CN105734278A

CN105734278A - 红土镍矿的处理方法

Info

Publication number: CN105734278A
Application number: CN201610154083.9A
Authority: CN
Inventors: 宋文臣; 王静静; 李红科; 曹志成; 薛逊; 吴道洪
Original assignee: Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Province Metallurgical Design Institute Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2016-07-06

Abstract

本发明公开了红土镍矿的处理方法。该方法包括：将所述红土镍矿、含铁物质、还原剂和助熔剂进行混合，以便得到原料混合物；将所述原料混合物进行造球处理，以便得到混合球团；将所述混合球团进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团；以及将所述金属化球团进行分离处理，以便获得镍铁产品。该方法通过向红土镍矿中配加含铁物质，有效地解决了红土镍矿尤其是低铁红土镍矿火法还原熔炼过程镍回收率低的问题。

Description

红土镍矿的处理方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体地，涉及红土镍矿的处理方法。

背景技术

红土镍矿是含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经过大规模的长期风化淋滤变质而成，是由Fe、Mg、Si、Ni等含水氧化物组成的疏松的黏土状矿石，由于含有氧化铁，矿石呈红色，所以称为红土镍矿。红土镍矿的可采部分一般分为3层：褐铁矿层、过渡层和腐殖层，它们成分最大的区别就是铁含量依次降低，相应的镁含量依次升高，例如褐铁矿层红土镍矿的特点是高铁低镁，而腐殖层红土镍矿的特点是低铁高镁。

红土镍矿的处理方法主要有两种：火法与湿法。采用湿法工艺一般处理低镁高铁红土镍矿，可以将红土镍矿中Ni、Co提取出来，得到电解镍；采用火法工艺一般处理高镁低铁红土镍矿，主要产品是镍铁合金，能够直接应用于不锈钢生产。火法工艺处理红土镍矿生产镍铁合金具有流程短、效率高等优点，但能耗较高，生产成本中的能耗成本占65％以上，目前火法工艺主要处理高品位的红土镍矿。湿法工艺主要处理中低品位红土镍矿，其成本比火法低，但湿法处理的工艺比较复杂、流程长、工艺条件对设备要求高。

红土镍矿火法冶炼镍铁是在高温条件下，将碳作为还原剂，对氧化矿中的NiO以及其他氧化物(Fe₂O₃)进行还原而得，反应生成的Ni以及Fe互溶形成镍铁。火法冶炼在我国主要有：传统高炉生产方法，目前应用最广泛的RKEF(回转窑+矿热炉)生产工艺、以及还在发展中的转底炉+磨矿磁选/熔分工艺。低铁红土镍矿由于铁含量低(一般小于15质量％)，在还原过程中镍不容易与铁富集到一起，更容易进入渣相造成镍损失。尚未发现有现有技术处理此类型的红土镍矿。

对于低铁红土镍矿，目前火法还原冶炼存在镍回收率低的问题，由此，红土镍矿的冶炼方法有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种红土镍矿的处理方法，镍回收率高，耗能低，并且尤其适于低铁红土镍矿的处理。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种红土镍矿的处理方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将所述红土镍矿、含铁物质、还原剂和助熔剂进行混合，以便得到原料混合物；将所述原料混合物进行造球处理，以便得到混合球团；将所述混合球团进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团；以及将所述金属化球团进行分离处理，以便获得镍铁产品。

根据本发明实施例的红土镍矿的处理方法，通过向红土镍矿中配加含铁物质，使原料混合物中的铁含量增加，有利于火法还原过程镍和铁的富集和长大，使低铁红土镍矿中镍的回收率显著提高，有效地解决了红土镍矿尤其是低铁红土镍矿火法还原熔炼过程镍回收率低的问题，同时还能将含铁物质中的大部分铁进行回收。由此，本发明实施例的红土镍矿的处理方法生产效率高、能耗低，适于火法冶炼低铁红土镍矿。

另外，根据本发明上述实施例的红土镍矿的处理方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述红土镍矿、所述含铁物质(含铁量不低于45质量％)、所述还原剂和所述助熔剂按质量比为100：(10-30)：(10-30)：(5-15)进行混合。

