CN101418388A

CN101418388A - 红土镍矿在回转窑——化铁炉中生产镍铁的工艺

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Publication number: CN101418388A
Application number: CNA2008101834077A
Authority: CN
Inventors: 毛耐文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: CN101418388B

Abstract

本发明涉及利用红土镍矿在回转窑——化铁炉中生产镍铁的工艺。按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和镍铁聚集剂，混合均匀后送入回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料经过水淬冷却、破碎、球磨、磁选，便可得到高品位的镍铁精矿。然后将镍铁精矿压成块，加入化铁炉中冶炼成镍铁合金，作为冶炼不锈钢的基础原料。本发明生产简单、操作方便、节约能耗，成本低、镍的回收率高。本发明适用于各种品位和不同类型的红土镍矿。

Description

红土镍矿在回转窑——化铁炉中生产镍铁的工艺

技术领域：

本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及利用红土镍矿在回转窑——化铁炉中生产镍铁的工艺。

背景技术：

随着社会的发展，科技的进步，不锈钢在世界上已得到广泛应用，传统的镍金属主要从硫化镍矿中提取。但资源已不能满足社会的需要，迫使人们对占地球镍资源约80％的红土镍矿中提取金属镍。

目前世界上红土镍矿的处理工艺有三种。即：火法工艺、湿法工艺、火湿法结合工艺。其中火法工艺主要为鼓风炉和回转窑—电炉熔炼，炉外还原冶炼镍铁等工艺，不仅要求红土镍矿的品位要高，而且需要消耗大量的能源，对原料的硅镁比例也有要求，能耗高，投资大，其生产出的镍铁品位较低。目前国内部分地区利用高炉冶炼镍铁合金同样存在投资大、加工成本高的难题，还严重污染了环境。

湿法工艺，即硫酸加压浸出法。虽然目前已实现工业化生产，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，氧化镁等有较高的要求，尤其在硫酸价格昂贵的今天，用酸浸法提取金属镍，不仅成本高，而且产生大量废液，对环境造成严重污染。

火湿法结合工艺，主要是原矿还原焙烧—氨浸工艺，处理低品位红土镍矿，但回收率低、成本高，已属淘汰工艺。

在先申请(专利公开号：200710034750.0)的中南大学发明的红土镍矿熔融还原制取镍铁合金工艺，首先将红土镍矿中的氧化镍和赤铁矿预还原转化为金属镍和金属铁或四氧化三铁，然后利用湿式磁选，使镍铁大幅度富集的同时，脉石及硫、磷等有害元素被脱除，最后将预还原得到的镍铁精矿进行熔融还原制备镍铁合金。其生产步骤为：预还原——磁选——熔融还原工艺生产，其工艺较复杂，加工成本较高，冶炼镍铁合金的能耗高，而且炼出的镍品位不高，经济效益较低，特别是红土镍矿入回转窑还原前，粉状物还得干燥粉磨，再制成球烘干，投资设备大。

在先申请(专利申请号：200610163831.6)的昆明贵金属研究所发明的不同类型红土镍矿的还原——磨处理方法，其生产步骤是：将红土镍矿破磨，加入炭质原料、复合添加剂混磨，用球蛋成型机制成球团，然后干燥，采用回转窑还原焙烧后，进行粗破，然后进行湿法球磨后，采用摇床进行重选，重选获得的镍精矿采用3000-5000高斯的磁选机进行选别，便得到高品位的镍铁混合精矿。这种方法选出的镍铁精矿中镍品位虽然较高，但不是粒镍铁合金，其加工工艺较复杂、成本较高，不能直接进电炉冶炼不锈钢和合金钢。红土镍矿还原仍然需要干燥，粉磨到120目占90％，再制成球烘干，设备投资仍然很大。

在先申请(200610010774.8)，从氧化镍矿硅酸镍回收镍钴的方法，涉及—种从氧化镍矿硅酸镍矿中回收镍钴的方法，将原矿氧化镍矿、硅酸镍矿破磨，加入焦炭粉、氯化剂助剂等，制成球团，再采用氯化离析焙烧-磁选工艺对物料进行处理，离析焙烧后产品进入磁场强度为1500-3000高斯的磁选机选别，最后可得镍品位为5-15％、钴品味为0.3-1.7％，的镍钴混合精矿。该发明虽然可以获得较高品位的镍钴精矿，但加工设备较复杂，成本较高。

