CN105603214A

CN105603214A - 回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法

Info

Publication number: CN105603214A
Application number: CN201610152760.3A
Authority: CN
Inventors: 许杰臣; 丁开文; 王玉平
Original assignee: Chaoyang Libao Heavy Machinery Co Ltd
Current assignee: Chaoyang Libao Heavy Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2016-05-25

Abstract

本发明公开一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，是将红土镍矿破碎后烘干；将干燥的红土镍矿中加入焦粉和石灰石还原剂进行混料制球；再将球状料直接送入回转窑中于380～1350℃还原焙烧3～5小时；再经水淬冷却、破碎、球磨，磁选，便可得到高品位的粒镍铁合金。本发明适用于各种品位和不同类型的红土镍矿，对红土镍矿的化学成分和镍的品位无过高要求，无论是氧化镍矿还是硅酸镍矿都可采用本工艺生产出高品位粒镍铁，可直接用作冶炼不锈钢的优质原料；本发明还将焙烧废气引入烘干机内进行原料烘干，经烘干机出来的废气经除尘、脱硫净化后排入大气；本发明节能环保，制作成本低、镍回收率达90％以上，镍品位可达10～20％。

Description

回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法

技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，特别涉及一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法。

背景技术

镍合金是生产不锈钢、特殊钢、耐热钢、军用钢的主要原料之一。目前世界上红土镍矿的冶炼方法有以下两种：

1、高炉、鼓风炉冶炼镍铁工艺：早在1879年，在新喀里多尼亚采用鼓风炉(高炉)处理红土镍矿，但由于能耗高、工艺不稳定、污染严重等原因，这项技术没有得到推广。鼓风炉熔炼生产镍铁的优点是投资小、能耗较低，适合规模小、电力供应困难以及含镍较低的红土矿区；

2、回转窑-矿热炉熔炼法(RKEF)：回转窑-矿热炉熔炼法(RKEF)处理红土矿生产镍铁开始于20世纪50年代，由于原矿含有大量自由水和结晶水，所以需要通过在熔炼炉料准备阶段经回转窑在800℃条件下进行干燥脱水和预热处理，随后热炉料再送入电炉中在1550～1600℃的高温下还原熔炼产出镍铁。它的优点是：工艺成熟，可实现大规模生产；镍铁产品质量优良；原料适应性强，各种类型红土镍矿均可处理；电炉渣经过水淬处理后可用作水泥生产原料，实现废渣无害化利用。虽然上述工艺都有着不同的特点，但其主要缺点是对矿石适应性差，对镁含量有较严格的要求，噪音太大，环境污染严重；电路熔炼电耗大，生产成本高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，采用该方法可得到含镍品位高的镍铁合金颗粒，从而取代其它冶炼镍铁合金技术。

本发明提出的一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，该方法是按照以下步骤完成：

1)原料烘干：首先将含有25～30％的水分的红土镍矿进行破碎，破碎成粒度为50～80mm，后用烘干机于80～700℃烘干15～20分钟，烘干后原料的水分为15～18％；再经过破碎、筛分、除尘，使小于3mm粒度的红土镍矿占80％以上堆放备用；

2)配料、混料：在干燥后的红土镍矿中加入焦粉和粒度小于3mm的石灰石作为还原剂，焦粉占烘干后红土镍矿物料重量的8～12％，比重为0.8～1.0；石灰石占烘干后红土镍矿物料重量的1～3％，比重2.3～2.8，然后进行均匀混料并制成直径30～50mm的球团；

3)还原焙烧、水淬：将制成的球团送入回转窑于380～1350℃进行还原焙烧3～5小时，烧成的物料从回转窑中流出进行水淬冷却3～5分钟，经水淬冷却物料形成30～150mm的块状物料；

4)破碎干选：将水淬冷却后的物料破碎成粒度为8mm以下，干选后研磨成160～200目粉末，使200目粒度达到80％以上；

5)磁选、脱水压滤：将第4)步破碎研磨粉从排出的渣中磁选分离出来，磁选出的镍铁精粉送入压滤机进行脱水处理，分离出的尾矿渣进行脱水压滤干堆，分离的粒镍铁产品直径为2～3mm，形成含镍11～20％的炉料，即为高品位粒镍铁产品。

所述的回转窑内还原温度为四段连续焙烧，分别为380～580℃焙烧0.5～1小时，580～910℃焙烧0.5～1小时，910～1300℃焙烧1.0～1.5小时，1300～1350℃焙烧1.0～1.5小时，总焙烧时间控制在3～5小时。

所述的破碎干选工序包括粗破和细破，将水淬冷却后的物料经两次粗破碎，第一次分别粗破碎成＜80mm的颗粒，干选后将首次破碎物进行第二次破碎成＜40mm的颗粒，干选后再用破碎机细破至8mm以下。

所述回转窑的窑尾部排出的还原高温废气引入烘干机内，利用该余热进行原料烘干，经烘干机出来的废气进入电除尘器除尘，排出烟气引入脱硫塔进行脱硫净化后排入大气，电除尘灰输送到配料矿槽进行原料配料使用。

