CN102127633B - 微波处理红土镍矿富集镍铁的方法 - Google Patents
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Abstract
微波处理红土镍矿富集镍铁的方法，采用的工艺步骤依次为干燥—混磨—焙烧—水淬—湿磨—磁选，其特征在于：所述的混磨工艺是指把干燥后水分含量≤15%的矿料与碳质还原剂和-100目的金属粉末还原剂组成的混合还原剂一起进行混合磨矿，磨矿粒度至-50目；所述的焙烧工艺是将混磨料加入微波设备中在惰性气氛或者弱还原气氛条件下进行直接还原焙烧，加热过程采用两段恒温，低温段温度680℃～800℃，保温时间10～30min，高温段温度880℃～1250℃，保温时间0.2h～1.5h。本发明采用微波焙烧催化还原，并添加价格相对镍低的金属还原剂和碳质还原剂组成的混合还原剂，能提高镍铁精矿镍金属的回收率及品位，具有较好的经济价值和技术实用性。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工领域，特别涉及一种微波焙烧加入混合还原剂处理红土镍矿富集镍铁的方法。
背景技术
镍主要是从硫化镍矿和红土镍矿中冶炼所得。硫化镍矿提取工艺成熟，长时间的大量开采使得世界可供开发的硫化镍矿资源已经不多，加之硫化镍矿资源勘探周期和建设周期均较长，开发和利用相对困难。与硫化镍矿情况相反的是，红土镍矿资源丰富，贮存在红土镍矿中镍金属量占据了世界总镍储量的65％，而每年从氧化镍矿中提取的镍只占世界镍产量的30％。因此，随着世界上硫化镍矿资源的逐步减少，从氧化镍矿中提取镍金属将具有极大的发展空间。
由于红土镍矿矿物种类不同，因而出现了红土镍矿矿物冶炼的不同方法。目前，已有技术的冶炼方法主要有火法、湿法和火法-湿法相结合的方法。
中国专利申请号CN2011100324577公开了一种用微波处理红土镍矿富集镍铁的方法，采用的工艺步骤依次为干燥—混磨—焙烧—水淬—湿磨—磁选。所述的焙烧工艺是将混磨料加入微波设备中在惰性气氛或者弱还原气氛条件下进行直接还原焙烧，焙烧温度900℃～1280℃，还原时间0.2h～2h；所述的磁选工艺是对湿磨物料先进行弱磁选，磁场强度为1000GS～1400GS，得到精矿和尾矿，然后对弱磁选后的尾矿进行强磁选，磁场强度为3000GS～8000GS，磁选的矿浆浆度20%～40%。该发明采用微波焙烧催化还原，红土镍矿以镍铁的形式得到一定的富集，然后以磁选方式得到较高品位的镍铁精矿。不足之处是采用单纯的碳质还原剂，其还原效果有限，实现高品位和高回收率镍铁的富集仍需改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波处理红土镍矿富集镍铁的方法。该法在将红土镍矿进行干燥处理以后，添加金属粉末还原剂与碳质还原剂组成的混合还原剂进行混磨，直接采用粉矿入微波设备进行还原处理，在采用两段恒温的工艺条件下，使得矿中的金属镍在微波和混合还原剂的催化还原下能以镍铁的形式得到充分的富集，然后以成本低廉的磁选方式得到高品位的镍铁精矿。
本发明的技术方案是：
微波处理红土镍矿富集镍铁的方法，采用的工艺步骤依次为干燥—混磨—焙烧—水淬—湿磨—磁选，其特征在于：所述的混磨工艺是指将干燥后水分含量≤15%的矿料与由碳质还原剂和金属粉末还原剂组成的混合还原剂一起进行混合磨矿，磨矿粒度至-50目，碳质还原剂的加入比例为原矿的7.0%～17.0%，金属粉末还原剂的加入比例为原矿的0.5%～3.0%；所述的焙烧工艺是将混磨料加入微波设备中在惰性气氛或者弱还原气氛条件下进行直接还原焙烧，加热过程采用两段恒温，低温段温度在680℃～800℃，保温时间10～30min，高温段温度在880℃～1250℃，保温时间0.2h～1.5h。
所述的碳质还原剂是活性炭、木炭、焦炭、烟煤、无烟煤、褐煤中的一种或者多种的混合物；所述的金属粉末还原剂是指锌粉、铝粉中的一种或它们的混合物。
