CN105714009A - 一种利用红土镍矿制备镍铁的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用红土镍矿制备镍铁的方法及装置。本发明的方法为：红土镍矿原矿在改进的回转窑中进行还原，一步得到镍铁，还原温度高于红土镍矿的熔点使红土镍矿处于熔融状态，改进的回转窑包括前部回转窑及与之连接的后部保温前床。本发明的装置包括前部回转窑及与之连接的后部保温前床，后部保温前床上面设置投料口，投料口用于还原剂的添加，所述投料口为1个或2个以上，后部保温前床后端上下分别设置炉渣出口和镍铁出口。本发明在对现有回转窑结构进行改进的基础之上，采用熔融还原的方法，同时在前后段采用不同的还原剂，强化了还原效果，使得红土镍矿能够比较彻底地得到还原，所得镍铁的品位高，回收率较现有技术也显著提升。

Description

一种利用红土镍矿制备镍铁的方法及装置
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种利用红土镍矿制备镍铁的方法及装置。
背景技术
镍铁作为一种用途非常广泛的原料，需求量较大，而自然界中的镍资源主要以硫化镍矿和红土镍矿的形式存在，而以红土镍矿为原料冶炼镍铁的方法主要有高炉法、矿热炉法等，高炉法通常采用含铁50%左右、含镍1%左右的红土镍矿生产含镍2%左右的低镍生铁，矿热炉法通常是指回转窑加矿热炉法，可适用于较宽范围品味的矿石生产镍铁，但也存在工艺复杂、成本高等缺陷。
CN101073790A公开了不同类型红土镍矿的还原-磨选处理方法。该方法将红土镍矿破磨后加入炭质原料、复合添加剂进行混磨，然后制成球团，干燥后采用回转窑还原焙烧，再进行粗破，然后采用湿法球磨后，以摇床进行重选，得到镍铁精矿，然后进行磁选，得到高品位的镍铁混合精矿。该方法在回转窑焙烧还原后必须经过磁选才能得到较品位的镍铁矿。
CN101418389A公开了一种用红土镍矿在回转窑中直接还原粒镍铁的方法。该方法先通过添加干燥剂对含水红土镍矿进行干燥，破碎后加入还原剂和粒镍铁聚集剂，混合均匀后送入回转窑中进行还原焙烧，再经过水淬冷却、破碎、球磨后，进行磁选，得到高品位的粒镍铁合金。这种方法的适用范围较广，能够适用于各种品位和不同类型的红土镍矿，具有生产简单、操作方便、节约能耗，成本低等特点。但是，由于这种方法采用在原矿中直接加入聚集剂进行焙烧，因此，聚集剂的消耗量大，且含稀土的聚集剂成本较高，此外，聚集剂与原矿中的还原剂会在窑内低温区发生反应，阻碍了红土镍矿同还原剂在低温区还原反应效果，最终影响所得镍铁的品质。
发明内容
现有的红土镍矿制备镍铁工艺普遍工艺较复杂，涉及较多的工序，而经过还原得到镍铁后通常还需要借助磁选才能使其品质满足要求，鉴于此，本发明提供一种简化生产工艺、采用一步法完成的利用红土镍矿制备镍铁的方法及装置。
一种利用红土镍矿制备镍铁的方法，红土镍矿原矿在改进的回转窑中进行还原，一步得到镍铁，还原温度高于红土镍矿的熔点使红土镍矿处于熔融状态，所述改进的回转窑包括前部回转窑及与之连接的后部保温前床。
进一步地，前部回转窑的还原时间为1~5小时，优选为2~4小时；后部保温前床中的还原时间为0.5~4小时，优选为1~3小时。
进一步地，前部回转窑中所采用的还原剂为煤或煤粉；后部保温前床中所采用的还原剂为硅、铝、硅铁中的一种或两种以上。
进一步地，前部回转窑中所采用的还原剂的用量为红土镍矿原矿质量的8~15%，更优选为8~13%，更优选为8~12%。
进一步地，后部保温前床中所采用的还原剂的用量为红土镍矿原矿质量的1%以下，优选为0.05~1%，更优选为0.1~0.8%，更优选为0.2~0.6%。
进一步地，所述的还原温度优选1200~1400℃，更优选1300~1400℃。
上述方法所采用的装置，包括前部回转窑及与之连接的后部保温前床，后部保温前床上面设置投料口，投料口用于还原剂的添加，所述投料口为1个或两个以上，后部保温前床后端上下分别设置炉渣出口和镍铁出口。
进一步地，所述的镍铁出口由伸入保温前床底部的虹吸管形成。
进一步地，还包括矿渣出口，设置于前部回转窑后端上方。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明在对现有回转窑结构进行改进的基础之上，采用熔融还原的方法，同时在前后段采用不同的还原剂，强化了还原效果，使得红土镍矿能够比较彻底地得到还原。
（2）本发明的方法使得红土镍矿在整个还原过程中都处于熔融状态，能够保持较好的流动性，从而经过回转窑前段的还原，不仅能够使得红土镍矿与煤粉较好地接触得到还原，而且也能使得煤粉发挥还原作用之后从前往后慢慢分离开来，矿渣也逐渐与镍铁分离开，而后段保温前床能够使得前段未彻底还原的熔融体继续与新的还原剂进行接触实现还原，不仅使得还原更加彻底，还能强化镍铁与矿渣的分离，从而不需要磁选等工序，即可得到高品位的镍铁；与现有技术相比，本发明不需要将未分离的渣和还原得到的镍铁重新磨碎后再利用磁选或重选等方法进行分离，而是利用改进的回转窑的作用，在还原过程中实现镍铁和炉渣或矿渣的自然分离。
（3）本发明的方法还原较彻底，所得镍铁的品位高，回收率较现有技术也显著提升。
（4）本发明工艺非常简单，避免了破碎、球磨、磁选等众多工序或环节，显著降低了成本，节约了能源，自动化程度非常高，能够适用于大规模工业化生产。
附图说明
图1为本发明的改进的回转窑的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明并不限于此。
本发明的装置即改进的回转窑的结构示意图如图1所示，包括前部回转窑1及与之连接的后部保温前床2，后部保温前床2上面设置投料口3，投料口用于还原剂的添加，可以为若干个，后部保温前床2后端上下分别设置炉渣出口4和镍铁出口5，镍铁出口5由伸入底部的虹吸管形成，前部回转窑1也可设置矿渣出口6。
实施例1
红土镍矿原矿与其质量8%的煤粉混合后，加入前部回转窑1内，在1300℃熔融还原2小时，部分矿渣通过矿渣出口6排出，然后进入后部保温前床2，保持在1300℃，在还原剂硅的作用下进一步还原1小时，硅的用量为红土镍矿原矿质量的0.2%，得到的熔融镍铁从镍铁出口5流出，炉渣从炉渣出口4排出，得到高品位的镍铁，并使得到的镍铁与炉渣实现分离，镍铁的回收率为86%。
实施例2
红土镍矿原矿与其质量10%的煤粉混合后，加入前部回转窑1内，在1400℃熔融还原1小时，部分矿渣通过矿渣出口6排出，然后进入后部保温前床2，保持在1400℃，在还原剂硅和铝的作用下进一步还原40分钟，硅和铝的总用量为红土镍矿原矿质量的0.5%，硅、铝的质量比为1：1，得到的熔融镍铁从镍铁出口5流出，炉渣从炉渣出口4排出，得到高品位的镍铁，并使得到的镍铁与炉渣实现分离，镍铁的回收率为88%。
实施例3
红土镍矿原矿与其质量12%的煤粉混合后，加入前部回转窑1内，在1200℃熔融还原3小时，部分矿渣通过矿渣出口6排出，然后进入后部保温前床2，保持在1200℃，在还原剂硅铁的作用下进一步还原2小时，硅铁的用量为红土镍矿原矿质量的0.8%，得到的熔融镍铁从镍铁出口5流出，炉渣从炉渣出口4排出，得到高品位的镍铁，并使得到的镍铁与炉渣实现分离，镍铁的回收率为92%。
实施例4
红土镍矿原矿与其质量14%的煤粉混合后，加入前部回转窑1内，在1400℃熔融还原4小时，部分矿渣通过矿渣出口6排出，然后进入后部保温前床2，控制温度在1300℃，在还原剂硅的作用下进一步还原3小时，硅的用量为红土镍矿原矿质量的0.7%，得到的熔融镍铁从镍铁出口5流出，炉渣从炉渣出口4排出，得到高品位的镍铁，并使得到的镍铁与炉渣实现分离，镍铁的回收率为91%。
实施例5
红土镍矿原矿与其质量9%的煤粉混合后，加入前部回转窑1内，在1400℃熔融还原2.5小时，部分矿渣通过矿渣出口6排出，然后进入后部保温前床2，控制温度在1300℃，在还原剂硅、硅铁的作用下进一步还原2小时，硅、硅铁的用量为红土镍矿原矿质量的0.6%，硅、硅铁的质量比为2:1，得到的熔融镍铁从镍铁出口5流出，炉渣从炉渣出口4排出，得到高品位的镍铁，并使得到的镍铁与炉渣实现分离，镍铁的回收率为90%。

