CN101413053B - 一种用于强化红土镍矿还原分选的添加剂 - Google Patents
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Abstract
一种用于强化红土镍矿还原分选的添加剂。添加剂由元明粉、苏打、硼砂、草酸钠、腐植酸钠组合而成。使用时分别将元明粉、苏打、硼砂、草酸钠、腐植酸钠按一定质量比例与红土镍矿混匀、造块、还原焙烧，还原产物经破碎、磨矿、磁选分离，所得磁性产物即为镍铁合金粉。所用添加剂在还原过程中能强化镍、铁的还原，促进镍、铁晶粒长大，实现镍、铁与杂质的高效分离，大幅提高镍、铁回收率和镍、铁品位，具有来源广、成本低、环境友好等特点。
Description
技术领域 本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种用于强化红土镍矿还原分选的添加剂，该添加剂用于以直接还原法处理褐铁矿型、硅镁质型和腐殖土型红土镍矿时的还原分选过程，实现由红土镍矿直接制取高品质镍铁合金粉。
背景技术 镍是一种重要的战略金属材料，具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高、延展性好等特点，因而其在现代工业中有着广泛的用途。镍主要消费于不锈钢生产，据统计不锈钢用镍约占全球镍消费总量的60％。随着国民经济的不断发展，我国的不锈钢产量也不断增长，对镍的需求激增，造成了镍金属供应短缺，需要大量进口。2007年，我国红土镍矿进口量达1500万吨，较2006年增加了约4.1倍。目前，世界上约60％的镍金属是从占镍资源储量30％的硫化镍矿中提取，其生产工艺成熟，但是随着硫化镍矿资源的不断减少，氧化镍矿资源(红土镍矿)的开发利用受到越来越广泛地重视。
红土镍矿的处理方法主要有湿法和火法两类工艺。火法处理主要包括还原熔炼生产镍铁和还原硫化熔炼生产镍锍。总体上说，火法工艺能耗偏高，据估算，仅电炉熔炼电耗约占操作成本的50％，若加上熔炼前氧化镍矿的干燥、焙烧预处理等的燃耗，其能耗约占操作成本的65％以上。矿石含镍品位的高低对火法工艺的生产成本影响较大，矿石镍品位每降低0.1％，生产成本大约增加3～4％，因此，火法工艺适合处理镍品位较高的红土镍矿，如何通过选矿提高矿石镍品位是未来火法工艺的主要发展方向。
有研究表明，直接还原技术可在一定程度上实现镍铁预先富集，但由于镍、铁等金属元素在红土镍矿中的赋存状态十分复杂，因此在还原、分选过程中镍铁富集和回收效果均不理想。众多强化红土镍矿还原、分选的措施中，配加适宜的添加剂被认为是最为有效的方法，所开展的研究工作也相应较多。如“不同类型红土镍矿的还原-磨选处理方法”(申请号：200610163831.6)，通过加入由氯化钠、生石灰和铁粉组成的复合添加剂，造球，经1300℃高温还原焙烧、湿法球磨、摇床分选获得重选镍精矿后，再经磁选获得镍铁混合精矿；“从氧化镍矿硅酸镍矿回收镍钴的方法”(申请号：200610010774.8)，通过在氧化镍矿、硅酸镍矿中加入占原矿质量5～15％的焦炭粉、10～30％的氯化剂(氯化钠或氯化钙中的一种)、0.1～1.0％的助剂(氯化铜、氯化铵、P551、MOP、二甲基硫代氨基甲酸铜中的一种或几种)，制成5～15mm球团，再采用回转窑氯化离析焙烧，焙烧后产品经磁选可得镍品位为5～15％，钴品位为0.3～1.7％的镍钴混合精矿，镍钴回收率分别为80～85％和70～80％。“氧化镍矿经矿热炉冶炼镍铁工艺”(申请：200610076038.2)，则将红土镍矿预先烧结成块后，加入占烧结矿块质量百分比5～25％的焦炭、2～8％的石灰石/生石灰和2～15％萤石与烧结块混合配入矿热炉冶炼得到镍铁。
虽然，上述添加剂对强化红土镍矿的还原分选富集具有一定的作用，但是由于添加剂中均含有不同数量的卤化物(如，氯化钠、氯化钙、氯化铜、氯化铵、萤石等)，卤化物添加剂在高温反应过程中容易产生HCl、HF、Cl2等有毒、有害气体，污染环境且腐蚀性极强，对设备防腐蚀性能、废气处理、以及工作环境的保护等都提出了极高要求，工业应用困难较大。此外，还存在还原温度高(均在1300℃以上)、消耗大量冶金焦，以及镍、铁综合回收效果不佳等问题。
发明内容 针对上述添加剂在红土镍矿还原过程所存在的问题，本发明提供一种用于强化红土镍矿还原分选，实现由红土镍矿直接制备高品位镍铁合金粉的添加剂。
一种用于强化红土镍矿还原分选的添加剂，由元明粉、硼砂、苏打、草酸钠、腐植酸钠组合而成，元明粉、苏打、硼砂、草酸钠、腐植酸钠按红土镍矿质量的10～15％、1～3％、5～10％、0～5％、0～5％配制。当元明粉用量取高值时，苏打用量可取低值；苏打、草酸钠、腐植酸钠可相互替换使用。使用时，添加剂直接加入预先破碎、磨矿至-0.074mm占70～80％(重量)的红土镍矿中，混匀、造块；以褐煤或煤气为还原剂，在1050～1100℃下还原90～60min；冷却后的还原产品经破碎、磨矿至-0.074mm占80％左右，在磁场强度1000～2000Gs下磁选，所得磁性产物即为镍铁合金粉。
本发明提供的添加剂在还原过程中可与红土镍矿中的含镁、硅、铝等脉石矿物发生化学反应，破坏矿物的结构，为镍、铁还原与杂质的分离创造有利条件；添加剂对镍、铁的还原具有催化作用，可大幅度降低还原温度，提高还原速率；同时，添加剂可促进还原过程中镍、铁晶粒长大以及与脉石成分的高效分离，显著改善磁选分离效果，提高镍铁合金粉中镍、铁的品位和磁选回收率。
本发明提供的添加剂能广泛应用于强化直接还原法处理褐铁矿型、硅镁质型和腐殖土型红土镍矿的还原分选，红土镍矿可不经预先富集，省却传统火法冶炼中的高炉、电炉或矿热炉还原-熔分等工艺，采用直接还原的方法由红土镍矿直接制备高品位镍铁合金粉。
