CN102534194A

CN102534194A - 一种红土镍矿生产镍铁的方法

Info

Publication number: CN102534194A
Application number: CN2012100491803A
Authority: CN
Inventors: 王成彦; 尹飞; 揭晓武; 马保中; 陈永强; 杨卜; 阮书峰; 杨永强; 李强; 居中军; 张永禄
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种红土镍矿生产镍铁的方法，涉及一种以红土镍矿为原料，金属化还原焙烧-磁选生产镍铁的方法。其特征在于其生产过程将红土镍矿加入添加剂和碳质还原剂进行还原焙烧后，再水淬、磨细后，磁选得到镍铁合金。本发明的方法，经过磁选直接得到镍品位较高的镍铁合金粉，通过加入添加剂降低了还原温度，且不用把所有物料升温到1500℃，降低了能耗，且工艺对环境影响小，是一种比较经济的处理红土镍矿生产镍铁的方法，应用前景广阔。

Description

一种红土镍矿生产镍铁的方法

技术领域

一种红土镍矿生产镍铁的方法，涉及一种以红土镍矿为原料，金属化还原焙烧-磁选生产镍铁的方法。

背景技术

红土镍矿的处理工艺可分为火法和湿法两种。纯湿法工艺主要是酸浸工艺，包含常规常压酸浸和高温加压酸浸，采用常规常压酸浸工艺存在酸耗高、金属回收率低的缺点，而采用高温加压酸浸工艺，虽金属回收率增加，但存在投资成本高、建设周期长、技术成熟度不够的弊端，因此火法冶炼仍将是处理红土镍矿的主导工艺。而通过火法冶炼生产镍铁，可以同时回收镍和铁，用于不锈钢生产，具有较强的竞争优势。传统火法冶炼镍铁的工艺可以分为高炉(或鼓风炉)熔炼工艺和回转窑-电炉还原熔炼工艺。高炉冶炼工艺环境污染严重，能耗高，将受到国家环保政策和能源政策的限制。回转窑-电炉还原熔炼生产镍铁的工艺适合处理各种类型的红土镍矿，但是其能耗大，仅电耗就约占成本的50％，同时要求矿石有较高的镍品位。日本大江山冶炼厂采用回转窑高温还原焙烧产出粒铁，经磁选富集产出含镍为18％~22％的镍铁合金供生产不锈钢，被认为是目前最为经济的处理红土镍矿的方法。但由于其生产温度较高(1350℃左右)，焙烧过程中容易烧结，使得生产难于控制，同时能耗相对较高。可见，传统火法冶炼镍铁工艺处理红土镍矿均存在能耗高和污染重的弊端，为此研究者对火法处理红土镍矿工艺提出了不同的改进方案。

专利CN101020957公开了一种转底炉快速还原含碳氧化镍矿球团富集镍的新技术，该法在破磨后的矿中加入一定比例的碳质还原剂和复合添加剂并球团，在200~400℃干燥4~6h，采用转底炉进行高温快速还原。还原焙烧后，进行粗破，然后进行湿法球磨，球磨后重选，重选所得镍精矿再磁选从而得到高品位的镍精矿。本发明工艺流程短，原料适应性强，镍回收率高，但该法并未涉及矿中铁和钴的回收利用，且只对镍进行了富集，得到的富集镍矿还需要选择进一步的提炼工艺。

专利CN101082067公开了一种低品位氧化镍矿综合利用工艺，该法将原矿破碎球磨后加入煤粉或焦粉，然后球团烧结，冷却后加入到电炉或者鼓风炉内加入焦粉进行还原，使部分镍和少量铁还原得到高镍合金，再进入终还原炉还原铁得到铁水。该专利工艺流程简单，可适应含镍0.6~1.2%的氧化镍矿，但工艺中三段焙烧工序温度都在1100℃以上，后两段高达1450℃，能耗较高，且该工艺铁回收率较低，只有48.5%。

专利CN1057489公开了一种处理难选氧化镍矿的新方法，该法采用微波能加热硫化、选矿，精矿混入含Ni＞3.5%的氧化镍富矿进入等离子体熔炼炉熔炼，一步直接获取含Ni＞52%的高冰镍，一次性获取含Ni＜0.08%的抛渣。该专利工艺流程短，综合能耗低，金属直收率高，但微波技术目前仍然无法实现大规模工业化，且技术较复杂不易掌握。

