CN101403043A - 回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镍矿生产镍铁粒的方法，特别是利用一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，属于冶金化工技术领域。本方法是将红土镍矿破碎磨细后，配入碳质还原剂、复合添加剂混磨、压团，然后送预热器预热，并通过预热器将团矿连续给入回转窑进行镍铁的还原，还原产出的熔块经水淬、磨细后，再经重选和磁选可得到含镍铁的合金粒。本发明具有工艺流程短、操作简单、易于控制、原料适应性强、生产效率高、生产成本低、设备投资少、能耗低、镍铁回收率高、环境友好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，属于有色冶金技术领域。
背景技术
镍是一种重要的有色金属合金元素，其主要用于冶炼不锈钢，通常的镍基不锈钢，须添加8wt％～11wt％的镍。全球约2/3的镍用于生产不锈钢，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第1位。随着我国不锈钢产业的发展，镍应用的增长率将达到7％，而目前可供人类开发利用的镍资源只限于陆地的硫化镍矿和氧化镍矿两种，其中约30％为硫化矿、70％为氧化镍矿。
红土矿系指由橄榄石或蛇纹石等基性岩经过长期大规模的风化淋滤蚀变富集形成的水合氧化铁和水合硅酸镁的混合物，是一种疏松粘土状、含大量水分的氧化镍矿资源，易开采，难加工。红土镍矿可以生产出氧化镍、硫镍、镍铁，其中硫镍、铁镍可供镍精炼厂使用。采用镍铁不仅便于制造不锈钢，同时还可降低生产成本，而直接还原镍铁(也称海绵镍铁)可以直接代替不锈钢废钢使用，因而，它可以成为不锈钢生产的主要原料。
公知的开发红土镍矿工艺粗分为火法、湿法及火湿法结合三类。火法冶炼工艺，主要是生产粒镍、熔炼镍铁和熔炼镍毓。湿法冶炼工艺，主要是加压酸浸。火湿法结合工艺，主要是还原焙烧-常压氨浸及离析-还原焙烧-选矿。
火法工艺中通常需要红土镍矿具有较高品位，且能耗高，生产成本过高，环境污染严重；湿法工艺中加压酸浸(HPAL)法虽然已实现工业化和产业化，但由于其采用高压条件操作，对设备、规模、投资、操作控制及矿石品位等有很高要求，难以普遍推广。火湿法结合工艺工艺路径复杂、流程长、能耗高，环境污染严重。由于上述方法存在各种各样的问题，致使红土镍矿，特别是低品位的红土镍矿没有得到有效利用。基于此种原因，近年来国内外对红土工开发技术的研究工作十分活跃，但仍没有较好的解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其工艺流程短、操作简单、易于控制、原料适应性强、生产效率高、生产成本低、设备投资少、能耗低、镍铁回收率高、环境友好。
解决发明的技术问题所采用的方案是：将红土镍矿破碎磨细后，配入碳质还原剂、复合添加剂混磨、压团，然后送预热器预热，并通过预热器将团矿连续给入回转窑进行镍铁的还原，还原产出的熔块经水淬、磨细后，再经重选和磁选可得到含镍铁的合金粒。
实现本发明的步骤与工艺参数为：
(1)原矿破磨：-200目占重量的80％～90％；
(2)配混料：按比例配入碳质还原剂、复合添加剂混磨，其中的碳质还原剂为无烟煤和焦粉，用量分别为矿量的2％～5％和5％～8％，复合添加剂为石灰石、碳酸钠和腐植土或粘土，用量分别为矿量的3％～5％、1％～3％、6％～8％；
(3)压团：控制含水量15％～18％，团块粒度10mm～20mm；
(4)预热：在回转窑窑口安装预热器，利用窑口废气对团矿进行预热，预热温度200℃～400℃，预热时间30min～90min；
(5)还原：预热后的团块直接给入回转窑，在回转窑的不同区域内进行干燥、脱水、还原、造渣和金属颗粒的成长聚团，窑内温度：500℃～1300℃，还原时间6h～8h；
(6)重选：还原得到的熔块出窑后直接进行水淬，破碎湿磨至-200目的颗粒占80％～90％，控制矿浆浓度40％～60％，采用摇床进行重选，分离金属化球团和灰渣；
(7)磁选：重选的得到的金属化球团采用1～3KGs的磁选机进行磁选富集，即得到高品位的镍铁合金粒。
本发明的有益效果是：本发明采用回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒，在回转窑内，团块与燃煤产生的热气流逆流运动，在同一反应器内进行并完成了团矿的干燥、脱水、造渣和金属颗粒的成长聚团，最后得到金属化球团。本发明实现了工业生产的连续化作业，减少了热量损失，充分做到了能源的高效利用，同时在生产过程中约85％的能耗由煤提供，能耗仅为传统工艺能耗的30％～40％，节能效果较好。因此，本发明具有工艺流程短、操作简单、易于控制、原料适应性强、生产效率高、生产成本低、设备投资少、能耗低、镍铁回收率高、环境友好等优点，从根本上解决了传统工艺中存在的高能耗、高成本等问题，为红土镍矿的开发利用开辟了一条新途径，同时为不锈钢的冶炼生产提供了一种低价的含镍铁合金粒。
