CN102453824B

CN102453824B - 一种用红土镍矿生产镍铁合金的方法

Info

Publication number: CN102453824B
Application number: CN 201010518142
Authority: CN
Inventors: 张友平
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: CN102453824A

Abstract

本发明公开了一种用红土镍矿生产镍铁合金的方法，其包括以下步骤：步骤一，将生石灰、萤石、纯碱和硼砂按一定比例进行混合，然后焙烧，焙烧温度控制在700～1200℃之间，烧透以后冷却并破碎到粒度小于0.15mm，制成熔剂；步骤二，将红土镍矿、煤粉和所述步骤一中制成的熔剂按一定比例混合均匀，加水后，制成红土镍矿含碳球团；步骤三，将步骤二中制成的红土镍矿含碳球团在500～800℃下还原1～3小时，然后再将温度提高到1200～1400℃还原2～8小时；步骤四，将步骤三还原后的产物冷却后进行磁选，得到镍铁合金。通过本发明的用红土镍矿生产镍铁合金的方法，可节约大量电能，降低了生产成本。

Description

一种用红土镍矿生产镍铁合金的方法

技术领域

本发明涉及一种铁合金的生产方法，特别涉及一种用红土镍矿生产镍铁合金的方法。

背景技术

作为一种战略元素，镍主要用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业，因此，镍在国民经济发展中具有极其重要的地位。全球约2/3的镍用于生产不锈钢，镍原料的成本占奥氏体不锈钢生产成本的70％左右。

目前，全球已经探明的镍储量约为1.6亿吨，其中硫化矿约占30％，红土镍矿约占70％。由于硫化镍矿成熟的提取工艺，现约60％的镍产量来源于硫化镍矿。红土镍矿虽然储量很大，但由于技术和经济等原因，许多红土镍矿并没有得到大规模开发，因此，从长远来看，红土镍矿将是未来镍的主要来源。目前，品位高、开采条件好的硫化镍矿资源渐趋紧张乃至枯竭，红土镍矿的开发利用大有加快之势。

中国专利CN101020957A公开了一种转底炉快速还原含碳红土镍矿球团富集镍的方法，该方法将红土镍矿破磨，加入碳质原料、复合添加剂混磨，用球蛋成型机制成球团，干燥，采用转底炉进行快速还原，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，便得到高品位的镍精矿。中国专利CN101413055A公开了一种由红土镍矿直接制取镍铁合金粉的工艺，该工艺将红土镍矿经破碎和磨细，配加各种添加剂和褐煤，制成含碳球团，高温还原后冷却，破碎和磨细后，采用磁选获得镍铁合金粉。中国专利CN100494431C公开了一种利用红土镍矿和煤直接生产含镍铁合金的方法，该方法同样采用含碳球团的方法，球团还原后需要破碎进行物理分离，从而得到镍铁合金。

上述专利都采用含碳球团的方法，球团高温还原后都需要破碎和磨细，然后磁选得到镍精矿或镍铁合金粉。在破碎和磨细的过程中，需要消耗大量的电能，导致生产成本过高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用红土镍矿生产镍铁合金的方法，还原产物无需破碎和磨细，降低能耗。

为实现上述目的，本发明的用红土镍矿生产镍铁合金的方法，包括以下步骤：步骤一，将生石灰、萤石、纯碱和硼砂进行混合，然后焙烧，焙烧温度控制在700～1200℃之间，烧透以后冷却并破碎到粒度小于0.15mm，制成熔剂；步骤二，将红土镍矿、煤粉和所述步骤一中制成的熔剂混合均匀，加水后，制成红土镍矿含碳球团；步骤三，将步骤二中制成的红土镍矿含碳球团在500～800℃下还原1～3小时，然后再将温度提高到1200～1400℃还原2～8小时；步骤四，将步骤三还原后的产物冷却后进行磁选，得到镍铁合金；其中，步骤一中进行混合的所述生石灰、萤石、纯碱和硼砂的重量百分比含量为：生石灰10～40％，萤石30～70％，纯碱3～20％，硼砂2～15％；步骤二中所述熔剂的含量为红土镍矿重量的5～25％，所述煤粉为红土镍矿重量的3～20％，所述水为红土镍矿重量的8～15％。

优选地，步骤三中对所述红土镍矿含碳球团的还原过程采用埋碳处理。

优选地，步骤二中所述红土镍矿的粒度小于2mm，所述熔剂和煤粉的粒度都小于0.15mm。

本发明的用红土镍矿生产镍铁合金的方法，通过熔剂的制备工艺和红土镍矿含碳球团还原过程中的温度控制，实现了红土镍矿含碳球团还原过程的金属相凝聚和渣金分离，冷却后无需破碎和磨细环节，直接磁选得到镍铁合金。