根据本发明的实施例，所述红土镍矿的含铁量为(1-15)质量％。

根据本发明的实施例，所述含铁物质的含铁量不低于55％。

根据本发明的实施例，所述含铁物质的含铁量不低于65％。

根据本发明的实施例，所述含铁物质的含铁量不低于75％。

根据本发明的实施例，所述含铁物质为铁精粉或铁粉的至少一种。

根据本发明的实施例，所述含铁物质为铁精粉。

根据本发明的实施例，所述还原剂为还原煤。

根据本发明的实施例，所述还原煤中，固定碳不低于50质量％。

根据本发明的实施例，所述助熔剂为选自石灰、石灰石、白云石、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。

根据本发明的实施例，利用圆盘造球法或对辊压球法进行所述造球处理。

根据本发明的实施例，将所述金属化球团进行水淬和磨矿磁选，以便进行所述分离处理，并得到所述镍铁粉；或者将所述金属化球团进行熔分处理，以便进行所述分离处理，并得到所述镍铁合金。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的红土镍矿的处理方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的红土镍矿的处理方法的流程示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例的红土镍矿的处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种红土镍矿的处理方法。参考图1，根据本发明的实施例，对该方法进行解释说明，该方法包括：

S100混合和造球处理

根据本发明的实施例，将所述红土镍矿、含铁物质、还原剂和助熔剂进行混合，得到原料混合物；将所述原料混合物进行造球处理，以便得到混合球团。红土镍矿，尤其是低铁红土镍矿，在还原熔炼过程中，由于铁含量低，导致镍和铁不容易富集到一起，没有富集的镍就容易进入渣相造成损失。为了提高镍的回收率，发明人通过向红土镍矿中配加含铁物质，增加其铁含量，帮助火法还原过程镍和铁的富集和长大，避免了没有富集的镍进入渣相，从而使低铁红土镍矿中镍的回收率提高10％～30％，有效地解决了低铁红土镍矿火法还原熔炼过程镍回收率低的问题，同时在熔炼过程中还能将含铁物质中的大部分铁进行回收。由此，仅需通过在反应原料中添加含铁物质，即可有效解决红土镍矿处理过程中镍回收率低的问题。

根据本发明的实施例，红土镍矿、含铁物质、还原剂和助熔剂按质量比可以为100：(10-30)：(10-30)：(5-15)进行混合。由此，将各原料按上述比例进行混合，处理得到的镍的回收率高，获得镍铁粉和镍铁合金的镍品位高。按该配比得到的原料混合物，还原剂可以对红土镍矿中的镍铁氧化物进行充分还原得到还原产品，避免还原剂过量造成的物料浪费或者还原剂不足导致铁氧化物无法充分还原；并且按该比例添加含铁物质，得到的原料混合物中铁含量适中，使火法还原过程镍和铁的富集和长大，如果添加的含铁物质不足，则红土镍矿中的铁和镍不容易富集到一起，没有富集的镍就容易进入渣相造成损失，导致镍的回收率低，如果添加的含铁物质过量，一方面会使过量的铁还原进入最终的镍铁产品中，从而大幅降低镍在镍铁产品中的品位，影响其经济价值和实用价值；另一方面由含铁物质带入的杂质也会随之增加，增大渣量，给冶炼带来困难。同时，通过添加助熔剂，有效降低后续的冶炼温度和时间，冶炼耗能少。

根据本发明的实施例，含铁物质的种类不受特别的限制，只要铁的含量高，使原料混合物的铁含量提高即可，含铁的品位高的化合物或矿物均可，例如纯铁粉或镍铁粉。根据本发明的优选实施例，该含铁物质可以为铁精粉。由此，镍的回收率更高，并且获得的镍铁粉或镍铁合金的镍品位也更高。

根据本发明的实施例，所述铁精粉的含铁量不低于45质量％。铁精粉的含铁量高，杂质少，只需添加少量的铁精粉即可显著提高镍的回收率。根据本发明的实施例，本发明的方法可以广泛适于各种铁含量的红土镍矿的处理，尤其是现有技术中难以处理的铁含量低的红土镍矿，根据本发明的优选实施例，红土镍矿的含铁量为(1-15)质量％。铁含量显著低于现有的常规的处理方法对铁含量的需求，充分利用现有的大量红土镍矿资源。

