CN102912209A

CN102912209A - 红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺

Info

Publication number: CN102912209A
Application number: CN2012104017214A
Authority: CN
Inventors: 王涛; 向花亮; 邓小东; 鲍呈伟
Original assignee: SICHUAN JINGUANG TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Sichuan Guang Guang Industrial (Group) Limited by Share Ltd
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN102912209B

Abstract

本发明公开了一种可降低生产成本的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，属于铁合金生产技术领域。该工艺包括如下步骤：a、将红土氧化镍矿原矿、还原煤及熔剂经细碎、配料、混合、造球后烘干制得干球；b、将干球送入转底炉进行还原，出炉后的高温熔块经水淬冷却、破碎、磁选，得到珠镍铁合金及炉渣。本发明采用转底炉作为还原设备，直接使用廉价、资源分布广泛的非焦煤为还原剂，采用煤气为主要能源，生产成本低，可在电力资源缺乏的矿山地区建厂应用，克服了传统工厂原料运输成本较高的制约条件，本发明工艺简单，易操作，易于投入规模化生产应用，制得的珠镍铁的镍品位高，金属回收率高，是生产不锈钢的优质原料。

Description

红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺

技术领域

本发明属于铁合金生产技术领域，具体涉及一种可降低生产成本的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺。

背景技术

随着不锈钢需求及产业的迅速发展，作为其主要原料之一的镍金属产业在近几年也迅速崛起。镍资源主要以硫化矿和氧化矿两种形式存在，全球红土氧化镍矿（又称红土镍矿、氧化镍矿或红土矿）储量占镍资源的72%左右，硫化矿占28%左右，因此红土氧化镍矿逐渐成为提取镍金属的主要原料。目前处理红土氧化镍矿的工艺方法主要有湿法冶金和火法冶金两种，湿法冶金工艺主要有还原焙烧-氨浸工艺和加压酸浸工艺，但湿法冶金由于其金属回收率低，环境污染较为严重以及对设备、规模、投资、操作控制等有很高要求，因此难以普遍推广。火法工艺主要有高炉生产工艺、回转窑生产工艺、电炉还原熔炼生产工艺，但普遍存在高炉利用系数较低、回转窑控制要求难以掌握、电炉能耗较高等缺点，并且都需要焦炭作为还原剂。目前综合这几种火法冶金工艺而推行的回转窑-电炉冶炼（RKEF）流程应用较为广泛，但受到电力资源、焦炭资源以及运输成本的限制，该工艺也只能在电力、焦炭、运输条件相对便利的地域推广应用。因此，探索一种能替代焦炭作为还原剂、克服电能资源限制的新工艺就更为必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低生产成本的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，包括如下步骤：

a、将红土氧化镍矿原矿、还原煤及熔剂经细碎、配料、混合、造球后烘干制得干球；

b、将干球送入转底炉进行还原，出炉后的高温熔块经水淬冷却、破碎、磁选，得到珠镍铁合金及炉渣。

其中，上述方法步骤a中，配料时控制三元渣型碱度（CaO+MgO）／SiO₂在0.7～1.1之间，SiO₂／MgO在1.8～3.33之间。

其中，上述方法步骤b中，干球在转底炉内的还原温度为1350～1500℃，还原时间为30～50分钟。

其中，上述方法步骤b中，磁选时磁选强度为1000～3000高斯。

其中，上述方法所述红土氧化镍矿原矿、还原煤及熔剂的粒度均小于1mm；所述熔剂为生石灰、石灰石、石英砂或萤石中的至少一种。

其中，上述方法所述红土氧化镍矿原矿经过筛分、破碎处理，使粒度小于100mm，再经过200～350℃的烘干处理，处理后含水量为16～25％；所述红土氧化镍矿原矿按重量计含镍1.0～2.5％，含铁10～50％。

其中，上述方法所述还原煤为褐煤、无烟煤或兰炭粉中的至少一种。

其中，上述方法步骤a中，造球采用圆盘成球机，造球时控制球团水分为18～22％。

其中，上述方法步骤a中，烘干制得干球采用的烘干设备为链蓖机，烘干温度为150～300℃。

其中，上述方法所述转底炉的供热燃料为热值大于1200kcal／Nm³的煤气，制气煤使用褐煤、烟煤或无烟煤中的至少一种。

本发明的有益效果是：现有技术主要采用电炉或高炉作为红土氧化镍矿的冶炼设备，需要保证冶炼时物料的透气性，故需采用价格昂贵、粒度要求高的焦炭作为还原剂；本发明采用转底炉作为还原设备，由于铺料厚度较薄可直接使用粒度小、廉价、资源分布广泛的非焦煤为还原剂，通过细碎、配料、混合、造球、烘干、还原的工艺即可制得珠镍铁（珠镍铁为含镍2～25%、含铁70～95%、以及少量铬、碳、硅、磷、硫等杂质元素的珠状合金产品），生产成本低。本发明采用煤气为主要能源，克服了电能消耗巨大的制约，制气煤来源广泛，热利用率高，可在电力资源缺乏的矿山地区建厂应用，克服了传统工厂原料运输成本较高的制约条件，进一步降低生产成本；本发明工艺简单，易操作，易于投入规模化生产应用，制得的珠镍铁的镍品位高，金属回收率高、杂质含量较低，是生产不锈钢的优质原料。