由于红土镍矿含碳球团还原过程中能够实现渣金分离，无需再磨细后进行磁选，除节约大量电能和提高镍收得率外，镍铁产品质量高，更适合作为冶炼不锈钢的原料。本发明的用红土镍矿生产镍铁合金的方法是一种低成本镍铁合金制备技术，可为不锈钢生产提供廉价原料，增强不锈钢企业的竞争力。通过本发明的用红土镍矿生产镍铁合金的方法，可节约大量电能，降低了生产成本。

具体实施方式

本发明的用红土镍矿生产镍铁合金的方法工艺流程为：

熔剂-球团-还原-冷却-磁选-镍铁合金

本发明的实施过程包括如下主要步骤：

(1)熔剂的制备

制备熔剂的主要原料如下：生石灰，萤石，纯碱和硼砂，各原料的重量百分比含量为：生石灰10～40％，萤石30～70％，纯碱3～20％，硼砂2～15％。

将上述原料磨细到粒度小于1mm，根据红土镍矿成分来确定各种原料的配比，将各种原料在混碾机内进行充分混合，然后装入反应罐内进行焙烧，焙烧温度根据原料配比不同而控制在700～1200℃之间，烧透以后冷却和破碎到粒度小于0.15mm，用于红土镍矿含碳球团的配料。

熔剂的作用是降低渣相的熔点，促进还原过程中金属相的迁移和凝聚，改善渣金的界面张力，促使凝聚的金属颗粒从渣相中析出，达到红土镍矿直接生产镍铁合金的效果。

(2)红土镍矿含碳球团的制备

将红土镍矿和熔剂以及煤粉按照一定比例混料均匀，并配加适量的水，用压球机做成红土镍矿含碳球团。依据红土镍矿成分的不同，熔剂、煤粉和水的混合比例为：熔剂的配入量为红土镍矿重量的5～25％，煤粉为红土镍矿重量的3～20％，水为红土镍矿重量的8～15％。

上述原料中，要求红土镍矿的粒度小于2mm，熔剂和煤粉的粒度都小于0.15mm。其中作为还原剂的煤粉要求固定碳含量大于75％，灰分小于13％。

(3)红土镍矿含碳球团的还原

制备的红土镍矿含碳球团在较低温度条件下还原一定时间，依据球团大小的不同，在500～800℃温度下恒温1～3小时，使镍氧化物尽可能完全还原，然后将反应温度提高到1200～1400℃，并恒温2～8小时，促进铁氧化物的还原和金属相的迁移凝聚，并从渣相中析出。

上述红土镍矿含碳球团的还原可在加热炉内进行，红土镍矿含碳球团放在反应罐内，红土镍矿含碳球团的还原最好采用埋碳处理，埋碳处理所采用的填充物为无烟煤或焦粉，粒度小于3mm。所述埋碳处理，是在各个红土镍矿含碳球团之间填充无烟煤或焦粉，可以防止红土镍矿含碳球团在高温条件下的球团粘结和再氧化。

(4)磁选分离

高温下已实现金属相从渣相的析出，将还原后的产物冷却后进行磁选，便将镍铁合金同炉渣分开，得到用于不锈钢冶炼的镍铁合金颗粒。

按照本发明的工艺流程，选择四种不同成分的红土镍矿，生产出不同成分的镍铁合金颗粒。表1为所使用四种不同成分的红土镍矿和所使用的煤粉成分。以下实施例中所涉及的百分比含量均为重量百分比含量。

表1各原料的主要化学成分(wt％)

实施例1

根据红土镍矿1的成分，选择制备熔剂的原料配比为生石灰40％，萤石43％，纯碱15％和硼砂2％，根据本发明技术要求，在700℃温度下焙烧后制成小于0.15mm的熔剂。

将红土镍矿和熔剂以及煤粉进行配料，其中熔剂加入量为红土镍矿重量的8％，煤粉加入量为红土镍矿重量的20％，将上述原料均匀混合并加入红土镍矿重量的15％的水后，压制成红土镍矿含碳球团，将球团放在反应罐内并埋碳，在500℃温度下还原3小时，然后在1200℃温度条件下还原8小时，能够实现红土镍矿的还原和渣金分离，冷却后通过磁选得到含镍约6％的镍铁合金。