根据本发明的实施例，还原剂的种类不受特别的限制，只要能还原镍铁氧化物即可，可以为固态还原剂也可以为氢气和一氧化碳等气态还原剂。根据本发明的一些优选实施例，还原剂可以为还原煤。由此，还原剂的成本低，反应活性高，还原效果好。

根据本发明的优选实施例，还原煤中，固定碳不低于50质量％。由此，还原反应活性更高，还原效果更佳。

根据本发明的实施例，助熔剂为选自石灰、石灰石、白云石、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。由此，冶炼温度低，时间短，冶炼能耗小，镍回收率高。

根据本发明的实施例，利用圆盘造球法或对辊压球法进行所述造球处理。由此，造球的效率高，得到的混合球团的粒径均匀。

S200还原焙烧处理

根据本发明的实施例，将混合球团进行还原焙烧处理，得到金属化球团。由此，通过还原焙烧处理使混合球团中的镍铁氧化物还原为金属单质。

参考图2，根据本发明实施例的红土镍矿的处理方法进一步包括：

S400干燥处理

根据本发明的实施例，将在还原焙烧处理前，可以将混合球团进行干燥处理。由此，还原焙烧的时间短，温度低，能耗少。其中，干燥处理的方式不受特别的限制，只要混合球团达到适当的湿度即可，保证干燥后球团的湿度不大于5％，可以自然干燥，也可以是加热干燥。

根据本发明的实施例，利用还原炉进行还原焙烧处理。由此，还原焙烧效率高，效果好，能耗低。根据本发明的一些优选实施例，还原炉可以是回转窑，也可以是转底炉或隧道窑。

根据本发明的实施例，还原焙烧的时间和温度可以根据混合球团的还原后的金属化率进行调整，适当的延长焙烧时间，提高焙烧温度可以提高金属化球团的金属化率，此外，如果焙烧的温度低，也可以适当延长焙烧的时间。根据本发明的一些实施例，还原焙烧处理的温度为900-1400摄氏度，时间为25-60分钟。

S300分离处理

以及将所述金属化球团进行分离处理，获得镍铁粉或镍铁合金。

根据本发明实施例的红土镍矿的处理方法，通过向红土镍矿中配加含铁物质，使原料混合物中的铁含量增加，有利于火法还原过程镍和铁的富集和长大，使低铁红土镍矿中镍的回收率均显著提高，有效地解决了红土镍矿尤其是低铁红土镍矿火法还原熔炼过程镍回收率低的问题，同时还能将含铁物质中的大部分铁进行回收。由此，本发明实施例的红土镍矿的处理方法生产效率高、能耗低，适于火法冶炼低铁红土镍矿。

参考图3，根据本发明的一些实施例，可以采用两种方法从金属化球团分离还原得到的镍和铁，具体如下

S500磨矿磁选

根据本发明的实施例，将金属化球团进行水淬和磨矿磁选，进行该分离处理，可以得到镍铁粉。

S600熔分处理

将金属化球团进行熔分处理，进行该分离处理，可以得到镍铁合金。此外，其它可以从金属化球团中分离得到镍铁产品的方法也可以应用于该分离处理。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

本实施例中，以低铁红土镍矿(含镍1.75％，含铁13.45％)、铁精粉(含铁45％)、还原煤(含固定碳65％)和石灰石(CaO含量54％)为原料，进行还原熔炼，具体步骤如下：

(1)按红土镍矿：铁精粉：还原煤：石灰石＝100：30：20：10的质量比进行混料，得到混合物料；

(2)将混合物料在圆盘造球机上成球，成球尺寸为8～12mm，得到生球；

(3)将生球进行自然干燥处理，得到干燥后的生球；

(4)将干燥后的生球输送至转底炉中进行布料，布料3层，进行还原焙烧，反应温度为1350℃，反应时间为35min，得到的高温金属化球团；

(5)将高温金属化球团进行水淬，然后磨矿磁选得到镍品位6.5％的镍铁粉，镍的回收率为85％。

对比实施例1

将实施例1中的铁精粉去掉，其它原料，配比，工艺流程，工艺参数均不变，得到镍铁粉中镍品位5.7％，镍的回收率为63％。

实施例2

本实施例中，以低铁红土镍矿(含镍1.75％，含铁13.45％)、国外某公司铁精粉(含铁55％)、还原煤(含固定碳65％)和工业级Na₂CO₃为原料，进行还原熔炼，具体步骤如下：