专利CN1733950A公开了一种不含结晶水的氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，该发明工艺主要包括原矿粉碎、烧结块矿，然后配入焦炭、石灰、白云石和萤石，然后进行高炉冶炼得到镍铁。该工艺中加入萤石可以降低铬对炉温的影响，同时也避免了含氟过高等导致炉缸烧穿等事故发生，工艺流程较短，连续生产产量大，但该工艺仍然存在高温(1700℃)导致的高能耗的弊端。

专利CN1827799A公开了一种从氧化镍矿硅酸镍矿回收镍钴的方法，该法将原矿破磨到200目以下占80~90%的粒度后，加入一定量的焦炭粉、氯化剂和助剂然后球团，采用氯化离析-磁选对物料进行处理。该法简单易行且环保较好，但该法处理红土镍矿的镍、钴回收率较低，分别只有80%和70%，且铁并没有被综合利用。

上述工艺虽进行了不同程度的改进，但或存在技术复杂，不易掌握的缺点或存在镍、钴和铁的综合回收率低的不足，都未能很好的综合利用红土镍矿。因此，开发一种工艺技术难度较低，能耗较低和有价金属综合回收率较高的工艺具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效保证镍回收率，降低生产的所需温度，解决在回转窑焙烧过程的结窑问题的红土镍矿生产镍铁的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于其生产过程将红土镍矿加入添加剂和碳质还原剂进行还原焙烧后，再水淬、磨细后，磁选得到镍铁合金。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程加入的添加剂为氟化镁、氧化镁和硫酸镁一种或两种以上的混合物，加入量为红土镍矿质量的10%~30%。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程加入的添加剂为氟化镁、氧化镁和硫酸镁的混合物，其混合物的质量比为4:3:3。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程加入的碳质还原剂为烟煤、无烟煤或焦炭，加入量为红土镍矿质量的5%~30%。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程先将红土镍矿破碎粒度小于5mm占98%以上，混入添加剂和碳质还原剂并制成球团后，再进行还原焙烧，其球团的粒度为10~30mm。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程是将球团干燥后，在900~1200℃温度下，焙烧1~5h。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的球团干燥过程的干燥温度为100~200℃，干燥时间0.5~1h。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的水淬、磨细过程是将焙烧后的物料直接进行水淬，再进行磨细至粒度小于74μm的占99%以上。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的其磁选过程是将磨好的矿浆进行磁选，磁场强度控制在80~200mT，矿浆质量浓度控制在15~25%，磁选得到镍铁合金。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，在高温还原焙烧的基础上，保证镍回收率的同时，通过加入适宜的添加剂降低生产的所需温度，并通过加入氟化镁、氧化镁、硫酸镁在焙烧过程产生氧化镁可以提高焙烧物料的熔融点，有效解决了在回转窑焙烧过程的结窑问题，再通过磨矿-磁选工艺回收镍铁。

本发明的方法，通过加入添加剂(硫酸镁、氟化镁)降低了红土镍矿中镍与铁的还原温度，其主要是因为加入的添加剂在碳质还原剂的作用下生成的二氧化硫、硫蒸气和氟化氢，在焙烧过程中促进了还原矿物中镍的还原和析晶长大，有利于磁选的选出，同时添加剂(硫酸镁、氟化镁)在焙烧过程生成氧化镁以及添加进去的氧化镁与氧化铁、二氧化硅等结合，提高了焙砂的熔点，使其在焙烧过程不容易结窑，焙烧后球团再通过磨矿磁选的方式实现镍铁的回收，干燥与还原温度较低，所以本发明与传统的处理红土镍矿回收镍铁的技术相比具有明显的优势：

