CN102586636B

CN102586636B - 钼镍矿直接还原熔炼制取钼镍合金的方法

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Publication number: CN102586636B
Application number: CN 201210069686
Authority: CN
Inventors: 霍广生; 缪加坦; 朱和平
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: CN102586636A

Abstract

一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法，是将钼镍矿磨细至平均粒度小于等于0.18mm的钼镍矿粉后，向其中添加平均粒度小于等于0.18mm的造渣剂及还原剂，得到炉料，将炉料混合均匀后造球，得球团矿；然后，将球团矿加热至1600～1800℃，熔炼，分别收集液态合金、炉渣、烟尘和炉气；所述液态合金即为粗钼镍合金，钼、镍的直收率分别大于96％、94％；烟尘含钼＜0.2％，含镍＜0.1％；炉气中SO₂浓渡≤400mg/m³；本发明工艺方法简单合理、操作方便、钼镍矿不经过氧化焙烧脱硫，利用钼镍矿中自身含有的炭作还原剂，直接还原熔炼制取粗钼镍合金，使间接熔炼变为直接熔炼。制备的钼镍合金硫、磷含量低、环境友好、生产成本低，适于钼镍矿物的提取。

Description

钼镍矿直接还原熔炼制取钼镍合金的方法

技术领域

本发明涉及一种钼镍矿直接还原熔炼钼镍合金的方法，属于矿物提取冶金技术领域。

背景技术

在我国的湘、鄂、川、黔、桂、渝、陕、甘、新等省市蕴藏有大量的石煤矿，这种石煤矿中常伴生有钒、钼、镍等有色金属。因成矿条件及地区位置不同，石煤中伴生的有价元素也不尽相同，有些地区的石煤伴生的元素以钒为主，而有些地区的石煤伴生元素又以钼为主，通常含有钼的石煤也同时伴生有镍，属钼镍共生矿，通常被称为镍钼矿或钼镍矿。其伴生元素还有钻、钒、锌等，以及贵金属金、银和铂族元素，同时一般还含有10％-15％的炭、20％-30％的硫，是一种多金属硫化矿物。利用钼镍矿炼制粗钼镍合金是富集钼镍矿中的有价成份的有效方法，再通过从粗钼镍合金回收钼镍矿中的有价成份，是提高钼镍矿的综合利用率的有效途径。

目前，在我国的湖南、贵州钼镍矿床的主要产地，利用钼镍矿炼制粗钼镍合金，其方法是将钼镍矿破碎至1～10mm进行焙烧脱硫，将钼镍矿中的金属硫化物转变为易于被还原的金属氧化物，得烧结料。然后以生石灰作为造渣剂、无烟煤作为炭质还原剂，将烧结料和生石灰、炭质还剂按一定的比例混合后制块，在630KVA电炉内进行还原熔炼。该法存在的问题是：

1、入炉熔炼的钼镍矿是经过氧化焙烧后的烧结料，氧化焙烧的目的在于脱硫，使钼镍矿中的金属硫化物转变为氧化物，而在下一阶段被还原成金属，为间接熔炼法。钼镍矿为含有炭的硫化矿物，在焙烧过程中，会释放出大量含SO₂和CO₂气体，对大气环境的污染极其严重。

2、钼镍矿经过氧化焙烧，原料中的炭被烧掉，在熔炼烧结料时，必须重新配入炭质还原剂，不仅增加作业成本，而且降低了钼镍矿的综合利用率。

3、钼镍矿为含有炭的硫化矿物，氧化焙烧的热效应很大，炭和硫的燃烧都会释放出大量的热，采用平地堆烧的方法，焙烧温度根本无法控制，会造成钼的挥发损失，这种焙烧的方法钼的挥发损失高达4～5％。

6、所得粗钼镍合金的品质差，有害元素磷和硫的含量高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺方法简单合理、操作方便、制备的钼镍合金硫、磷含量低、环境友好、生产成本低的钼镍矿直接还原熔炼钼镍合金的方法。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法，包括下述步骤：

第一步：磨矿、造球

将钼镍矿磨细至平均粒度小于等于0.18mm的钼镍矿粉，向所述钼镍矿粉中添加平均粒度小于等于0.18mm的造渣剂及平均粒度小于等于0.18mm还原剂得到炉料，将炉料混合均匀后造球，得球团矿；炉料混合时，混合精度相对偏差变异系数CV＜1.5％；

