CN103757200A - 一种红土镍矿分离富集镍铁的方法 - Google Patents

Abstract

一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，涉及一种采用金属化还原方法分离富集镍铁的方法。其特征在于其过程步骤依次包括：（1）原矿破碎；（2）添加促进剂、聚集剂、还原剂混料造粒制成球团矿；（3）将球团矿进行金属化还原焙烧；（4）焙砂水淬、磨细；（5）磁粗选；（6）粗精矿再磨；（7）磁精选，得到镍铁精矿。本发明的方法，焙烧过程添加氟硼酸盐强化还原并促使焙砂形成局部微溶区，添加聚集剂形成的孔洞提供镍铁合金迁移轨道，促进镍铁合金迁移、长大，使镍铁合金在焙砂中以蠕虫状、网状或棒条状产出，利于焙砂的磨矿磁选分离。产品质量高，镍铁综合回收效果好，工艺流程简单，主体设备选择性广，能耗少，添加药剂量少，成本低，环境友好。

Description

一种红土镍矿分离富集镍铁的方法

技术领域

一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，涉及一种采用金属化还原方法分离富集镍铁的方法。

背景技术

镍是一种重要的战略物资，广泛用于不锈钢、合金钢、特种合金、电镀、石油化工催化剂、电池材料等领域，其中不锈钢生产对镍的需求占全球镍需求量的65%。红土镍矿储量占全球镍资源的72%，目前约有50%的金属镍是从硫化矿中提取。随着硫化镍矿资源的逐渐减少及镍铁行业的发展，红土镍矿的经济开发日益为人们所重视。

根据矿层分布和矿石中铁、镁含量的不同，红土镍矿可以简单地分为褐铁矿类型和残积矿类型。褐铁矿类型含铁高、含钴较高，但含镍、含镁较低，较适宜湿法冶金处理；残积矿类型含镍、镁、硅较高，但含铁、钴较低，适宜火法冶金处理。

在红土镍矿的处理方面，比较成熟的冶炼方法包括：回转窑干燥预还原－电炉熔炼法（RKEF）；烧结－鼓风炉硫化熔炼法；烧结－高炉还原熔炼法；回转窑（或隧道窑、或转底炉）半熔融还原焙烧－磁选法；还原焙烧（回转窑或沸腾炉）－氨浸法；高压酸浸法；常压酸浸法；硫酸堆浸法等。上述处理方法均有各自的适应性，需要根据矿石镍、钴含量和矿石类型的差异，以及当地燃料、水、电和化学试剂的供应状况等的不同，选用适宜的冶炼工艺，但上述方法或多或少存在资源利用率低、试剂消耗和能耗高、环境污染重，尾渣、废水难处理等不足。

专利CN100383259C公开了从氧化镍矿硅酸镍矿回收镍钴的方法，以氧化镍矿、硅酸镍矿为原料，破碎细磨至-200目占80~90%，加入原矿重量5~15%的焦炭粉、10~30%的氯化剂、0.1~1.0%的助剂，制成5~15mm球团，再采用氯化离析焙烧—磁选工艺处理。可得镍品位5~15%，镍回收率80~85%；钴品位0.3~1.7%，回收率70~80%的镍钴混合精矿。该方法原矿需细磨，磨矿成本高；氯化剂加入量大，设备腐蚀严重；采用焦粉为还原剂，能耗高；镍回收率低。

专利CN10143055A公开了一种由红土镍矿直接制取镍铁合金粉的工艺，将红土镍矿矿石破碎、磨矿至-0.074mm占70~80%；按红土镍矿质量的10~15%、1~3%、0~5%分别加入元明粉、硼砂、苏打和腐植酸钠混匀、造块，团块干燥后在一定温度下用煤做还原剂，将镍、铁还原为金属镍、金属铁，还原产物再经破碎、磨矿后，采用弱磁选方法分选，磁选产品及为镍铁合金粉。该方法原矿细磨，磨矿成本高；药剂消耗量大，且大量元明粉的加入会导致焙烧烟气SO₂污染环境，精矿镍铁合金粉S含量偏高等问题。

专利CN101967571B公开了一种红土镍矿在隧道窑—电炉中生产镍铁的方法，以红土镍矿为原料，加入10~50%的还原剂、1~5%溶剂石灰石或萤石、2~20%粘结剂膨润土制备成球团，球团装入还原罐中，还原罐底部和最上层球团表面各铺一层焦粉，厚度10~30mm，在隧道窑内还原，还原温度1100~1300℃，还原时间12~32h，得金属化球团，经破碎磨细磁选分离产出镍铁精矿加入2~15%粘结剂，2~10%溶剂冷压成球，在电炉内高温熔炼，得到镍铁合金。该方法添加剂、焦粉消耗量大、成本高；还原焙烧时间长达12~32h，能耗高。