具体实施方式
实例一：
1.原矿：镁质红土镍矿，其化学成分如下：Ni 0.92％，Mg 21.47％，Fe 9.81％，Al 0.067％，Si 23.01％。
2.工艺条件：红土镍矿破磨到-200目占90％，配入2％的无烟煤、8％的焦粉，5％石灰石、1％碳酸钠、7％腐植土或粘土混磨，用球蛋成型机制成10～20m球团，送预热器，在400℃下预热30min，然后给入回转窑，进行干燥、脱水、还原、造渣和金属颗粒的成长聚团，控制窑内温度在500～1300℃，时间8h，还原得到的熔块出窑后直接进行水淬，破碎湿磨至-200目90％，控制矿浆浓度40％，采用摇床进行重选，重选的得到的金属化球团采用3KGs的磁选机进行磁选富集，即得到高品位的镍铁合金粒。
在此工艺条件下，镍品位达到9.14％，镍回收率88.63％，铁品位达到86.27％，铁回收率81.21％。
实例二：
1.原矿：铁质红土镍矿，其化学成分如下：Ni 1.23％，Mg 10.31％，Fe 21.96％，Al 4.73％，Si 12.54％。
2.工艺条件：红土镍矿破磨到-200目占80％，配入5％的无烟煤、5％的焦粉，4％石灰石、3％碳酸钠、6％腐植土或粘土混磨，用球蛋成型机制成10～20m球团，送预热器，在200℃下预热90min，然后给入回转窑，进行干燥、脱水、还原、造渣和金属颗粒的成长聚团，控制窑内温度在500～1300℃，时间6h，还原得到的熔块出窑后直接进行水淬，破碎湿磨至-200目80％，控制矿浆浓度60％，采用摇床进行重选，重选的得到的金属化球团采用2KGs的磁选机进行磁选富集，即得到高品位的镍铁合金粒。
在此工艺条件下，镍品位达到6.54％，镍回收率93.72％，铁品位达到91.35％，铁回收率73.32％。
实例三：
1.原矿：镁质红土镍矿和铁质红土镍矿混合矿，其化学成分如下：Ni 1.07％，Mg 15.89％，Fe 15.88％，Al 2.45％，Si 17.78％。
2.工艺条件：红土镍矿破磨到-200目占85％，配入3％的无烟煤、7％的焦粉，3％石灰石、2％碳酸钠、8％腐植土或粘土混磨，用球蛋成型机制成10～20m球团，送预热器，在300℃下预热60min，然后给入回转窑，进行干燥、脱水、还原、造渣和金属颗粒的成长聚团，控制窑内温度在500～1300℃，时间7h，还原得到的熔块出窑后直接进行水淬，破碎湿磨至-200目85％，控制矿浆浓度50％，采用摇床进行重选，重选的得到的金属化球团采用2KGs的磁选机进行磁选富集，即得到高品位的镍铁合金粒。
在此工艺条件下，镍品位达到7.62％，镍回收率91.33％，铁品位达到90.18％，铁回收率72.83％。
Claims (7)
1.一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其特征在于：将红土镍矿破碎磨细后，配入碳质还原剂、复合添加剂混磨、压团，然后送预热器预热，并通过预热器将团矿连续给入回转窑进行镍铁的还原，还原产出的熔块经水淬、磨细后，再经重选和磁选可得到含镍铁的合金粒。
2.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其特征在于：所述的红土镍矿破磨至-200目占80％～90％，所述的碳质还原剂为无烟煤和焦粉，用量分别为矿重量的2％～5％和5％～8％；所述的复合添加剂为石灰石、碳酸钠和腐植土或粘土，用量分别为矿重量的3％～5％、1％～3％、6％～8％。
3.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其特征在于：压团时，团块粒度为10～20mm，含水量为15％～18％。
4.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其特征在于：所述的预热方法为在回转窑窑口安装预热器，利用窑口废气对团矿进行预热，预热温度200℃～400℃，预热时间30min～90min。
5.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其特征在于：所述的回转窑直接还原镍铁的窑内温度为500℃～1300℃，还原时间为6h～8h。
6.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其特征在于：重选时将水淬后的熔块湿磨至-200目占80％～90％，控制矿浆浓度为40％～60％，采用摇床进行重选，分离金属化球团和灰渣。
7.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粒的方法，其特征在于：所述的磁选工艺采用1～3KGs的磁选机进行金属化球团的磁选分离。
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