本发明在同等生产规模下，项目建设投资与现有相关工艺投资相比，不仅生产工艺减少，环境污染也减少(环评达标)，从而使本发明生产工艺生产出的镍铁成本大幅度降低，同时解决了回转窑久难克服的窑中结圈，影响正常生产的难题。本发明只需在将红土镍矿中破碎烘干处理后加入还原剂混合均匀，即可进行还原焙烧，还原焙烧后再水淬、破碎、球磨、磁选，即可得到镍回收率高、镍品位高的粒镍铁。本发明中压球矿的使用可以使得除尘粉末量减少，物料稳定并且固相反应充分，液相形成比较均匀，减少结圈生成增成。并且还提高了还原反应速度，在选择性还原红土镍矿的条件下使高度弥散在FeO周围的镍粒聚集起来，促进粒镍铁晶体长大，聚集成大粒镍铁，便于球磨磁选分离，从而提高镍品位和回收率。另外，本发明对红土镍矿的化学成分和镍的品位无过高要求，无论是氧化镍矿还是硅酸镍矿都可采用本发明的工艺生产出高品位粒镍铁，镍的品位可达10～20％，回收率达90％以上，可直接用作不锈钢的生产原料。

本发明具有生产工艺简单、操作方便、生产流程短的优点，主要能源(燃料)煤，而不是电；节约了冶炼镍铁合金的能耗，生产成本低。提炼的粗镍可直接用于AOD法不锈钢冶炼，并且同时可作为熔炼冷却剂，本发明镍的回收率高，特别是与回转窑还原磁选镍铁精矿粉相比，省去了冶炼镍铁合金的成本，经济效益可观。本发明适用于各种品位和不同类型的红土镍矿还原，具有明显的经济效益和社会效益，推广前景广阔。

附图说明

附图是本发明工艺流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作详细描述。

本发明是一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，该方法按照以下步骤来完成：

1、原料烘干处理

首先利用双齿辊破碎机，把含有25～30％的水分并夹有少量石块的红土镍矿进行破碎，破碎成粒度为50～80mm，然后用链板式输送机送到烘干机对原料进行15～20分钟的烘干，烘干温度控制在80～700℃，烘干后原料的水分为15～18％，再经过破碎机进行破碎、筛分、除尘，经过以上过程处理保证配料用的红土镍矿粒度小于3mm占80％以上进行储存堆放，待下道工序处理。

2、原料配料、混料

原料采用配料机，在干燥后的红土镍矿中按比例配入焦粉和粒度小于3mm的石灰石，焦粉占烘干后红土镍矿物料重量的8～12％，比重为0.8～1.0，石灰石占烘干后红土镍矿物料重量的1～3％，比重2.3～2.8，再输送到混合机进行混料，混合好的物料送到压力为500吨的高压压球机制成直径30～50mm的椭圆形球团。

3、回转窑焙烧、水淬

将制成的球团送入回转窑中于380～1350℃进行还原焙烧3～5小时，产生的废气利用收尘器进行收尘；该工艺主要是利用回转窑全程对镍矿进行脱水、焙烧，使NiO、FeO等氧化物还原，金属物聚集最后生成融态海绵状镍铁；该发明熔炼过程中热能来自煤粉或重油燃烧放出热量，物料与煤燃烧产生的热气流逆流运动。物料在回转窑中，主要是干燥、脱水、还原和金属成长，金属是在窑中半熔融状态下生成的，在回转窑焙烧工序中，压球矿的使用可以使得除尘粉末量减少，物料稳定且固相反应充分，液相形成比较均匀，减少结圈生成增成。压球矿同窑头喷煤燃烧产生的废烟气进行逆向运动并发生热交换，利用回转窑分四个阶段对镍矿进行烘干预热、结晶水脱离、金属物聚集、以及NiO、FeO等氧化物还原，最后在窑中半熔融状态下生成海绵状镍铁。回转窑内还原温度设计为四段连续焙烧，分别为380～580℃焙烧0.5～1小时，580～910℃焙烧0.5～1小时，910～1300℃焙烧1.0～1.5小时，1300～1350℃焙烧1.0～1.5小时，总焙烧时间控制在3～5小时。烧成的物料从回转窑中流出进行水淬冷却3～5分钟，经水淬冷却物料会形成30～150mm的块状物料；

4、烧结矿破碎干选

回转窑烧成的物料经过水淬部分形成一定30～150mm左右的块状，因此将水淬冷却后的块状物料经两次粗破碎、一次细破碎和研磨加工处理：第一次分别破碎成＜80mm的颗粒，干选后将首次破碎物进行第二次破碎成＜40mm的颗粒，之后进行干选，干选完后的物料再用双辊破碎机细破至8mm以下，干选后用球磨机研磨成粒度至160～200目，使200目粒度达到80％以上。