（1）本发明得到的镍铁含镍品位大于10%，可直接作为冶炼不锈钢合金的原料，且镍回收率高。

（2）本发明比被认为目前最为经济的回转窑高温还原焙烧制粒铁工艺（大江山法）焙烧温度低150℃以上，能耗较低。

（3）本发明焙烧过程中物料烧结现象不明显，工艺可操作性强。

附图说明

图1本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种红土镍矿生产镍铁的方法，工艺过程包括如下步骤：

（1）将红土镍矿破碎，同时加入添加剂和碳质还原剂混合制球团；

（2）将制得的球团进行干燥，低温还原焙烧，焙烧后直接水淬；

（3）将水淬后物料再进行球磨；

（4）球磨细料矿浆经磁选得到镍铁合金与尾矿。

本发明的一种红土镍矿生产镍铁的方法，红土镍矿破碎粒度为98%小于5mm；添加剂为硫酸镁、氟化镁和氧化镁中的一种、两种或三种，需根据矿物特性而定；添加剂硫酸镁按红土镍矿质量比0~10%的比例加入；添加剂氟化镁按红土镍矿质量比0~10%的比例加入；添加剂氧化镁按红土镍矿质量比0~10%的比例加入；且添加剂硫酸镁、氟化镁、氧化镁的优化质量比为4:3:3；添加剂中的氧化镁可以由碳酸镁、棱镁矿代替；添加剂的总加入量为红土镍矿质量的10%~30%；碳质还原剂为烟煤、无烟煤或焦炭，加入量为红土镍矿质量的5%~30%；其步骤（2）的干燥温度控制在100~200℃，干燥时间0.5~1h；焙烧温度控制在900~1200℃，焙烧时间1.5~5h，焙烧的气氛控制为还原性气氛。步骤（3）的磨矿粒度为小于74μm的矿占总矿量的 99%以上。步骤（4）的球磨细料矿浆质量浓度为15%~25%，磁选磁场强度为80~200mT。

实施例1

处理的红土镍矿含镍1.56%，含铁22%，含镁3%，磨矿后99%小于5mm，配料质量比为矿：添加剂：碳质还原剂=100:30:20，添加剂中硫酸镁、氟化镁、氧化镁的质量比例为4:3:3；造球直径10~15mm；干燥温度100℃；干燥时间1h；焙烧温度1150℃；焙烧时间1.5h；焙烧后的物料经水淬后得到中间产物，再经球磨机细磨后，矿粒度为100%小于74μm，矿浆质量浓度为20%，在80mT的磁场下磁选得到含镍12.34%，含铁72.56%的镍铁合金，镍回收率88%。

实施例2

处理的镍红土矿含镍1.67%，含铁16.1%，含镁10.5%，磨矿后100%小于5mm，配料质量比：矿：添加剂：碳质还原剂=100: 5:10；添加剂中硫酸镁、氟化镁、氧化镁的质量比例为4:3:0；造球直径20mm左右；干燥温度150℃；干燥时间1h；焙烧温度1000℃；焙烧时间2.5h；焙烧后的物料经水淬后得到中间产物，再经球磨机细磨后，矿粒度为100%小于74μm，矿浆质量浓度为25%，在200mT的磁场下磁选得到含镍10.34%，含铁为68.56%的镍铁合金，镍回收率91%。

实施例3

处理的镍红土矿含镍1.89%，含铁26.1%，含镁2%，磨矿后98%小于5mm，配料质量比：矿：添加剂：碳质还原剂=100:20:30，添加剂中硫酸镁、氟化镁、氧化镁的质量比例为4:3:3；造球直径30mm左右，干燥温度200℃，干燥时间1h，焙烧温度900℃，焙烧时间5h，焙烧后的物料经水淬后得到中间产物，再经球磨机细磨后，矿粒度为100%小于74μm，矿浆质量浓度为15%，在150mT的磁场下磁选得到含镍10.34%，含铁为79.56%的合金，镍回收率95%。

Claims

1.一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于其生产过程将红土镍矿加入添加剂和碳质还原剂进行还原焙烧后，再水淬、磨细后，磁选得到镍铁合金。

2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程加入的添加剂为氟化镁、氧化镁和硫酸镁一种或两种以上的混合物，加入量为红土镍矿质量的10%~30%。

3.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程加入的添加剂为氟化镁、氧化镁和硫酸镁的混合物，其混合物的质量比为4:3:3。

4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程加入的碳质还原剂为烟煤、无烟煤或焦炭，加入量为红土镍矿质量的5%~30%。

5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程先将红土镍矿破碎粒度小于5mm占98%以上，混入添加剂和碳质还原剂并制成球团后，再进行还原焙烧，其球团的粒度为10~30mm。

6.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的还原焙烧过程是将球团干燥后，在900~1200℃温度下，焙烧1~5h。

7.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的球团干燥过程的干燥温度为100~200℃，干燥时间0.5~1h。

8.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的水淬、磨细过程是将焙烧后的物料直接进行水淬，再进行磨细至粒度小于74μm的占99%以上。

9.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的其磁选过程是将磨好的矿浆进行磁选，磁场强度控制在80~200mT，矿浆质量浓度控制在15~25%，磁选得到镍铁合金。

10.根据权利要求1所述的一种红土镍矿生产镍铁的方法，其特征在于所述的添加剂为碳酸镁或棱镁矿。