CN101871053B - 一种红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红土镍矿的冶炼工艺，特别是一种红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法。本发明的方法是：采用立磨将红土镍矿破碎至1mm以下，依次进入多级悬浮干燥煅烧装置和预还原器，同时将悬浮干燥煅烧装置产出的烟气引入立磨；烟煤粉以喷入方式进入预还原器，对物料进行悬浮状态还原煅烧，预还原器尾气直接进入最后一级干燥煅烧装置，预还原后的热物料进入直流电炉熔炼产出镍铁或镍锍。本发明工艺简单，操作容易，投资较少，热效率高，可解决传统的火法冶炼红土镍矿能耗高，导致冶炼成本较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种红土镍矿的冶炼工艺，特别是一种红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法。
背景技术：
镍(Ni)是一稀贵金属，它的用途极为广泛，航天、航空、航海、国防、科研、工业、农业、医疗、汽车、钢铁以及民用等各行业均缺少不了它。在地壳上含镍矿物越来越稀少，品位也越来越低。要从低品位的红土镍矿中提取镍，技术难度很大，常规的湿法工艺，生产成本高环境污染大，常规的火法熔炼，存在红土镍矿结晶水含量高，用回转窑干燥能耗高，生产成本高。总之，无论常规的火法、还是湿法工艺均存在成本高的难题。氧化镍矿床是含镍橄榄岩在热带或亚热带经长期风化淋滤变质而形成的。由于矿床风化后铁的氧化，矿石呈红色，所以通称为红土镍矿(Laterite)。由于风化淋滤的结果，矿床上部含铁多，硅、镁少，镍品位较低，钴稍高，镍矿呈红色，属含镍褐铁矿型。矿床下部由于风化富集，镍矿石含硅、镁较高，镍品位比上部高而含铁较低为镁质硅酸镍矿(Garnierite)型，有时由于地质的变动，常有两种矿石在同一矿床中混合存在。
世界上开发红土镍矿已有80多年的历史，目前主要分为火法和湿法冶金。火法冶金主要处理含镍品位高的变质橄榄岩，含Ni1.5～3％、Co0.02～0.1％、Fe10～40％、MgO5～35％、Cr2O31～2％。冶炼工艺主要有回转窑---电炉法(RKEF)，其产品主要为镍铁，如原料品位含Ni2.5～3％，亦可用该法产出含Ni78％的镍锍，其主要生产厂家如新咯里多尼亚的多尼安博厂、印尼的梭罗阿科镍冶炼厂，美国的汉纳公司等。日本大江山厂则采用回转窑高温还原焙烧产出粒铁，经磁选、跳汰富集产出镍铁合金。镍铁产品主要供生产不锈钢，其镍价格按电镍价格的90-95％计。
传统的红土镍矿火法冶炼技术，如RKEF法等一般主要处理高品位的红土镍矿，用于处理中低品位的红土镍矿由于冶炼矿石量大能耗高，冶炼成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法，其工艺简单，操作容易，投资较少，热效率高，可解决传统的火法冶炼红土镍矿处理矿石量大能耗高，冶炼成本较高的问题。
实现本发明的目的所采用的技术方案是：工艺过程为，湿矿石经过筛分，筛下物在立磨内干燥、破碎；粉状物料进入多级悬浮干燥-预还原器进行深度干燥、预还原；再进入直流矿热炉熔炼，产出镍铁合金或镍锍产品。
本发明的技术方案还包括：
上述本发明的干燥和破碎工序是在立磨内实现。
在所述的多级悬浮干燥中，多级悬浮干燥煅烧装置采用3～7级，物料和煤粉燃料燃烧产生的高温烟气进行逆流悬浮热交换，多级悬浮干燥-预还原器处理后产出的尾气进入立磨系统，余热用于干燥红土镍矿。