Claims (10)

1.一种利用红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于：红土镍矿原矿在改进的回转窑中进行还原，一步得到镍铁，所述改进的回转窑包括前部回转窑及与之连接的后部保温前床。
2.根据权利要求1所述的利用红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于：前部回转窑中所采用的还原剂为煤或煤粉；后部保温前床中所采用的还原剂为硅、铝、硅铁中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1或2所述的利用红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于：前部回转窑的还原时间为1~5小时；后部保温前床中的还原时间为0.5~4小时。
4.根据权利要求1或2所述的利用红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于：前部回转窑中所采用的还原剂的用量为红土镍矿原矿质量的8~15%。
5.根据权利要求1或2所述的利用红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于：后部保温前床中所采用的还原剂的用量为红土镍矿原矿质量的1%以内。
6.根据权利要求1或2所述的利用红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于：所述的还原温度为1200~1400℃。
7.一种权利要求1至6任一项所述方法所采用的装置，其特征在于：包括前部回转窑及与之连接的后部保温前床，后部保温前床上面设置投料口，后部保温前床后端上下分别设置炉渣出口和镍铁出口。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述的镍铁出口由伸入保温前床底部的虹吸管形成。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：还包括矿渣出口，设置于前部回转窑后端上方。
10.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：所述投料口为1个或2个以上。
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