第二步：熔炼

将第一步所得球团矿置于熔炼炉，加热至熔炼温度1600～1800℃，保温20-60分钟，分别收集液态合金、炉渣、烟尘和炉气；所述液态合金即为粗钼镍合金。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，第一步造球前，向炉料中添加助熔剂，所述助熔剂为含CaF₂＞85％的萤石，其添加量为炉料重量的0～3％，平均粒度小于等于0.18mm。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述造渣剂由CaO与Na₂CO₃组成，其中：CaO∶Na₂CO₃＝(0～1)∶3。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述造渣剂的添加量根据实测的钼镍矿粉中SiO₂、CaO及S的含量，按质量比(CaO+Na₂CO₃)/(SiO₂+S)＝0.9-1.1添加。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述还原剂选自焦炭、煤炭中的一种，其添加量根据实测的钼镍矿粉中C的含量与添加的还原剂质量之和满足钼镍矿粉中总炭含量≥11％。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述造球采用高压对辊压球机压制成型、球团尺寸20～40mm，成型压力17～20Mpa，经干燥后的球团水份≤1.5％。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述粗钼镍合金的产率为钼镍矿重量的16～20％，钼、镍的直收率分别大于96％、94％。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述炉渣的产率以钼镍矿计为70～80％，炉渣固硫率＞96％；炉渣中含钼≤0.2％，含镍≤0.30％。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述烟尘的产率以钼镍矿计为3～5％，烟尘含钼＜0.2％，含镍＜0.1％。

本发明一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法中，所述炉气经填料塔吸收处理后，SO₂浓度≤400mg/m³，直接排放。

本发明由于采用上述工艺方法，与现有技术相比具有以下优点：

1、本法采用钼镍矿直接还原熔炼炼制粗钼镍合金，钼镍矿无需氧化焙烧，从而避免了钼镍矿氧化焙烧产生的SO₂和CO₂对大气环境的污染。

2、熔炼得到的熔融炉渣，由于其比重比钼镍合金的比重小且与钼镍合金不相混融，因此熔融炉渣和钼镍合金在熔炼过程中将沉降分离。可以实现分类收集，可以实现连续熔炼。

3、本方法利用钼镍矿与炭共生的特点，以钼镍矿自身所含的炭为还原剂，不加或补加少量炭质还原剂，保持熔炼气氛为强还原性，提高了原料的综合利用率，降低了成本。

4、本方法在原料中加入了强碱性的氧化钙与碳酸钠作造渣剂，在熔炼中起到了固硫和强化熔炼的作用，不仅避免了在熔炼过程中含硫气体的溢出，而且抑制了硫、磷有害元素进入合金，提高了粗钼镍合金的品质。

5、本方法熔炼的产物为粗钼镍合金、炉渣、烟尘和炉气，粗钼镍合金产率高，钼和镍的直收率高；炉渣中钼、镍含量低，固硫率高；烟尘中钼、镍含量低；炉气中SO₂经填料塔吸收处理后，排空气体几乎不含SO₂。

6、本方法具有良好的社会效益和经济效益。

综上所述，本发明工艺方法简单合理、操作方便、钼镍矿不经过氧化焙烧脱硫，利用钼镍矿中自身含有的炭作还原剂，直接还原熔炼制取粗钼镍合金，使间接熔炼变为直接熔炼。制备的钼镍合金硫、磷含量低、环境友好、生产成本低，适于钼镍矿物的提取。

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。本发明可以以发明内容所描述的任何方式进行实施。

实施例1：

取Mo 4.1％，Ni 2.94％，Zn 2.23％，V 0.619％，Fe 13.29％，C 10.23％，SiO₂20.74％，Al₂O₃ 2.13％，CaO 6.49％，MgO 2.25％，S 19.21％，P 0.28％的钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金，其实施过程为：将钼镍矿直接破磨至平均粒度小于0.18mm。配入造渣剂生石灰粉(CaO含量为92.3％)和碳酸钠(Na₂CO₃ 98.8％)，其配料比为钼镍矿粉∶生石灰粉∶碳酸钠＝100∶25.5∶10(重量比)，炉料中的(CaO+Na₂CO₃)/(SiO₂+S)＝1.002。造渣剂CaO∶Na₂CO₃＝3∶1。由于用于配料的钼镍矿的炭含量为10.23％，未达到11％的含量，因此在以上配料中按镍钼矿重量的1％加入焦炭粉(固定碳含量大于80％)，再在上述配料中按上述配料总重量的3％加入萤石粉(CaF₂87.6％)。以上几种炉料除焦碳粉粒度为0～1.5mm外，其他平均粒度均小于0.18mm。按上述配料方法，将称量准确的几种物料加入混料机内充分混匀，物料用高压对辊压球机压制成Φ22～30mm的球团，团球经过干燥后水份≤1.5％。

还原熔炼作业是在设有布袋收尘器的还原电炉内进行的，电炉熔炼温度为1650℃。将干燥后的所述球团矿分批慢慢加入电炉内，直至将炉膛逐渐填满，待炉膛内的炉料全部融化后保温30分钟。熔炼得到的粗钼镍合金沉积于炉膛底部。将合金与熔渣分别从炉膛内放出。