附图说明

图1为本发明工艺的流程示意框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明工艺，所涉及到的原料包括：红土氧化镍矿，镍品位1.0～2.5%、铁品位10～50%；还原煤为褐煤、无烟煤、兰炭粉中的至少一种；熔剂：生石灰、石灰石、石英砂、萤石中的至少一种。

如图1所示，首先利用振动条筛对红土氧化镍矿原矿进行筛选，粒度要求小于100mm，块矿经破碎与筛下小粒度矿一起利用皮带运输至干燥系统；采用干燥筒进行原矿烘干，烘干温度200～350℃，出料水分要求16～25%，以保证物料既不起扬尘，又不会出现粘黏，同时部分块矿经高温烘干出现自然碎裂，减少原矿细碎工作量。

将烘干原矿与还原剂（还原煤）、熔剂等辅料分类进行细碎，粒度要求＜1mm，然后按成分进行电子计量配料，配料要求三元渣型碱度（（CaO+MgO）/SiO2）控制在0.7～1.1，SiO₂／MgO在1.8～3.33之间（控制碱度的目的在于调整渣型），配料后使用混料机混合均匀，混合时间5～10分钟，混合料经皮带输送至圆盘成球机进行成球，同时采用喷淋加水，使球团水分控制在18～22%。由于红土氧化镍矿自身具有良好的粘结性可避免使用粘结剂，能有效节约成本。

采用链蓖机对湿球团烘干，烘干温度150～300℃，时间45～90分钟，同时在链蓖机尾对物料进行辊筛（使用链蓖机进行烘干既能保证烘干效果，又最大限度减少球团碎裂），筛下粉料返回造球工序重新利用，合格的干球团经高温输送皮带送至转底炉。

球团在转底炉内经历快速升温、熔化、金属氧化物直接还原、金属离子聚集、冷却等过程，时间30～50分钟，炉内高温段温度控制在1350～1500℃，保证物料熔化，以降低粘度，利于金属离子聚集，形成珠镍铁合金。在出炉前经历冷却阶段使物料凝固，既可保护已形成的珠镍铁维持稳定状态，又能使物料降温以减少对出料机械的热冲击，提高出料机械的使用寿命。

转底炉出炉后的高温熔块经水淬冷却，使其迅速降温碎裂，部分珠镍铁合金与炉渣自然分离，对于包裹金属颗粒的物料进行破碎，使珠镍铁充分暴露出来，然后进行磁选分离，磁选强度1000～3000高斯，利用珠镍铁与炉渣的的磁性差异选出含镍2～25%、含铁70～95%、以及少量铬、碳、硅、磷、硫等杂质元素的珠镍铁合金，作为优质的不锈钢生产原料，此外粉状炉渣可做建材原料综合利用。

转底炉所用燃料为热值大于1200kcal的洁净煤气，制气煤选择褐煤、无烟煤、烟煤等低热值煤种中的一种或几种。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。

实施例一

菲律宾红土氧化镍矿（编号1）成分：Ni1.106%，TFe 48.14%，CaO 2.66%，MgO 3.43%，SiO₂8.42%，P 0.0037%，将原矿粗破至小于100mm，300℃下干燥至含水20%，再细碎至小于1mm，配料加入2%萤石、31%的无烟煤、加入生石灰调整碱度（CaO+MgO）／SiO₂为0.92，SiO₂／MgO在2.4，然后混料10分钟后进行造球，球团水分21%，湿球团在250℃下烘干80分钟，烘干后进入转底炉还原，炉内高温区1450℃，还原40分钟，产品出炉后经水淬、磁选，磁选强度2000高斯，得到珠镍铁合金产品，其成分为Ni 2.35%，Fe 92%，Si 0.28%，P 0.014%，C 1.87%，S 0.504%，珠镍铁中Ni回收率达到94.62%，Fe回收率达到84.63%。

