CN102108438B

CN102108438B - 红土镍矿生产球团矿的方法

Info

Publication number: CN102108438B
Application number: CN201110035147A
Authority: CN
Inventors: 杨双平; 池延斌; 董洁; 张从容; 王苗; 王超; 李进
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2011-02-12
Filing date: 2011-02-12
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2031-02-12
Also published as: CN102108438A

Abstract

本发明属于镍铁生产工艺，具体涉及一种红土镍矿生产球团矿的方法，首先配料，包括：质量分数1～4％的膨润土，1～8％的生石灰，其余为氧化镍；接着造球，将混匀后的混合物加水至水分含量10～15％，然后利用造球机造球；然后筛分，将粒径小于10mm的原料去除，得到合格的生球；再焙烧固结，降温后即可得到镍球团矿，本发明通过把球团矿做成一定碱度的碱性矿，在高炉冶炼中减少了焦炭量，改善了高炉冶炼镍铁物理性能，冶炼镍铁时焦比低，产量高，同时冶炼出的镍铁含镍量高。

Description

红土镍矿生产球团矿的方法

技术领域

本发明属于镍铁生产工艺，具体涉及一种红土镍矿生产球团矿的方法。

背景技术

近年来不锈钢的旺盛需求刺激了对金属镍的需求，导致镍价持续高涨。高镍价的推动下，国内外厂家纷纷上马镍铁项目，使镍铁在全球镍产量中所占的比重越来越大。中国镍铁生产是从2005年开始出现的，镍铁产品中镍金属含量仅2000吨，2006年达到3万吨，2007年剧增到13万吨，从而引起了全世界镍行业人士的高度关注。

中国已查明的镍金属储量为760万吨，占世界总储量的5.4％。主要分布在甘肃，占中国总储量的62.2％，其次为云南、新疆、吉林、四川和湖北。中国的镍资源总体不足，除了甘肃金川以外，多为小型贫矿，矿床类型主要为硫化镍矿，中国总储量的86％。目前，镍的生产方法主要有火法冶炼和湿法冶炼两种，根据镍矿类型的不同(硫化矿和氧化矿)，冶炼处理方法各异。全世界生产的镍主要有金属镍、镍铁、镍盐和其他镍产品。

目前镍铁的火法生产工艺主要有以下三类。

1、传统的RKEF流程

RKEF流程是目前红土镍矿冶炼厂普遍采用的一种火法冶炼工艺流程，其工序为：干燥、焙烧-预还原、电炉熔炼、精炼等。

(1)干燥。采用回转干燥窑，主要脱出矿石中的部分自由水和结晶水。

(2)焙烧-预还原。预热矿石，选择性还原部分镍和铁。

(3)电炉熔炼。还原金属镍和部分铁，将渣和镍铁分开，生产粗镍铁。

(4)精炼。一般采用钢包精炼，脱出粗镍铁中的杂质，如硫、磷等。

2、日本大江山回转窑直接还原法

该方法是世界上唯一采用回转窑直接还原熔炼氧化镍的方法，主要分为以下几个工序：①物料预处理：磨矿、混合与制团；②冶炼工艺：回转窑焙烧、金属氧化物还原与还原金属的聚集；③分离处理：回转窑产出的熟料采用重选与磁选，分离出镍铁合金。

3、高炉冶炼工艺

2005年底开始利用高炉冶炼镍红土矿。目前，300m3的高炉已应用于镍铁合金的生产，可以得到含镍5％左右的镍铁，这类镍铁稍加精炼即可满足不同类型钢材。该工艺主要分为以下几个工序。

(1)将原矿破碎筛分，其中粒径10～60mm的原矿块为高炉冶炼原料，小于10mm的矿粉与焦粉、生石灰、石灰石混合配料进行烧结，得烧结矿块。

(2)将烧结矿块破碎筛分，粒径10～50mm的烧结矿块为高炉冶炼原料，粒径小于10mm的矿粉重新烧结。

(3)将烧结矿块、原矿块、焦炭、石灰石、生石灰、白云石和萤石混配进行高炉冶炼得到镍铁。

由于近两年镍价格高涨和镍市场的繁荣，国内出现了很多工厂，多采用小高炉，以含镍低的红土矿冶炼含镍生铁，成为了我国主要镍铁生产工艺，而其他冶炼方法由于投资大，技术工艺复杂等原因在我国应用较少。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种红土镍矿生产球团矿的方法，把球团矿做成一定碱度的碱性矿，在高炉冶炼中减少了焦炭量，改善了高炉冶炼镍铁物理性能，冶炼镍铁时焦比低，产量高，同时冶炼出的镍铁含镍量高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

红土镍矿生产球团矿的方法，包括以下步骤，

第一步，配料，包括：质量分数1～4％的膨润土，1～8％的生石灰，其余为氧化镍；

第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量10～15％，然后利用造球机造球；

第三步，筛分，将粒径小于10mm的原料去除，得到合格的生球；

第四步，焙烧固结，在1300±100℃的温度下焙烧60分钟；

第五步，降温，得到镍球团矿。

所述第二步中造球机的圆盘转速为每分钟12～15转，时间7～10分钟。

所述的焙烧固结是在高炉中完成，高炉即为生铁冶炼中用的高炉。

本发明的优点是：

一)原材料氧化镍矿资源丰富，约占世界镍储量的72％，且勘探成本低；从氧化镍矿中可以生产镍铁、镍锍及氧化镍等产品，能满足不同产业的需求，其中镍铁更是便于生产不锈钢，降低生产成本；

二)球团作为一种理想的冶金炉料具有良好的冶金性能，有利于冶炼操作，通过研究及理论分析方法摸索氧化镍矿球团生产的最佳工艺条件及适宜的球团碱度，为氧化镍矿球团工业生产提供了一种思路；

