CN102080156B - 一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法 - Google Patents

Abstract

一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法，属矿物干燥技术领域。其要点在于：①在镍红土矿中分别加入第一种颗粒类型的SiC和第二种颗粒类型的SiC和四氧化三铁三种添加剂的一种，M_{第一种颗粒类型的SiC}/M_镍红土矿质量比范围为2.0～2.6，M_镍红土矿/M_{第二种颗粒类型的SiC}质量比范围为0.5～2.0，四氧化三铁的质量为镍红土矿质量的10～25％。②镍红土矿与添加剂四氧化三铁混匀后置于2450MHz微波场下加热8min，测量升温效果。③镍红土矿与添加剂SiC混匀后置于2450MHZ微波场下加热30min，测量失重和升温效果，在添加剂SiC的作用下温度最高能达630℃，失重达20％，基本脱除结晶水。本发明较传统干燥方法，具有加热均匀、节能、效率高、操作方便的优点。

Description

一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法

1.技术领域

本发明属矿物干燥技术领域，确切地说，本发明涉及提供一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法。

2.背景技术

镍作为一种十分重要的有色金属原料，已广泛应用于各种机械制造业和军工制造业等行业中，具有重要的战略意义。

镍红土矿曾是早期镍的主要资源，占世界镍资源总量的70％，但目前从镍红土矿提取的镍仅占世界镍产量的40％不到。随镍需求的不断扩大，硫化镍矿资源的不断减少，对低品位红土镍矿的有效开发利用具有重要的现实意义。目前镍红土矿的处理有火法和湿法两种工艺。火法工艺主要用于处理低铁高镁的腐殖土层，其镍含量1.8～3％；湿法工艺主要处理高铁低镁的褐铁矿层。以火法工艺处理低镍、低铁、高镁镍红土矿时，由于镍红土矿主要为含水的铁镁硅酸盐矿，含水量很大，一般在20～40％，使高温还原熔炼过程不仅能耗过高，且生产过程无法正常进行，必须进行干燥、预焙烧处理。

在镍红土矿加工工艺的研究领域中，已经有微波加碳还原焙烧褐铁矿型镍红土矿(Fe＞40％)的研究，以及湿法工艺中引入微波预处理研究，如CN101392320A中提出微波还原焙烧-针铁矿沉淀转化法处理含镍红土矿的方法，该方法主要采取湿法冶金来浸出镍红土矿，而且在预还原焙烧中引入碳粉，这对后续的湿法浸出带来一定的污染。

而在火法工艺中，镍红土矿含水分大影响后续的火法冶炼，因此，必须先经过干燥处理。四十年来，国外从回转窑干燥、焙烧、还原到立式炉还原，再到闪速焙烧，流化床预还原，不断改进镍红土矿干燥还原技术。目前国内采用的干燥流程主要是通过回转窑设备初步脱除游离水，其后在焙烧还原中进一步脱去结晶水。该方法属于传统加热方法，可能存在加热不均匀，且矿石结壳破裂，回转窑寿命等缺点。

由此可以看出镍红土矿采用传统的干燥技术，其发展受到了很大制约。所以需要一种干燥效果更好，耗能更节约，设备更简单的新的干燥技术。而基于微波干燥的特点，人们开始研究微波在镍红土矿干燥的可能性。

微波作为一种清洁能源产生热量，频率位于0.3～300GHz的电磁波，加热时依靠物料自身的介电性质转换微波能量，产生热量，具有加热均匀、速度快、效率高等优点。在冶金领域，微波作为一种新型加热方式也有了越来越广泛的运用。但在微波场下加热的前提条件为物料具有较高的介电常数。

综上，采用传统干燥技术处理镍红土矿，其发展受到了很大制约，耗能较大；基于镍红土矿矿样成分复杂，介电常数低，在微波场下依靠自身升温难以达到干燥焙烧所需的温度，在微波下干燥焙烧具有一定的难度。

3.发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法。

本发明的方法包括以下步骤：

①镍红土矿添加介质的选择

在镍红土矿中加入添加剂第一种颗粒类型的SiC和第二种颗粒类型的SiC和四氧化三铁，M_{第一种颗粒类型的 SiC}/M_镍红土矿质量比范围为2.0～2.6，M_镍红土矿/M_{第二种颗粒类型的SiC}质量比范围为0.5～2.0，四氧化三铁的质量为镍红土矿的10～25％。

②镍红土矿干燥焙烧

镍红土矿与添加剂SiC混匀后置于2450MHz微波场下加热30min，测量失重和升温效果；镍红土矿与四氧化三铁混匀后置于2450MHz微波场下加热8min，测量升温效果。