所述的金属粉末还原剂的粒度为-100目。
所述的微波设备是指连续式工业微波炉或间歇式工业微波炉或微波流化床。
所述的红土镍矿包括Ni含量为0.5%～3%，Fe含量为10%～40%的硅镁镍矿型红土镍矿或者褐铁矿型含镍红土矿。所述固体物质百分含量皆为重量百分比，气体物质百分含量皆指体积百分比。
本发明的关键技术特征是在混磨工艺中加入混合还原剂，即在碳质还原剂中加入一定比例的金属粉末还原剂，组成混合还原剂。本发明的有益效果：第一，采用具有选择性加热的微波能进行还原处理，在混磨料中加入比例为7.5%～20%的碳质还原剂和-100目金属粉末还原剂组成的混合还原剂，焙烧过程采用两段恒温，低温段的恒温使还原性强、熔点低的金属还原剂出现熔融状态，能显著地吸收微波能，促使置换镍铁的还原反应能在短时间内达到所需的反应温度，加速镍铁还原反应的进行，同时熔融状态的金属还原剂也能有效促进镍铁金属的迁移，有助于镍铁微粒的长大，所以还原效果好。第二，采用成本相对镍低的金属还原剂添加到碳质还原剂中，能提高镍铁精矿镍金属的回收率及品位，具有较好的技术实用性和经济价值。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步说明。
微波处理红土镍矿富集镍铁的方法，其工艺步骤依次为：
（1）干燥：将粗破的红土镍矿进行干燥处理，干燥温度100℃～300℃，干燥时间 0.5h～4h，要求矿中的水分含量≤15%。
（2）混磨：把干燥后的矿料与还原剂一起进行混合磨矿，磨矿粒度至-50目。还原剂是碳质还原剂和-100目金属粉末还原剂组成的混合还原剂，加入量为原矿的7.5 %～20.0%。碳质还原剂加入的比例为原矿的7.0%～17.0%。金属粉末还原剂是指锌粉、铝粉中的一种或它们的混合物，加入的比例为原矿的0.5%～3.0%。
（3）焙烧：将混磨料加入微波设备中在惰性气氛或者弱还原气氛条件下进行直接还原焙烧。加热过程采用两段恒温，低温段温度在680℃～800℃，保温时间10～30min，高温段温度在880℃～1250℃，保温时间0.2h～1.5h 。
（4）水淬：将焙砂直接倒入水中。
（5）湿磨：对水淬后的矿物料进行湿式磨矿，磨矿粒度为-200目的占30%以上。
（6）磁选：对湿磨物料先进行弱磁选，弱磁场强度为1000GS～1400GS，得到精矿和尾矿；然后对弱磁选后的尾矿进行强磁选，强磁场强度为3000GS～8000GS。磁选的矿浆浆度为20%～40%。强磁选得到的精矿返矿配料，尾矿可以采取抛弃处理。
实施例1：硅镁镍矿型红土镍矿，成分为Ni1.74%，Fe12.29%。红土镍矿经干燥至水分≤15%，粗破碎至-3mm。把粗破的矿物与碳质还原剂和金属粉末还原剂组成的混合还原剂（其中活性炭还原剂为7.0%，-100目金属粉末还原剂锌为0.5%）混磨至粒度-200目。然后将混矿直接加入到间歇式工业微波炉中进行还原焙烧，采用弱还原性气体（其中氩气占85%，氢气占15%）作为反应气氛。第一段在700℃温度下恒温30min，第二段在1100℃温度下焙烧0.25h。焙砂直接水淬，对水淬矿采取湿式磨矿，磨矿粒度为-200目占50%以上。磁选工艺为两步磁选。第一步为弱磁选，弱磁选磁场强度1300GS，得到精矿和尾矿；第二步，对尾矿进行强磁选，控制强磁选磁场强度4000GS，得到精矿和尾矿，磁选的矿浆浆度为20%。强磁选后的尾矿采取抛弃的处理方式。强磁选后的精矿返回做配矿，与原矿一起进行下一次的还原焙烧。弱选得到的精矿的镍品位为7.4%，回收率83.5%，铁的品位为73.3%，回收率76%。
实施例2：硅镁镍矿型红土镍矿，成分为Ni1.74%，Fe12.29%。红土镍矿经干燥至水分12%，粗破碎至-3mm。将粗破的矿物与碳质还原剂和金属粉末还原剂组成的混合还原剂（其中烟煤还原剂的量为7.0%，-100目金属粉末还原剂锌的量为1.0%）混磨至粒度-100目，然后把混矿直接加入到间歇式工业微波炉中进行还原焙烧，采用弱还原性气体（其中氩气占95%，一氧化碳占5%）作为气体气氛。第一段在800℃温度下恒温10min ，第二段在1200℃温度下焙烧0.5h。焙砂直接水淬，对水淬矿采取湿式磨矿，磨矿粒度为-200目占80%以上。磁选工艺同实施例1。弱选得到的精矿的镍品位为7.38%，回收率83.9%，铁的品位为71.5%，回收率73.5%。