在所述的预还原过程中，预还原器内加入的煤、焦碳或碳黑固体还原剂占物料重量的1～16％，控制预还原器中尾气CO含量在0.5～1％，产出进入熔炼的热物料温度为300～1000℃，热物料直接进入直流电炉熔炼，产出含Ni4～20％的镍铁合金或含镍10～78％的镍锍。
在过程熔炼中，直流电炉用单根电极直流电炉，电炉的炉底电极为风冷叶片式的电极，熔炼炉料焦丁的粒度为20～40mm，占热物料重量的1～16％，为连续进料的熔炼过程。
该技术与传统RKEF法相比有如下优点：
(1)可直接处理粉状物料，免去物料制团工序。这样就可以采用流态化(即悬浮)干燥、煅烧等高效设施与之衔接。
(2)高温等离子直流电弧能产生较高的冶炼温度，且能有效地向熔池传递热量，使炉膛温度更均匀，反应更充分，有利于提高金属回收率。
(3)占地面积小，吨镍投资比传统法低。
(4)镍铁合金或镍锍中镍品位更容易提高或控制，能生产组成范围更广的产品。
从目前世界上采用的镍铁技术看，采用本发明工艺生产镍铁合金，其技术经济指标优于传统RKEF法。
附图说明
图1为红土镍矿冶炼镍铁产品工艺流程示意图。
图2为红土镍矿冶炼镍锍产品工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1：步骤如下：
A、采用的红土镍矿化学成份如下表：
| 元素 | Ni | Co | FeO | MgO | Al2O3 | SiO2 | CaO |
| 含量％ | 1.03 | 0.039 | 17.22 | 27.3 | 4.84 | 35.72 | 0.32 |
采场直接采出的矿石含水25％，用条形筛革除＞100mm的块状矿石(用破碎机破碎＜100mm再进入立磨)，筛下物进入立磨干燥破碎。
B、用3级悬浮干燥煅烧装置产出温度300℃的烟气通入立磨进行干燥，立磨破碎后物料粒度0.2mm、物料水份10％，用旋风和布袋收尘器收集后进入3级悬浮干燥煅烧装置。
C、在3级悬浮干燥煅烧装置中，物料与煤粉燃烧产生温度1100℃的高温烟气进行逆流悬浮热交换，物料停留时间2分钟，从第三级悬浮器产出温度650℃的物料进入预还原器，从第一级产出温度300℃的烟气进入立磨。
D、喷入占物料(干基)重6％的粒度＜0.1mm的烟煤粉，通入煤粉燃烧产生温度1100℃的高温烟气在预还原器内进行悬浮状态还原煅烧，控制预还原器尾气CO含量0.5～1％，产出物料温度850℃、镍金属化率95％、铁还原成磁性铁率60％，以热状态物料直接进入直流电炉熔炼设施，预还原器尾气直接进入第三级悬浮器。
E、采用600KVA的直流电炉进行熔炼，过程中加入占物料重量3.5％、粒度20～40mm的焦丁，控制电压150～250V、电流2000～4000A，过程为连续熔炼，产出镍铁合金含Ni13％、Fe82％、P0.045％、S：0.08％；Si：2.5％；C：0.8％，炉渣含Ni0.087％、FeO7.03％、CaO4.82％、MgO32.87％、SiO250.21％、Al2O36.52％、硅酸度1.66，镍金属回收率94％，电耗600度/吨矿。
实施例2步骤如下：
第一步与实例1步骤A相同。
A、用5级悬浮干燥煅烧装置产出温度250℃的烟气通入立磨进行干燥，立磨破碎后物料粒度0.6mm、物料水份15％，用旋风和布袋收尘器收集后进入5级悬浮干燥煅烧装置。
B、在5级悬浮干燥煅烧装置中，物料和煤粉燃料燃烧产生温度1100℃的高温烟气进行逆流悬浮热交换，物料停留时间4分钟，从第五级悬浮器产出温度750℃的物料进入预还原器，从第一级产出温度250℃的烟气进入立磨。