实施例二

印尼红土氧化镍矿（编号2）成分：Ni 1.62%，TFe 12.96%，CaO 3.08%，MgO 17.53%，SiO₂ 46.59%，P 0.0065%，将原矿粗破至小于100mm，250℃下干燥至含水21%，再细碎至小于1mm，配料加入2%萤石、10%的无烟煤、加入生石灰调整碱度（CaO+MgO）／SiO₂为0.74，SiO₂／MgO在2.63，然后混料5分钟后进行造球，球团水分22%，湿球团在300℃下烘干60分钟，烘干后进入转底炉还原，炉内高温区1420℃，还原40分钟，产品出炉后经水淬、磁选，磁选强度3000高斯，得到珠镍铁合金产品，其成分为Ni 23.57%，Fe 73%，Si 0.20%，P 0.015%，C 1.71%，S 0.420%，珠镍铁中Ni回收率达到90.79%，Fe回收率33.99%。

实施例三

印尼红土氧化镍矿（编号3）成分：Ni 1.94%，TFe 25.36%，CaO 3.22%，MgO 12.8%，SiO₂ 38.89%，P 0.02%，将原矿粗破至小于100mm，300℃下干燥至含水19%，再细碎至小于1mm，配料加入2%萤石、17%的无烟煤、加入生石灰调整碱度（CaO+MgO）／SiO₂为0.71，SiO₂／MgO在3.03，然后混料8分钟后进行造球，球团水分20%，湿球团在250℃下烘干60分钟，烘干后进入转底炉还原，炉内高温区1380℃，还原40分钟，产品出炉后经水淬、磁选，磁选强度3000高斯，得到珠镍铁合金产品，其成分为Ni 8.57%，Fe 87%，Si 0.25%，P 0.028%，C 1.08%，S 0.643%，珠镍铁中Ni回收率达到90.18%，Fe回收率69.03%。

实施例四

印尼红土氧化镍矿（编号4）成分：Ni 1.534%，TFe 14.4%，CaO 4.21%，MgO 18.54%，SiO₂ 42.51%，P 0.0035%，菲律宾红土镍矿5成分：Ni 1.38%，TFe 28.15%，CaO 1.26%，MgO17.74%，SiO₂ 23.44%，P 0.0038%，将两种原矿粗破至小于100mm，300℃下干燥至含水18%，再细碎至小于1mm，配料将矿4与矿5按质量比5：5搭配，再加入2%萤石、14%的无烟煤、加入生石灰调整碱度（CaO+MgO）／SiO₂为0.93，SiO₂／MgO在1.82，然后混料10分钟后进行造球，球团水分21%，湿球团在250℃下烘干60分钟，烘干后进入转底炉还原，炉内高温区1450℃，还原45分钟，产品出炉后经水淬、磁选，磁选强度3000高斯，得到珠镍铁合金产品，其成分为Ni 8.31%，Fe 86%，Si 1.03%，P 0.015%，C 1.85%，S 0.336%，珠镍铁中Ni回收率达到90.89%，Fe回收率64.97%。

本发明采用转底炉作为还原设备，直接使用廉价、资源分布广泛的非焦煤为还原剂，采用煤气为主要能源，生产成本低，可在电力资源缺乏的矿山地区建厂应用，克服了传统工厂原料运输成本较高的制约条件，本发明工艺简单，易操作，易于投入规模化生产应用，制得的珠镍铁的镍品位高，金属回收率高、杂质含量较低，是生产不锈钢的优质原料。

Claims

1.红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：步骤a中，配料时控制三元渣型碱度（CaO+MgO）／SiO₂在0.7～1.1之间，SiO₂／MgO在1.8～3.33之间。

3.根据权利要求1所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：步骤b中，干球在转底炉内的还原温度为1350～1500℃，还原时间为30～50分钟。

4.根据权利要求1所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：步骤b中，磁选时磁选强度为1000～3000高斯。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：所述红土氧化镍矿原矿、还原煤及熔剂的粒度均小于1mm；所述熔剂为生石灰、石灰石、石英砂或萤石中的至少一种。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：所述红土氧化镍矿原矿经过筛分、破碎处理，使粒度小于100mm，再经过200～350℃的烘干处理，处理后含水量为16～25％；所述红土氧化镍矿原矿按重量计含镍1.0～2.5％，含铁10～50％。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：所述还原煤为褐煤、无烟煤或兰炭粉中的至少一种。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：步骤a中，造球采用圆盘成球机，造球时控制球团水分为18～22％。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：步骤a中，烘干制得干球采用的烘干设备为链蓖机，烘干温度为150～300℃。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的红土氧化镍矿转底炉煤基还原生产珠镍铁工艺，其特征在于：所述转底炉的供热燃料为热值大于1200kcal／Nm³的煤气，制气煤使用褐煤、烟煤或无烟煤中的至少一种。