专利CN101701275B公开了一种硅酸镍矿回转窑直接还原制备镍铁的方法，将原矿破碎、烘干后磨成-0.154mm粉状，按照矿粉质量比添加1~5%氟化物，5~20%的氧化钙或者10~30%的生石灰，0.1~0.5%的氯化亚铜，10~25%的氧化铁，5~20%焦炭，混匀后制成球团，置入烘干窑烘干、水淬、磨矿、磁选，得到Ni≥4.5%，Fe≥40%，Ni回收率≥85%的镍铁粗精矿产品。该方法原矿需细磨；添加剂加入量大、成本高；产品镍铁精矿品位低，精矿Ni回收率低。

发明内容

本发明目的是克服上述现有技术的不足，提供一种工艺流程短，添加药剂量少，能耗低，镍回收率高，对环境友好的红土镍矿分离富集镍铁的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其分离富集镍铁的过程步骤依次包括：

（1）红土镍矿原矿破碎；

（2）添加促进剂、聚集剂、还原剂混料造粒制成球团矿；

（3）将球团矿进行金属化还原焙烧；

（4）焙砂水淬、磨细；

（5）磁粗选；

（6）粗精矿再磨；

（7）磁精选，得到镍铁精矿。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（1）的原矿破碎是将干燥后的原矿破碎至-5mm占85%以上。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的添加的促进剂为选自氟硼酸钠、氟硼酸钾、氟硼酸镁、氟硼酸钙的一种或多种的氟硼酸盐，添加量为原矿质量的1%~5%。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的添加的聚集剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、蒙脱石的一种或多种，添加量为原矿质量的1%~3%。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的添加的还原剂为褐煤、烟煤或褐煤半焦，添加量为原矿质量的5%~20%。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的混料造粒制成球团矿是采用双辊式压球机制团，球团粒径10~30mm，物理水10%~15%。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（3）球团矿金属化还原焙烧的焙烧温度为1050~1250℃，焙烧时间为0.5~2h。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（4）是将焙砂水淬急冷磨矿，磨矿粒度为-0.074mm占75%以上。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（5）的磁粗选，采用强磁粗选，磁场强度控制250~300mT。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（6）的粗精矿进行磨矿至粒度为-0.045mm占80%以上。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（7）的磁精选过程，磁场强度控制为50~100mT，磁选精矿经过滤脱水，低温烘干得到镍铁精矿。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（7）的磁精选过程磁选中矿返步骤（5）进行粗磁选处理。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，采用金属化还原—磨矿—磁选工艺处理红土镍矿，金属化还原焙烧过程添加氟硼酸盐强化还原并促使焙砂形成局部微溶区，添加聚集剂聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、蒙脱石的一种或多种聚集镍铁合金，其焙烧形成的孔洞提供镍铁合金迁移轨道，促进镍铁合金迁移、长大，使镍铁合金在焙砂中呈蠕虫状、网状或棒条状产出，与脉石等杂质分离效果好，利于焙砂的磨矿磁选分离。

本发明的方法与现有技术相比，具有如下优点：原料适用性强，褐铁矿型及残积矿型红土矿均可处理；工艺流程简单，焙烧设备选择性广，回转窑、隧道窑、转底炉等均可使用，投资省，可操作性强。

本发明的方法，采用的促进剂在焙烧过程强化还原并使焙砂产生局部微溶区，聚集剂促进镍铁合金颗粒的迁移、长大、聚集，与脉石等杂质分离效果好，磨矿细度要求低，焙砂无需细磨；镍铁精矿品位高，杂质含量少，镍铁综合回收率高，精矿镍回收率>93%。

本发明的方法，添加药剂量小，对环境友好，不会产生设备腐蚀；焙烧温度较低，不会造成物料粘结、挂壁或者结圈，能耗低。

本发明的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，具有产品质量高，镍铁综合回收效果好，工艺流程简单，主体设备选择性广，能耗少，添加药剂量少，成本低，投资小，环境友好等特点，本发明为红土镍矿资源的经济开发提供了新的途径，有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的红土镍矿金属化还原制备镍铁合金的工艺流程图。

图2是未添加促进剂、聚集剂焙烧产物的SEM图片（反光为Ni-Fe合金，下同）。

图3是添加促进剂，未添加聚集剂焙烧产物的SEM图片。

图4是添加了促进剂、聚集剂产物的SEM图片。

具体实施方式

一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其分离富集镍铁的过程步骤依次包括：

（1）原矿破碎：将原矿自然晾干或预干燥后破碎至-5mm占85%以上；

（2）碎矿添加促进剂、聚集剂、还原剂混料造粒：按原矿质量比添加1~5%的促进剂氟硼酸盐（氟硼酸钠、氟硼酸钾、氟硼酸镁、氟硼酸钙的一种或多种），1~3%的聚集剂聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、蒙脱石的一种或多种，5~20%的还原剂褐煤、烟煤或褐煤半焦，混匀后采用双辊式压球机制团，球团粒径10~30mm，物理水10~15%；

（3）球团矿金属化还原：球团矿金属化还原焙烧，控制焙烧温度1050~1250℃，焙烧时间0.5~2h；

（4）焙砂水淬、一段粗磨：焙砂水淬急冷，水淬磨砂进行一段磨矿至-0.074mm占75%以上；

（5）强磁粗选，粗精矿再磨：一段磨矿矿浆采用强磁粗选，磁场强度控制250~300mT；（6）获得的粗镍铁精矿及尾矿；粗镍铁精矿进行二段磨矿至-0.045mm占80%以上；