实施例3：硅镁镍矿型红土镍矿，成分为Ni1.74%，Fe12.29%。红土镍矿经干燥至水分小于10%，粗破碎至-3mm。把粗破的矿物与碳质还原剂和金属粉末还原剂组成的混合还原剂（其中无烟煤还原剂的量为14.0%，-100目金属粉末还原剂锌的量为0.5%，-100目还原剂铝的量为1.0%）混磨至粒度-150目。然后把混矿直接加入到连续式工业微波炉中进行还原焙烧，采用氩气作为保护气氛。第一段在800℃温度下恒温10min ,第二段在1100℃温度下焙烧1.5h。焙砂直接水淬，对水淬矿采取湿式磨矿，磨矿粒度为-200目占60%以上。磁选工艺同实施例1。弱选得到的精矿的镍品位为6.52% ,回收率84.8%，铁的品位为75.6%，回收率79.6%。
实施例4：褐铁矿型含镍红土镍矿，成分为Ni0.5%，Fe43.82%。红土镍矿经干燥至水分小于8%，粗破碎至-3mm，把粗破的矿物与碳质还原剂和金属粉末还原剂组成的混合还原剂（其中无烟煤还原剂的量为13.0%，-100目金属粉末还原剂锌的量为2.50%，还原剂铝的量为0.5%）混磨至粒度-50目。然后把混矿直接加入到连续式工业微波炉中进行还原焙烧，采用氮气作为反应气氛。第一段在680℃温度下恒温20min，第二段在1280℃温度下焙烧0.2h。焙砂直接水淬，对水淬矿采取湿式磨矿，磨矿粒度为-200目占50%以上。磁选工艺同实施例1。弱选得到的精矿的镍品位为8.6%，回收率92.3%，铁的品位为76.5%，回收率80.1%。
实施例5：硅镁镍矿型红土镍矿，成分为Ni3%，Fe22 .29%。红土镍矿经干燥至水分小于15%，粗破碎至-3mm。把粗破的矿物与碳质还原剂和金属粉末还原剂组成的混合还原剂（其中活性炭还原剂的量为17.0%，-100目金属粉末还原剂铝的量为2.0%）混磨至粒度-200目。然后把混矿直接加入到微波流化床中进行还原焙烧，采用弱还原性气体（其中氩气占85%，氢气占7.5%，一氧化碳占7.5%）作为反应气氛。第一段在700℃下温度恒温15min ,第二段在880℃温度下焙烧1.5h。焙砂直接水淬，对水淬矿采取湿式磨矿，磨矿粒度为-200目占40%以上。磁选工艺同实施例1。弱选得到的精矿的镍品位为7.15%，回收率83. 3%，铁的品位为74. 9%，回收率79. 5%。
Claims (3)
1.微波处理红土镍矿富集镍铁的方法，采用的工艺步骤依次为干燥—混磨—焙烧—水淬—湿磨—磁选，其特征在于：所述的混磨工艺是指将干燥后水分含量≤15%的矿料与由碳质还原剂和金属粉末还原剂组成的混合还原剂一起进行混合磨矿，磨矿粒度至-50目，碳质还原剂的加入比例为原矿的7.0%～17.0%，金属粉末还原剂的加入比例为原矿的0.5%～3.0%；所述的焙烧工艺是将混磨料加入微波设备中在惰性气氛或者弱还原气氛条件下进行直接还原焙烧，加热过程采用两段恒温，低温段温度在680℃～800℃，保温时间10～30min，高温段温度在880℃～1250℃，保温时间0.2h～1.5h；所述的金属粉末还原剂是指锌粉、铝粉中的一种或它们的混合物。
2.根据权利要求1的微波处理红土镍矿富集镍铁的方法，其特征在于：所述的碳质还原剂是活性炭、木炭、焦炭、烟煤、无烟煤、褐煤中的一种或者多种的混合物。
3.根据权利要求1的微波处理红土镍矿富集镍铁的方法，其特征在于：所述的金属粉末还原剂的粒度为-100目。
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2011
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