钼镍矿经上述直接还原熔炼所得粗钼镍合金的成份如下：Mo 21.8％、Ni15.4％、Fe 56.01％、S 0.86％、P 0.54％。

熔炼过程排放出的熔炼渣中含Ni 0.20％、含Mo 0.19％、含S 24％。

实施例2：

取Mo 5.8％，Ni 4.6％，Zn 2.1％，V 0.52％，Fe 10.3％，C 12.3％，SiO₂ 22.8％，Al₂O₃ 2.3％，CaO 7.6％，MgO 2.0％，S 21.2％，P 0.35％的钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金，其实施过程为：将钼镍矿直接破磨至平均粒度小于0.18mm。配入造渣剂生石灰粉(CaO含量为92.3％)和碳酸钠(Na₂CO₃ 98.8％)，其配料比为钼镍矿粉∶生石灰粉∶碳酸钠＝100∶0∶41(重量比)，炉料中的(CaO+Na₂CO₃)/(SiO₂+S)＝1.1。按上述配料方法，将称量准确的几种物料加入混料机内充分混匀，物料用高压对辊压球机压制成Φ22～30mm的球团，团球经过干燥后水份≤1.5％。

还原熔炼作业是在设有布袋收尘器的还原电炉内进行的，电炉熔炼温度为1800℃。将干燥后的所述球团矿分批慢慢加入电炉内，直至将炉膛逐渐填满，待炉膛内的炉料全部融化后保温60分钟。熔炼得到的粗钼镍合金沉积于炉膛底部。将合金与熔渣分别从炉膛内放出。

钼镍矿经上述直接还原熔炼所得粗钼镍合金的成份如下：Mo 34.5％、Ni26.86％、Fe 33.5％、S 0.55％、P 0.32％

熔炼过程排放出的熔炼渣中含Ni 0.30％、含Mo 0.20％、含S 26％。

实施例3：

取Mo 3.0％，Ni 2.1％，Zn 2.1％，V 0.42％，Fe 15.6％，C 11.2％，SiO₂ 21.6％，Al₂O₃ 2.2％，CaO 5.6％，MgO 2.3％，S 16.2％，P 0.22％的钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金，其实施过程为：将钼镍矿直接破磨至平均粒度小于0.18mm。配入造渣剂生石灰粉(CaO含量为92.3％)和碳酸钠(Na₂CO₃ 98.8％)，其配料比为钼镍矿粉∶生石灰粉∶碳酸钠＝100∶15.4∶14.4(重量比)，炉料中的(CaO+Na₂CO₃)/(SiO₂+S)＝0.9。造渣剂CaO∶Na₂CO₃＝1∶1。再在上述配料中按上述配料总重量的2％加入萤石粉(CaF₂ 87.6％)。以上几种炉料的平均粒度均小于0.18mm。按上述配料方法，将称量准确的几种物料加入混料机内充分混匀，物料用高压对辊压球机压制成Φ22～30mm的球团，团球经过干燥后水份≤1.5％。

还原熔炼作业是在设有布袋收尘器的还原电炉内进行的，电炉熔炼温度为1700℃。将干燥后的所述球团矿分批慢慢加入电炉内，直至将炉膛逐渐填满，待炉膛内的炉料全部融化后保温40分钟。熔炼得到的粗钼镍合金沉积于炉膛底部。将合金与熔渣分别从炉膛内放出。

钼镍矿经上述直接还原熔炼所得粗钼镍合金的成份如下：Mo 14.5％、Ni9.9％、Fe 66.8％、S 0.72％、P 0.43％。

熔炼过程排放出的熔炼渣中含Ni 0.14％、含Mo 0.12％、含S 20％。

Claims

1.一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法，包括下述步骤：

第一步：磨矿、造球

将钼镍矿磨细至平均粒度小于等于0.18mm的钼镍矿粉，向所述钼镍矿粉中添加平均粒度小于等于0.18mm的造渣剂及平均粒度小于等于0.18mm还原剂得到炉料，将炉料混合均匀后造球，得球团矿；炉料混合时，混合精度相对偏差变异系数CV<1.5％；所述造渣剂由CaO与Na₂CO₃组成，其中：CaO:Na₂CO₃=（0～1）:3，造渣剂的添加量根据实测的钼镍矿粉中SiO₂、CaO及S的含量，按质量比（CaO+Na₂CO₃）/(SiO₂+S)＝0.9-1.1添加；所述还原剂选自焦炭、煤炭中的一种，其添加量根据实测的钼镍矿粉中C的含量与添加的还原剂质量之和满足钼镍矿粉中总炭含量≥11％；

第二步：熔炼

2.根据权利要求1所述的一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法，其特征在于：第一步造球前，向炉料中添加助熔剂，所述助熔剂为含CaF₂>85％的萤石，其添加量为炉料重量的0～3％，平均粒度小于等于0.18mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法，其特征在于：所述造球采用高压对辊压球机压制成型、球团尺寸20～40mm，成型压力17～20Mpa，经干燥后的球团水份≤1.5％。