5、磁选、脱水压滤

磨细后的物料用1500～2000高斯的磁选机将还原成的镍铁合金进行磁选，即将第四步破碎研磨粉从排出的料中磁选分离出来，磁选出的镍铁精粉送入16m²的压滤机进行脱水处理，分离出的尾矿渣由渣浆泵抽往60m²的压滤机进行脱水压滤干堆，分离的粒镍铁产品直径为2～3mm，形成含镍11～20％的炉料，即为高品位粒镍铁产品。该炉料不管含硫多高均适用于炼钢，因炼钢有很好的脱硫能力，用此回转窑还原方法提炼镍铁，回收率很高，可达到90％，此过程产生的灰尘经过除尘器进行除尘。

6、回转窑废尾气余热利用

在第三步回转窑的窑尾部排出的还原高温废气高达800～1000℃，为有效利用这部分余热，将该高温废气通过管道引入烘干机内进行原料烘干，经烘干机出来的废气进入电除尘器除尘，排出烟气引入脱硫塔进行脱硫净化后排入大气，电除尘灰输送到配料矿槽进行原料配料使用。

实施例1

先将含有30％的水分的红土镍矿破碎成粒度为60mm，将含水的红土镍矿原料(重量含量Ni1.83％，TFe8.4％)送入烘干机干燥，烘干机入口温度控制为700℃，出口温度为80℃，在该温度条件下烘干15～20分钟，使烘干后原料的水分控制在15～18％；再经破碎到2mm粒度的红土镍矿占80％以上堆放备用；加入红土镍矿(烘干后)重量10％的焦粉和1.5％石灰石作为还原剂，混料制球后送入回转窑还原焙烧，温度控制在380～1300℃，还原焙烧时间为4小时；还原焙烧后，经3～5分钟水淬冷却，将水淬冷却物料破碎成8mm以下粒度，干选后再进行球磨，研磨成160～200目粉末，使200目粒度达到80％以上；用1500高斯的磁选机磁选，得到粒镍铁，镍品位达到15％，镍的回收率达到91％。

实施例2

先将含有30％的水分的红土镍矿破碎成粒度为60mm，将含水的红土镍矿原料(重量含量Ni1.65％，TFe10.7％)用回转窑的高温尾气(800±10℃)进行干燥，烘干机入口温度控制在700℃，出口温度为80℃，在该温度条件下烘干15～20分钟，使烘干后原料的水分控制在15～18％；再经破碎到2mm粒度的红土镍矿占80％以上堆放备用；加入红土镍矿(烘干后)重量9％的焦粉和2.0％石灰石作为还原剂，混料制球后送入回转窑还原焙烧，温度控制在380～1320℃，还原焙烧时间为4.5小时；还原焙烧后，经3～5分钟水淬冷却，将水淬冷却物料破碎成8mm以下粒度，干选后再进行球磨，研磨成160～200目粉末，使200目粒度达到80％以上；用1700高斯的磁选机磁选，得到粒镍铁，镍品位达到13.5％，镍的回收率达到90.5％。

实施例3

先将含有30％的水分的红土镍矿破碎成粒度为60mm，将含水的红土镍矿原料(重量含量Ni1.5％，TFe12.0％)用回转窑的高温尾气(800±10℃)进行干燥，烘干机入口温度控制在700℃，出口温度为80℃，在该温度条件下烘干15～20分钟，使烘干后原料的水分控制在15～18％；再经破碎到2mm粒度的红土镍矿占80％以上堆放备用；加入红土镍矿(烘干后)重量11％的焦粉和2.0％石灰石作为还原剂，混料制球后送入回转窑还原焙烧，温度控制在380～1350℃，还原焙烧时间为5小时；还原焙烧后，经3～5分钟水淬冷却，将水淬冷却物料破碎成8mm以下粒度，干选后再进行球磨，研磨成160～200目粉末，使200目粒度达到80％以上；用2000高斯的磁选机磁选，得到粒镍铁，镍品位达到11.2％，镍的回收率达到89.5％。

Claims

1.一种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，其特征是：该方法按以下步骤完成：

2.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，其特征是：所述的回转窑内还原温度为四段连续焙烧，分别为380～580℃焙烧0.5～1小时，580～910℃焙烧0.5～1小时，910～1300℃焙烧1.0～1.5小时，1300～1350℃焙烧1.0～1.5小时，总焙烧时间控制在3～5小时。

3.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，其特征是：所述的破碎干选工序包括粗破和细破，将水淬冷却后的物料经两次粗破碎，第一次分别粗破碎成＜80mm的颗粒，干选后将首次破碎物进行第二次破碎成＜40mm的颗粒，干选后再用破碎机细破至8mm以下。

4.根据权利要求1所述的回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁的方法，其特征是：所述回转窑的窑尾部排出的还原高温废气引入烘干机内，利用该余热进行原料烘干，经烘干机出来的废气进入电除尘器除尘，排出烟气引入脱硫塔进行脱硫净化后排入大气，电除尘灰输送到配料矿槽进行原料配料使用。