添加剂可大幅提高还原分选过程中镍、铁的综合回收效果，镍、铁回收率最高均可超过90％；所制备的镍铁合金粉镍、铁品位高，杂质含量低，镍铁含量之和大于90％，是电炉冶炼不锈钢、合金钢、合金铸铁的优质原料。
与含卤化物的添加剂相比，本发明所提供的添加剂在还原过程中不会产生污染环境和腐蚀设备等问题，具有来源广、成本低、环境友好等特点，有着十分广阔的推广应用前景。
附图说明
图1：采用本发明添加剂还原红土镍矿的工艺流程示意图
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
对照例：TFe含量22.03％，Ni含量1.57％的红土镍矿(硅镁质型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；造球，球团干燥后以褐煤做还原剂，在1050℃的温度下还原焙烧60min，还原产物破碎、磨矿至-0.074mm占80％，以1000Gs磁场强度磁选，所得精矿中镍品位1.69％，镍回收率26.4％；铁品位56.2％，铁回收率35.4％。
实施例1：TFe含量22.03％，Ni含量1.57％的红土镍矿(硅镁质型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的15％、1％、5％分别配入元明粉、硼砂、苏打混匀造球；球团干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1050℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％，以1000Gs磁场强度磁选。所得镍铁合金粉中镍品位5.49％，镍回收率79.5％；铁品位70.67％，铁回收率76.7％。
实施例2：TFe含量22.03％，Ni含量1.57％的红土镍矿(硅镁质型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的15％、3％、7.5％分别配入元明粉、硼砂、苏打混匀压团；团块干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1050℃，还原时间90min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％，以1500Gs磁场强度磁选。所得镍铁合金粉镍品位7.67％，镍回收率89.8％；铁品位86.03％，铁回收率88.6％。
实施例3：TFe含量22.03％，Ni含量1.57％的红土镍矿(硅镁质型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的15％、3％、7.5％分别配入元明粉、硼砂、苏打混匀造球；球团干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1100℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％，以1500Gs磁场强度磁选。所得镍铁合金粉中镍品位7.90％，镍回收率90.2％；铁品位87.84％，铁回收率90.9％。
实施例4：TFe含量22.03％，Ni含量1.57％的红土镍矿(硅镁质型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的15％、1.5％、10％分别配入元明粉、硼砂、苏打混匀造球；球团干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1050℃，还原时间90min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％，以1000Gs磁场强度磁选。所得镍铁合金粉中镍品位6.36％，镍回收率86.4％；铁品位84.93％，铁回收率87.0％。
实施例5：TFe含量22.03％，Ni含量1.57％的红土镍矿(硅镁质型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的10％、1％、7.5％、5％分别配入元明粉、硼砂、苏打、草酸钠混匀造球；球团干燥后以煤气作还原剂，还原温度1050℃，还原时间90min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％，以1000Gs磁场强度磁选。所得镍铁合金粉中镍品位6.33％，镍回收率86.2％；铁品位84.24％，铁回收率88.5％。
实施例6：TFe含量22.03％，Ni含量1.57％的红土镍矿(硅镁质型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的10％、3％、5％、3％、5％分别配入元明粉、硼砂、苏打、草酸钠、腐植酸钠混匀造球；球团干燥后以煤气作还原剂，还原温度1100℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％，以1500Gs磁场强度磁选。所得镍铁合金粉中镍品位7.28％，镍回收率90.1％；铁品位87.89％，铁回收率93.3％。
