原生产方法。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

随着科技不断进步，经济逐渐发展，世界各国对不锈钢的需求日益旺盛。镍作为生产不锈钢的主要合金元素之一，需求量也越来越大。

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，国内外对红土镍矿的研究越来越多，处理工艺主要是火法和湿法两种，其中火法分镍锍和镍铁工艺，而镍铁工艺路线主要是以下两条：一是回转窑矿热炉流程(RKEF)，生产高镍铁；另外一条是高炉流程，生产中镍和低镍铁产品。但是这两个最主要的流程对原料的要求高，矿热炉所需红土镍矿镍高铁低，而高炉为避免产生大量的渣，所需红土镍矿为低镍高铁，这样就造成大量不符合上述两种流程需要的红土镍矿大量堆积。湿法工艺分还原焙烧-氨浸工艺和高压酸浸工艺，这两个工艺由于存在能耗、药剂及对反应条件的要求比较苛刻等问题，因此应用并不广泛。

发明内容

本发明是一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，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，以隧道窑-电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，走循环经济之路。

本发明是的主要步骤是：

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，并将球团放入还原罐中；含碳球团经过预热、还原、冷却、破碎细磨、磁选得到镍铁精矿，精矿压球，然后经过电炉高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。

一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，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：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、粘结剂和溶剂，加入混料机中，混匀之后用造球机将其造成球团后加入还原罐中；

(3)还原：将上述准备好的还原罐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，得到金属化球团；

(4)冷却：出窑后的球团，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)湿法磁选分离：以1000-2500GS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：将上述制得的镍铁精矿加入粘结剂和熔剂后，冷压成球，送入电炉中，在电炉中温度控制在1450℃-1550℃，冶炼时间为20-120min，经过高温熔炼得到镍铁合金。

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(2)中，还原罐底部和表层球团各铺一层焦粉，厚度为10-30mm。

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％，所述熔剂用量为镍铁精矿质量的2-10％。

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：生产工艺简单、操作简便，由于在磁选过程中除去了大部分的脉石，这大大降低了电炉熔炼镍铁精矿工序的负荷，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，制成含碳球团，以隧道窑-电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：

选用的红土矿成分为：镍品位1.75％，铁品位16.7％；选用煤粉作为还原剂，其成分为：固定碳79.68％，灰分12.94％，硫0.69％；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∶30∶3∶4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造球。造好的球团不用烘干，直接装入还原罐中，罐的底部和表面覆盖一层焦粉，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16小时，得到金属化球团。出窑后的球团，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，然后用1800GS磁选机进行磁选，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，其中粘结剂用量为镍铁精矿质量的8％，熔剂用量为4％，再将球团送入电炉冶炼，温度控制在1500℃，冶炼时间为20min。

本实例得到的镍铁合金中，铁品位85.57％，镍品位11.29％，铁收得率75％，镍收得率92％。

实施例2

本发明的工艺流程为：

选用的红土矿成分为：镍品位1.78％，铁品位15.4％；选用煤粉作为还原剂，其成分为：固定碳80.13％，灰分12.27％，硫0.58％；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7.5％，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造球。造好的球团不用烘干，直接装入还原罐中，罐的底部和表面覆盖一层焦粉，厚度为20mm，然后送入隧道窑内进行还原，还原温度控制在1300℃，还原时间24小时，得到金属化球团。出窑后的球团，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，然后用1600GS磁选机进行磁选，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，其中粘结剂用量为镍铁精矿质量的5％，熔剂用量为5％，再将球团送入电炉冶炼，温度控制在1450℃，冶炼时间为30min。

本实例得到的镍铁合金中，铁品位86.46％，镍品位10.02％，铁收得率92％，镍收得率92％。

实施例3

本发明的工艺流程为：

选用的红土矿成分为：镍品位1.68％，铁品位15.2％；选用煤粉作为还原剂，其成分为：固定碳80.34％，灰分11.26％，硫0.53％；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∶20∶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造球。造好的球团不用烘干，直接装入还原罐中，罐的底部和表面覆盖一层焦粉，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28小时，得到金属化球团。出窑后的球团，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，然后用1400GS磁选机进行磁选，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，其中粘结剂用量为镍铁精矿质量的8％，熔剂用量为2％，再将球团送入电炉冶炼，温度控制在1475℃，冶炼时间为25min。

本实例得到的镍铁合金中，铁品位84.72％，镍品位12.24％，铁收得率75％，镍收得率92％。

Claims

1.一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，其特征在于，

包括以下步骤：

(4)冷却：出窑后的球团，在炉外冷却器中冷却到100℃以下；

(7)高温熔炼：将上述制得的镍铁精矿加入粘结剂和熔剂，后，冷压成球，送入电炉中，在电炉中温度控制在1450℃-1550℃，冶炼时间为20-120min，经过高温熔炼得到镍铁合金；所述粘结剂用量为镍铁精矿质量的2-15％，所述熔剂用量为镍铁精矿质量的2-10％。

2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，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隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，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隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，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隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，还原罐底部和表层球团各铺一层焦粉，厚度为10-30mm。

6.根据权利要求1所述的一种红土镍矿在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，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在隧道窑-电炉中生产镍铁的方法，其特征在于，所述步骤(1)中还原剂添加量大于理论计算量。