以上发明都有着不同的创造发明特点，但是红土镍矿入回转窑前，加工工艺复杂。设备投资大，生产成本高。尤其是制压成的球团，在回转窑内不断的翻滚跌落摩擦形成的矿粉和煤灰在受到炉气的氧化作用下，使部分还原的红土镍矿粉生成(FeO)与煤灰中的(SiO₂)形成低熔点的硅酸铁，产生高粘度的液相粘窑、形成窑皮长厚结圈，影响正常生产。另外，上述发明中使用的纳盐添加剂，在回转窑还原条件下易被还原呈蒸气逸出料层，到低温区冷凝沉积，与窑衬形成低熔点硅酸盐粘窑、形成窑皮长厚结圈。

发明内容：

本发明的目的是提供一种红土镍矿在回转窑—化铁炉中生产镍铁工艺，它弥补了目前在回转窑中红土镍矿还原、冷却、球磨、磁选镍铁精矿粉工艺上的缺陷，可得到含镍品位高的镍铁合金。该工艺生产的镍矿不仅可作为生产不锈钢的优质原料，而且综合利用了红土镍矿的镍和铁。

本发明的红土镍矿在回转窑一化铁炉中生产镍铁工艺，按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，使红土镍矿脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和镍铁聚集剂，混合均匀；再将上述混合均匀的料直接送入回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料从炉内排出，经过水淬冷却、破碎、球磨，然后用磁选机磁选，便可得到高品位的镍铁精矿。然后将高品位的镍铁精矿压成块，加入化铁炉中冶炼成镍铁合金，作为冶炼不锈钢的优质原料。

本发明节省了烘干红土镍矿的设备、粉磨设备、制成球设备和干燥球团的设备，在同等生产规模下，项目建设投资与现有相关工艺投资相比，不仅生产工艺减少，环境污染也减少，从而使本发明生产工艺生产出的镍铁成本大幅度降低，同时解决了回转窑久难克服的窑中结圈，影响正常生产的难题。

本发明只需在红土镍矿中加入干燥剂干燥，破碎后加入还原剂、镍铁聚集剂混合均匀，即可进行还原焙烧，还原焙烧后再水淬、破碎、球磨、磁选，即可得到回收率高、品位高的镍铁精矿，其镍的品位可达10-12％，然后将磁选的镍铁精矿粉压成块，加入化铁炉中就可冶炼出品位高的镍铁合金，使镍的品位可达15-18％，回收率可达90％以上。本发明由于使用生石灰干燥剂，起调整碱度及提高红土镍矿熔点的作用，镍铁聚集剂的作用是降低红土镍矿的还原温度和高温下红土镍矿的液相粘度，确保红土镍矿在回转窑中不会产生过粘的液相、粘窑及形成窑皮长厚结圈，并且还提高了还原反应速度。在选择性还原红土镍矿的条件下使高度弥散在FeO周围的镍粒聚集起来，促进粒镍铁晶体长大，聚集成大粒镍铁，便于球磨磁选分离，从而提高镍品位。另外，本发明对红土镍矿的化学成分和镍的品位无过高要求，无论是氧化镍矿还是硅酸镍矿都可用本发明的工艺生产高品位镍铁精矿。

本发明具有生产工艺简单、操作方便、生产流程短的优点，节约了冶炼镍铁合金的电耗，成本低、镍的回收率高。生产出的镍铁合金可直接作为电炉冶炼不锈钢的优质原料。本发明适用于各种品位和不同类型的红土镍矿还原，具有明显的经济效益和社会效益，推广前景广阔。

附图说明：

图1是本发明的工艺流程图

具体实施方式：

本发明是一种红土镍矿在回转窑—化铁炉中生产镍铁的工艺，按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，所述干燥剂为钙质生石灰或镁质生石灰，干燥剂的用量为红土镍矿重量的5—10％，加入的干燥剂使红土镍矿脱水干燥至湿度为含水量8—10％。接着把脱水干燥的混合料破碎到颗粒大小为5mm以下，再加入还原剂和镍铁聚集剂混合均匀。所述还原剂为碳质还原剂，采用煤粉或焦炭粉，碳质还原剂的重量为原矿重量的3—9％；所述镍铁聚集剂为氟碳铈、独居石、硼镁石、蛭石和活性氧化铝，镍铁聚集剂的重量为原矿重量的3—9％。其中氟碳铈、独居石、硼镁石、蛭石和活性氧化铝之间的重量比为4:2:1:0.5:0.5。上述混合均匀的料不用粉磨、造球、烘干，直接送入回转窑中进行还原焙烧。回转窑中的还原温度控制在950—1000℃，还原焙烧的时间为3—5小时。还原焙烧后，把料从炉内排出，经水淬冷却到25—50℃再破碎、球磨成180—220目的细度，然后用1500—2500高斯磁选机磁选，便可得到镍铁精矿粉，再将镍铁精矿粉压成块，送入化铁炉冶炼；加入镍铁精矿块重量的30％-40％焦炭，温度控制在1400—1500℃，冶炼时间1—2小时，即可得到镍的品位达15—18％的镍铁合金。