C、喷入占物料(干基)重3％的粒度＜0.1mm的焦碳粉，通入煤粉燃料燃烧产生温度1100℃的高温烟气在预还原器内进行悬浮状态还原煅烧，控制预还原器尾气CO含量0.5～1％，产出物料温度950℃、镍金属化率90％、铁还原成磁性铁率50％，以热状态物料直接进入熔炼设施产出镍铁合金，预还原器尾气直接进入第五级悬浮器。
D、采用1250KVA的直流电炉进行熔炼，过程中加入占物料重量2.5％粒度20～40mm的焦丁，控制电压110～200V、电流5000～7000A，过程为连续熔炼，产出镍铁合金含Ni19％、Fe77％、P0.05％、S：0.06％；Si：1.3％；C：1.5％，炉渣含Ni0.11％、FeO7.71％、CaO3.72％、MgO32.54％、SiO250.55％、Al2O36.93％、硅酸度1.70，镍金属回收率93％，电耗550度/吨矿。
实施例3步骤如下：
第一步与实例1步骤A相同。
A、用7级悬浮干燥煅烧装置产出温度200℃的烟气通入立磨进行干燥，立磨破碎后物料粒度0.8mm、物料水份17％，用旋风和布袋收尘器收集后进入7级悬浮干燥煅烧装置。
B、在7级悬浮干燥煅烧装置中，物料和煤粉燃料燃烧产生温度1100℃的高温烟气进行逆流悬浮热交换，物料停留时间6分钟，从第七级悬浮器产出温度800℃的物料进入预还原器，从第一级产出温度200℃的烟气进入立磨。
C、喷入占物料(干基)1.5％的粒度＜0.1mm的碳黑粉和占物料(干基)重1.0％粒度＜0.1mm的硫磺粉，通入煤粉燃料燃烧产生温度1100℃的高温烟气在预还原器内进行悬浮状态还原硫化煅烧，控制预还原器尾气CO含量0.5～1％，产出物料温度1000℃、镍金属硫化率95％、铁硫化率20％，以热状态物料直接进入熔炼设施产出镍锍产品，预还原器尾气直接进入第五级悬浮器。
D、采用1250KVA的直流电炉进行熔炼，过程中加入占物料重量2.5％粒度20～40mm的焦丁和占物料重量2.0％粒度＜1mm的黄铁矿，控制电压110～200V、电流5000～7000A，过程为连续熔炼，产出镍锍产品含Ni25％、Fe35％、S38％，炉渣含Ni0.027％、FeO7.03％、CaO4.82％、MgO32.87％、SiO250.21％、Al2O36.52％、硅酸度1.60，镍金属回收率98％，电耗450度/吨矿。
Claims (4)
1.一种红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法，其特征是：工艺过程为，湿矿石经过筛分，筛下物在立磨内用多级悬浮干燥煅烧装置处理后产出的尾气干燥、并被破碎；粉状物料进入多级悬浮干燥—预还原器进行深度干燥、预还原；再进入直流矿热炉熔炼，产出镍铁合金或镍锍产品。
2.根据权利要求1所述红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法，其特征是：多级悬浮干燥煅烧装置采用3～7级，物料和煤粉燃料燃烧产生的高温烟气进行逆流悬浮热交换。
3.根据权利要求1所述红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法，其特征是：预还原器内加入的煤、焦炭或炭黑固体还原剂占物料重量的1～16%，控制预还原器中尾气CO含量在0.5～1%，产出进入熔炼的热物料温度为300～1000℃，热物料直接进入直流矿热炉熔炼，产出含Ni4～20%的镍铁合金或含镍10～78%的镍锍。
4.根据权利要求1所述红土镍矿冶炼镍铁或镍锍的方法，其特征是：直流矿热炉采用单根电极直流矿热炉，炉底电极为风冷叶片式的电极，熔炼炉料焦丁的粒度为20～40mm，占热物料重量的1～16%，熔炼过程为连续进料。
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