实施例2

在实施例1中，若将熔剂加入量改变为红土镍矿重量的5％而其它配料条件不变时，在500℃温度下还原3小时，然后还原温度提高到1250℃，还原8小时后能够实现红土镍矿的还原和渣金分离，冷却后通过磁选同样得到含镍约6％的镍铁合金。

实施例3

根据红土镍矿2的成分，选择制备熔剂的原料配比为生石灰40％，萤石30％，纯碱15％和硼砂15％，根据本发明技术要求，在900℃温度下焙烧后制成小于0.15mm的熔剂。

将红土镍矿和熔剂以及煤粉进行配料，其中熔剂加入量为红土镍矿重量的18％，煤粉加入量为红土镍矿重量的15％，将上述原料均匀混合并加入红土镍矿重量的12％的水后，压制成红土镍矿含碳球团，将球团放在反应罐内并埋碳，在700℃温度下还原2小时，然后在1250℃温度条件下还原7小时，能够实现红土镍矿的还原和渣金分离，冷却后通过磁选得到含镍约12％的镍铁合金。

实施例4

在实施例3中，若将熔剂加入量改变为红土镍矿重量的10％而其它配料条件不变时，在800℃温度下还原1小时，然后还原温度提高到1300℃，还原3小时后能够实现红土镍矿的还原和渣金分离，冷却后通过磁选同样得到含镍约12％的镍铁合金。

实施例5

根据红土镍矿3的成分，选择制备熔剂的原料配比为生石灰25％，萤石70％，纯碱3％和硼砂2％，根据本发明技术要求，在1200℃温度下焙烧后制成小于0.15mm的熔剂。

将红土镍矿和熔剂以及煤粉进行配料，其中熔剂加入量为红土镍矿重量的25％，煤粉加入量为红土镍矿重量的3％，将上述原料均匀混合并加入加入红土镍矿重量的8％的水后，压制成红土镍矿含碳球团，将球团放在反应罐内并埋碳，在800℃温度下还原2小时，然后在1300℃温度条件下还原2小时，能够实现红土镍矿的还原和渣金分离，冷却后通过磁选得到含镍约22％的镍铁合金。

实施例6

在实施例5中，若将熔剂加入量改变为红土镍矿重量的15％而其它配料条件不变时，在800℃温度下还原1小时，然后还原温度提高到1400℃，还原5小时后能够实现红土镍矿的还原和渣金分离，冷却后通过磁选同样得到含镍约22％的镍铁合金。

实施例7

根据红土镍矿4的成分，选择制备熔剂的原料配比为生石灰10％，萤石60％，纯碱20％和硼砂10％，根据本发明技术要求，在900℃温度下焙烧后制成小于0.15mm的熔剂。

将红土镍矿和熔剂以及煤粉进行配料，其中熔剂加入量为红土镍矿重量的14％，煤粉加入量为红土镍矿重量的5％，将上述原料均匀混合并加入加入红土镍矿重量的10％的水后，压制成红土镍矿含碳球团，将球团放在反应罐内并埋碳，在800℃温度下还原2小时，然后在1250℃温度条件下还原2小时，能够实现红土镍矿的还原和渣金分离，冷却后通过磁选得到含镍约31％的镍铁合金。

Claims

1.一种用红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将生石灰、萤石、纯碱和硼砂进行混合，然后焙烧，焙烧温度控制在700～1200℃之间，烧透以后冷却并破碎到粒度小于0.15mm，制成熔剂；

步骤二，将红土镍矿、煤粉和所述步骤一中制成的熔剂混合均匀，加水后，制成红土镍矿含碳球团；

步骤三，将步骤二中制成的红土镍矿含碳球团在500～800℃下还原1～3小时，然后再将温度提高到1200～1400℃还原2～8小时；

步骤四，将步骤三还原后的产物冷却后进行磁选，得到镍铁合金；

其中，

步骤一中进行混合的所述生石灰、萤石、纯碱和硼砂的重量百分比含量为：生石灰10～40％，萤石30～70％，纯碱3～20％，硼砂2～15％；

步骤二中所述熔剂的含量为红土镍矿重量的5～25％，所述煤粉为红土镍矿重量的3～20％，所述水为红土镍矿重量的8～15％。

2.如权利要求1所述的用红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于，步骤三中对所述红土镍矿含碳球团的还原过程采用埋碳处理。

3.如权利要求1或2所述的用红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于，步骤二中所述红土镍矿的粒度小于2mm，所述熔剂和煤粉的粒度都小于0.15mm。

4.如权利要求3所述的用红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于，所述煤粉的固定碳重量百分比含量大于75％。