实施例7：TFe含量42.73％，Ni含量0.87％的红土镍矿(褐铁矿型)，破碎、磨矿至-0.074mm占80％；按红土镍矿质量百分比的15％、3％、7.5％分别配入元明粉、硼砂、苏打混匀造球；球团干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1100℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％；以2000Gs磁场强度磁选。所得的镍铁合金粉中镍品位1.98％，镍回收率98.1％；铁品位90.35％，铁回收率94.3％。
实施例8：TFe含量42.73％，Ni含量0.87％的红土镍矿(褐铁矿型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的10％、3％、7.5％、5％分别配入元明粉、硼砂、苏打、草酸钠混匀造球；球团干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1100℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％；以1000Gs磁场强度磁选。所得的镍铁合金粉中镍品位2.05％，镍回收率97.1％；铁品位91.43％，铁回收率94.7％。
实施例9：TFe含量42.73％，Ni含量0.87％的红土镍矿(褐铁矿型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的10％、3％、7.5％、2％、5％分别配入元明粉、硼砂、苏打、草酸钠、腐植酸钠混匀造球；球团干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1050℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％；以1000Gs磁场强度磁选。所得的镍铁合金粉中镍品位1.86％，镍回收率98.7％；铁品位89.59％，铁回收率96.4％。
实施例10：TFe含量15.95％，Ni含量2.15％的红土镍矿(腐殖土型)，破碎、磨矿至-0.074mm占80％；按红土镍矿质量百分比的15％、3％、5％、3％分别配入元明粉、硼砂、苏打、腐植酸钠混匀压团；团块干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1100℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％；以1500Gs磁场强度磁选。所得的镍铁合金粉中镍品位13.76％，镍回收率90.4％；铁品位81.14％，铁回收率90.07％。
实施例11：TFe含量15.95％，Ni含量2.15％的红土镍矿(腐殖土型)，破碎、磨矿至-0.074mm占70％；按红土镍矿质量百分比的10％、3％、5％、5％、3％分别配入元明粉、硼砂、苏打、草酸钠、腐植酸钠混匀造球；球团干燥后以褐煤作还原剂，还原温度1100℃，还原时间60min；还原产物经磨矿至-0.074mm占80％；以1500Gs磁场强度磁选。所得的镍铁合金粉中镍品位12.83％，镍回收率89.9％；铁品位79.27％，铁回收率92.6％。
Claims (9)
1.一种用于强化硅镁质型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的15％、1％、5％。
2.一种用于强化硅镁质型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的15％、3％、7.5％。
3.一种用于强化硅镁质型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的15％、1.5％、10％。
4.一种用于强化硅镁质型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打、草酸钠组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的10％、1％、7.5％、5％。
5.一种用于强化硅镁质型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打、草酸钠、腐植酸钠组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的10％、3％、5％、3％、5％。
6.一种用于强化褐铁矿型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打、草酸钠组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的10％、3％、7.5％、5％。
7.一种用于强化褐铁矿型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打、草酸钠、腐植酸钠组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的10％、3％、7.5％、2％、5％。
8.一种用于强化腐殖土型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打、腐植酸钠组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的15％、3％、5％、3％。
9.一种用于强化腐殖土型红土镍矿还原分选的添加剂，其特征在于：由元明粉、硼砂、苏打、草酸钠、腐植酸钠组合而成，各组分含量为红土镍矿质量的10％、3％、5％、5％、3％。
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| GR01 | Patent grant |