本发明中原料镍红土矿为硅镁型镍红土矿，含镍1.36wt％；铁12.15wt％；其含水量为21.44％，其中游离水含量为12.82％，结晶水8.62％。

本发明所采用的碳化硅包括第一种颗粒类型的SiC和第二种颗粒类型的SiC两种类型，第一种颗粒类型的SiC为在添加硅酸钠粘结剂的作用下形成的球粒，粒径范围为Φ3～5mm，第二种颗粒类型的SiC为在添加硅酸钠粘结剂的作用下形成的柱状颗粒，直径Φ为10mm，高度h为4～6mm。

本发明的有益效果在于：

①采用微波加热处理镍红土矿，由于微波为清洁能源，具有加热均匀、速度快、效率高的优点。

②添加剂碳化硅可使镍红土矿在微波条件下达到干燥及焙烧所需的高温条件，该过程具有无污染、碳化硅球粒可回收重复利用、成本低的优点。

③在干燥焙烧过程采用微波，由于微波能量利用率高，微波干燥设备本身不耗热，热能绝大部分(＞80％)都作用在物料上，可节电30％～50％，干燥时间可节约50％以上，能耗较传统加热低。

4.具体实施方式

实施例1

选用添加剂第一种颗粒类型的SiC，M_{第一种颗粒类型的SiC}/M_镍红土矿质量比范围为2.0-2.6，置于频率为2450MHz微波加热下进行干燥焙烧，焙烧时间为30min。

其失重率的情况见表1所示。

表130min微波加热后物料的失重率

第一种颗粒类型的SiC与镍红土矿质量比为2.6时，其失重率为最佳，最具代表性，其升温的数据如表2所示。

表2M_{第一种颗粒类型的SiC}/M_镍红土矿为2.6时的升温情况

实施例2

选用添加剂第二种颗粒类型的SiC，M_镍红土矿/M_{第二种颗粒类型的SiC}质量比范围为0.5-2.0，置于频率为2450MHz微波加热下进行干燥焙烧，焙烧时间为30min。

其失重率的情况见表3所示。

表330min微波加热后物料的失重率

镍红土矿与第二种颗粒类型的SiC质量比为0.5时，其失重率为最佳，最具代表性，其升温的数据如表4所示。

表4M_镍红土矿/M_{第二种颗粒类型的SiC}为0.5时的升温情况

选用添加剂第二种颗粒类型的SiC，可使镍红土矿达到干燥效果，更能满足镍红土矿焙烧所需的温度条件，结晶水得以基本脱除。

实施例3

在镍红土矿中加入10-25％的Fe₃O₄，微波时间为1-8min，升温数据见下表5。

表5不同量的Fe₃O₄对镍红土矿微波加热升温的影响

针对铁含量低的镍红土矿，可通过加入Fe₃O₄来改善镍红土矿的微波加热性能，温度达到234℃，达到干燥脱水的效果。此外，Fe₃O₄添加剂对该干燥过程无污染，且可提高物料含铁量，但升温效果不如SiC添加剂。

Claims (3)

1.一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法，其要点在于：①在镍红土矿中分别加入第一种颗粒类型的SiC和第二种颗粒类型的SiC和四氧化三铁三种添加剂的一种，M_{第一 种颗粒类型的SiC}/M_镍红土矿质量比范围为2.0～2.6，M_镍红土矿/M_{第二种颗粒类型的SiC}质量比范围为0.5～2.0，四氧化三铁的质量为镍红土矿质量的10～25％；②镍红土矿与添加剂SiC混匀后置于2450MHz微波场下加热30min，测量失重和升温效果；③镍红土矿与添加剂四氧化三铁混匀后置于2450MHz微波场下加热8min，测量升温效果。

2.根据权利要求1所述的一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法，其特征在于所述添加剂为碳化硅，在硅酸钠粘结剂的作用下制成第一种颗粒类型的SiC和第二种颗粒类型的SiC两种类型颗粒，第一种颗粒类型的SiC为在添加硅酸钠粘结剂的作用下形成的球状颗粒，粒径范围为Φ3～5mm，第二种颗粒类型的SiC为在添加硅酸钠粘结剂的作用下形成的柱状颗粒，直径Φ为10mm，高度h为4～6mm。

3.根据权利要求1所述的一种微波加添加剂辅助干燥焙烧镍红土矿的方法，其特征在于镍红土矿为硅镁型红土矿，含镍1.36wt％；铁12.15wt％。