（7）弱磁精选：二段磨矿矿浆采用弱磁精选，磁场强度控制50~100mT，获得高品位镍铁合金及中矿，二段磁选中矿返一段磁选处理，磁选精矿经过滤脱水，低温烘干后，可以得到Ni回收率>93%的高品位镍铁精矿，其精矿Ni品位依原矿Ni品位及Ni/Fe不同，为1.5~15%。

对照例

残积矿型红土镍矿（TFe 16.32%，Ni 1.37%），破碎至-5mm占90%，加入8%的烟煤制团，球团矿在1200℃的温度下金属化还原焙烧2h，还原产物水淬，其扫描电镜SEM图见图1，其镍铁合金呈球状散点分布，粒径0.1~2μm；经破碎、磨矿至-0.074mm占85%，以200mT磁场强度磁选，所得精矿Ni 3.46%，Fe 40.68%，精矿Ni回收率41.9%，Fe回收率39.22%。

实施例1

残积矿型红土镍矿（TFe 16.32%，Ni 1.37%），破碎至-5mm占90%，加入3%的氟硼酸钠、8%的烟煤制团，球团矿在1200℃的温度下金属化还原焙烧2h，还原产物水淬，其扫描电镜SEM图见图2，其镍铁合金呈球状、乳滴状分布，粒径0.5~10μm；经破碎、磨矿至-0.074mm占83%，以200mT磁场强度磁选，所得精矿Ni 5.51%，Fe 58.43%，精矿Ni回收率88.28%，Fe回收率78.31%；经磨矿至-0.045mm占85%，以100mT磁场强度磁选，精矿Ni 6.75%，Fe 66.70%，精矿Ni回收率90.18%，Fe回收率74.66%。

实施例2

残积矿型红土镍矿（TFe 16.32%，Ni 1.37%），破碎至-5mm占90%，加入3%的氟硼酸钠、2%的聚丙烯酰胺、8%的烟煤制团，球团矿在1200℃的温度下金属化还原焙烧2h，还原产物水淬，其扫描电镜SEM图见图3，其镍铁合金呈蠕虫状、网状分布，长径20~200μm；经破碎、磨矿至-0.074mm占80%，以200mT磁场强度磁选，获得产率19.13%的粗精矿，其中Ni 8.31%，Fe 77.16%， Ni回收率94.35%，Fe回收率82.31%；粗精矿二次磨矿至-0.045mm占80%，得精矿Ni 8.68%，Fe 80.07%，二段磁选Ni回收率99.3%，Fe回收率98.6%。

实施例3

褐铁矿型红土镍矿（TFe39.32%，Ni 0.88%），破碎至-5mm占88%，添加4%的氟硼酸镁、0.5%聚丙烯酰胺、1%的蒙脱石、20%的褐煤半焦制团，球团矿在1150℃的温度下金属化还原焙烧1.5h，还原产物水淬，焙砂经破碎、磨矿至-0.074mm占85%，以80mT磁场强度磁选，获得含Ni 2.07%，Fe 89.38%的镍铁精矿，且精矿Ni回收率95.78%，Fe回收率91%。

Claims (12)

1.一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其分离富集镍铁的过程步骤依次包括：

（1）红土镍矿原矿破碎；

（2）添加促进剂、聚集剂、还原剂混料造粒制成球团矿；

（3）将球团矿进行金属化还原焙烧；

（4）焙砂水淬、磨细；

（5）磁粗选；

（6）粗精矿再磨；

（7）磁精选，得到镍铁精矿。

2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（1）的原矿破碎是将干燥后的原矿破碎至-5mm占85%以上。

3.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的添加的促进剂为选自氟硼酸钠、氟硼酸钾、氟硼酸镁、氟硼酸钙的一种或多种的氟硼酸盐，添加量为原矿质量的1%~5%。

4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的添加的聚集剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、蒙脱石的一种或多种，添加量为原矿质量的1%~3%。

5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的添加的还原剂为褐煤、烟煤或褐煤半焦，添加量为原矿质量的5%~20%。

6.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（2）的混料造粒制成球团矿是采用双辊式压球机制团，球团粒径10~30mm，物理水10%~15%。

7.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（3）球团矿金属化还原焙烧的焙烧温度为1050~1250℃，焙烧时间为0.5~2h。

8.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（4）是将焙砂水淬急冷磨矿，磨矿粒度为-0.074mm占75%以上。

9.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（5）的磁粗选，采用强磁粗选，磁场强度控制250~300mT。

10.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（6）的粗精矿进行磨矿至粒度为-0.045mm占80%以上。

11.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（7）的磁精选过程，磁场强度控制为50~100mT，磁选精矿经过滤脱水，低温烘干得到镍铁精矿。

12.根据权利要求1所述的一种红土镍矿分离富集镍铁的方法，其特征在于其步骤（7）的磁精选过程磁选中矿返步骤（5）进行粗磁选处理。

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