三)高炉冶炼减少了焦炭量，环保节能；

四)氧化镍球团强度高；

五)冶炼出的镍铁物理性能良好，含镍量高，球团强度高；

六)冶炼速度快，节约能耗，节省15％左右的成本。

附图说明

附图是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例一

红土镍矿生产球团矿的方法，包括以下步骤，第一步，配料，包括：质量分数1％的膨润土，1％的生石灰，98％的氧化镍；第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量10％，然后利用造球机造球；第三步，筛分，将粒径小于10mm的原料去除，得到合格的生球；第四步，焙烧固结，在1300±100℃的温度下焙烧60分钟；第五步，降温，得到镍球团矿。

实施例二

红土镍矿生产球团矿的方法，包括以下步骤，第一步，配料，包括：质量分数4％的膨润土，3％的生石灰，93％的氧化镍；第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量15％，然后利用造球机造球；第三步，筛分，将粒径小于10mm的原料去除，得到合格的生球；第四步，焙烧固结，在1300±100℃的温度下焙烧60分钟；第五步，降温，得到镍球团矿。

实施例三

红土镍矿生产球团矿的方法，包括以下步骤，第一步，配料，包括：质量分数2％的膨润土，8％的生石灰，10％的氧化镍；第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量13％，然后利用造球机造球；第三步，筛分，将粒径小于10mm的原料去除，得到合格的生球；第四步，焙烧固结，在1300±100℃的温度下焙烧60分钟；第五步，降温，得到镍球团矿。

实施例四

步骤与实施例三一致，配料中不再加入膨润土。

实施例五

步骤与实施例三一致，配料中不再加入生石灰。

各实施例中造球机的圆盘转速为每分钟12～15转，时间7～10分钟。焙烧固结是在高炉中完成。

通过以上实施例，可以发现，当膨润土配入量从0％提高到2％时，单个球团强度亦从645.9N增加到946.9N，但氧化镍矿球团强度仍属较低。考虑到当球团碱度提高时，生球在焙烧阶段易产生低熔点粘结相从而使单个球团强度达到1200N。因此，利用氧化镍矿生产球团时无需添加膨润土；在氧化镍矿中添加生石灰以提高球团碱度对生球质量影响较小，但球团强度和冶金性能均有所提高。当将氧化镍矿球团从初始碱度0.60提高到1.10时：生球最佳焙烧温度由1300℃降低至1250℃，高温焙烧时间从60min下降到30min，单个球团强度也从645.9N增加到1256.9N；同时，还原粉化指数(RDI_+3.15)从96.44％增加到99.57％，还原膨胀指数(RSI)从5.38％降低至4.14％，还原度(RI)从90.3％提高到94.1％。但软化开始温度有所降低，从1177℃降至1126℃，软化区间亦从44℃减少到31℃。

上述实施例还可以例举，经发明人的实验证明，只要在本发明的范围内，均能够得到符合高炉和电炉熔炼要求的红土镍矿球团矿。

根据实验表明，使用本发明生产的红土镍矿球团矿作为一种理想的冶金炉料广泛应用于高炉冶炼和电炉熔炼，有利于冶炼操作，节能降耗。

本发明对利用氧化镍矿生产球团试验的最佳工艺参数及适宜球团碱度的确立是建立在一种质量分数1.55％的Ni、36.31％的TFe、9.3％的MgO、0.08％的CO，1.36％的Cr₂O₃，0.14％的CaO，2.12％的Al₂O₃，0.015％的S，0.0041％的P，15.87％的SiO₂，其余为水分的过渡层氧化镍矿制备球团的基础之上。考虑到不同矿床部位氧化镍矿的化学成分及矿物学组成存在着一定的差异，导致其球团工艺条件也会具有一定的差异。对于不同矿床深度的氧化镍矿生产球团的最佳工艺参数及合适碱度的确立应通过具体试验过程来摸索。

Claims

1.红土镍矿生产球团矿的方法，包括以下步骤，

第一步，配料，包括：质量分数0～4%的膨润土，1～8%的生石灰，其余为氧化镍；

第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量10～15%，然后利用造球机造球；

第四步，焙烧固结，在生铁冶炼中用的高炉中以1300±100℃的温度焙烧60分钟；

第五步，降温，得到镍球团矿。

2.根据权利要求1所述的红土镍矿生产球团矿的方法，其特征在于，包括以下步骤，

第一步，配料，包括：质量分数1%的膨润土，1%的生石灰，98%的氧化镍；

第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量10%，然后利用造球机造球；

第五步，降温，得到镍球团矿。

3.根据权利要求1所述的红土镍矿生产球团矿的方法，其特征在于，包括以下步骤，

第一步，配料，包括：质量分数4%的膨润土，3%的生石灰，93%的氧化镍；

第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量15%，然后利用造球机造球；

第五步，降温，得到镍球团矿。

4.根据权利要求1所述的红土镍矿生产球团矿的方法，其特征在于，包括以下步骤，

第一步，配料，包括：质量分数2%的膨润土，8%的生石灰，90%的氧化镍；

第二步，造球，将第一步中混匀后的混合物加水至水分含量13%，然后利用造球机造球；

第五步，降温，得到镍球团矿。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的红土镍矿生产球团矿的方法，其特征在于，所述第二步中造球机的圆盘转速为每分钟12～15转，时间7～10分钟。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的红土镍矿生产球团矿的方法，其特征在于，所述的氧化镍矿成分为：质量分数1.55%的Ni、36.31%的TFe、9.3%的MgO、0.08%的CO，1.36%的Cr₂O₃，0.14%的CaO，2.12%的Al₂O₃，0.015%的S，0.0041%的P，15.87%的SiO₂，其余为水分。