实施例1：将含水的红土镍矿(Ni1.01，Tfe8.8％)用5％钙质生石灰拌匀干燥，破碎到5mm以下，加入原矿重量8％的碳质还原剂，7％的镍铁聚集剂混合均匀，直接入回转窑还原焙烧，温度控制在980℃，还原焙烧后经水淬冷却、破碎、球磨，然后用1500高斯磁选机磁选，得到镍铁精矿粉，其镍的品位可达10.2％，镍回收率90.1％，再将镍铁精矿粉压成块，进入化铁炉冶炼；加入镍铁精矿块重量的30％焦炭，温度控制在1400—1420℃，时间为1小时，便冶炼成镍铁合金，其镍的品位可达15.2％，镍回收率93％。

实施例2：将含水的红土镍矿(Ni1.14，Tfe10.2)用7％钙质生石灰拌匀干燥，破碎到5mm以下，加入原矿重量9％的碳质还原剂，8％的镍铁聚集剂混合均匀，直接入回转窑还原焙烧，温度控制在970℃，还原焙烧后经水淬冷却、破碎、球磨，然后用2500高斯磁选机磁选，得到镍铁精矿粉，其镍的品位可达12.1％，镍回收率90.5％，再将镍铁精矿粉压成块，进入化铁炉冶炼；加入镍铁精矿块重量的35％焦炭，温度控制在1400—1500℃，时间为1.5小时，得到高品位的镍铁合金，其镍的品位可达17.6％，镍回收率94％。

实施例3：将含水的红土镍矿(Ni1.2，Tfe11.0％)用6％镁质生石灰拌匀干燥，破碎到5mm以下，加入原矿重量7％的碳质还原剂，6％的镍铁聚集剂混合均匀，直接入回转窑还原焙烧，温度控制在1000℃，还原焙烧后经水淬冷却、破碎、球磨，然后用2000高斯磁选机磁选，得到镍铁精矿粉，其镍的品位可达12.4％，镍回收率92％，再将镍铁精矿粉压成块，进入化铁炉冶炼；加入镍铁精矿块重量的40％焦炭，温度为1400—1480℃，时间为1.2小时，得到高品位的镍铁合金，其镍的品位可达18.0％。镍回收率95％。

Claims

1、一种红土镍矿在回转窑——化铁炉中生产镍铁的工艺，按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，使红土镍矿脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和镍铁聚集剂，混合均匀；再将上述混合均匀的料直接送入回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料从炉内排出，经过水淬冷却、破碎、球磨，然后用磁选机磁选，得到镍铁精矿，然后将镍铁精矿压成块，加入化铁炉中冶炼成镍铁合金。

2、根据权利要求1所述的工艺，所述干燥剂为钙质生石灰或镁质生石灰，干燥剂的用量为红土镍矿重量的5—10％。

3、根据权利要求1所述的工艺，脱水干燥后的混合料被破碎到颗粒大小为5mm以下。

4、根据权利要求1所述的工艺，所述还原剂为碳质还原剂，采用煤粉或焦炭粉，碳质还原剂的重量为原矿重量的3—9％。

5、根据权利要求1所述的工艺，所述镍铁聚集剂为氟碳铈、独居石、硼镁石、蛭石和活性氧化铝，镍铁聚集剂的重量为原矿重量的3—9％，其中氟碳铈、独居石、硼镁石、蛭石和活性氧化铝之间的重量比为4:2:1:0.5:0.5。

6、根据权利要求1所述的工艺，回转窑中的还原温度控制在950—1000℃，还原焙烧的时间为3—5小时。

7、根据权利要求1所述的工艺，还原焙烧后，把料从炉内排出，经水淬冷却到25—50℃，再破碎、球磨成180—220目的细度，然后用磁选机磁选。

8、根据权利要求1所述的工艺，化铁炉冶炼温度控制在1400—1500℃，冶炼时间1—2小时。