(1)按红土镍矿：铁精粉：还原煤：Na₂CO₃＝100：25：22：4的质量比进行混料，得到混合物料；

(2)将混合物料在对辊式高压压球机上进行压球，得到生球，生球尺寸约为3cm；

(3)将生球进行加热干燥处理，得到干燥后的生球；

(4)将干燥后的生球输送至转底炉中进行布料，布料2层，进行还原焙烧，反应温度为1400℃，反应时间为30min，得到的高温金属化球团；

(5)将高温金属化球团进行水淬，然后磨矿磁选得到镍品位7.1％的镍铁粉，镍的回收率为82％。

实施例3

本实施例中，以低铁红土镍矿(含镍1.75％，含铁11.47％)、国外某公司铁精粉(含铁65％)、还原煤(含固定碳65％)和石灰(CaO含量98％)为原料，进行还原熔炼，具体步骤如下：

(1)按红土镍矿：铁精粉：还原煤：石灰＝100：15：16：5的质量比进行混料，得到混合物料；

(3)将生球进行自然干燥处理，得到干燥后的生球；

(4)将干燥后的生球输送到转底炉中进行布料，布料1层，反应温度为1400℃，反应时间为30min，得到的高温金属化球团；

(5)将高温金属化球团直接热装热送进入熔分炉内进行熔分处理，得到镍品位20％的镍铁合金，其中，镍的回收率为73％。

对比实施例2

将实施例3中的铁精粉去掉，其它原料，配比，工艺流程，工艺参数均不变，得到镍铁合金中镍品位18％，镍的回收率为60％。

实施例4

本实施例中，以低铁红土镍矿(含镍1.91％，含铁8.57％)、铁精粉(含铁75％)、还原煤(含固定碳65％)和白云石(CaO含量30.2％，MgO含量20.8％)为原料，进行还原熔炼，具体步骤如下：

(1)按红土镍矿：铁精粉：还原煤：白云石＝100：10：30：15的质量比进行混料，得到混合物料；

(2)将混合物料在圆盘造球机上造球，得到生球，生球尺寸为8～12mm；

(3)将生球进行自然干燥处理，得到干燥后的生球；

(4)将干燥后的生球输送到回转窑中进行还原处理，还原温度为950℃，反应时间为60min，得到的高温金属化球团；

(5)将高温金属化球团直接热装热送进入熔分炉内进行熔分处理，得到镍铁合金，其中，镍的回收率为75％，铁的回收率为62％，镍铁合金中镍的品位为15.2％，铁的品位为82.3％。

实施例5

本实施例中，以低铁红土镍矿(含镍1.85％，含铁2.45％)、铁精粉(含铁85％)、还原煤(含固定碳65％)和石灰石(CaO含量54％)为原料，进行还原熔炼，具体步骤如下：

(1)按红土镍矿：铁精粉：还原煤：石灰石＝100：17：15：8.5的比例进行混料，得到混合物料；

(3)将生球进行加热干燥处理，得到干燥后的生球；

(4)将干燥后的生球输送到隧道窑中进行还原处理，反应温度为1350℃，反应时间为33min，得到的高温金属化球团；

(5)将高温金属化球团直接热装热送进入熔分炉内进行熔分处理，得到镍铁合金，其中，镍的回收率为74％，镍铁合金中镍的品位为14.7％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种红土镍矿的处理方法，其特征在于，包括：

将所述红土镍矿、含铁量不低于45质量％含铁物质、还原剂和助熔剂进行混合，以便得到原料混合物；

将所述原料混合物进行造球处理，以便得到混合球团；

将所述混合球团进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团；以及

将所述金属化球团进行分离处理，以便获得镍铁产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红土镍矿的含铁量为(1-15)质量％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁物质的含铁量不低于55％。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含铁物质的含铁量不低于65％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含铁物质的含铁量不低于75％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铁物质为铁精粉或铁粉的至少一种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述含铁物质为铁精粉。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红土镍矿、所述含铁物质、所述还原剂和所述助熔剂按质量比为100：(10-30)：(10-30)：(5-15)进行混合。