CN106086467A - 一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统 - Google Patents

一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统。所述方法包括以下步骤：(1)将红土镍矿与还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；(2)将混合球团进行还原、熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；(3)将含镍铁水进行制粒处理，得到镍铁合金颗粒；(4)将镍铁合金颗粒进行焙烧，得到焙烧产物；(5)将焙烧产物氨浸、蒸氨、煅烧处理，得到氧化镍产品。所述系统包括依次连接的混合造球装置、还原装置、熔分装置、制粒装置、焙烧装置和氨浸‑蒸氨‑煅烧装置。本发明以红土镍矿作为原料，通过在前期的深度还原，得到的镍铁合金再经过选择性氧化焙烧得到焙烧产物采用湿法处理得到高附加值的氧化镍产品，镍回收率高达90％以上。

Description

一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统
技术领域
本发明属于有色金属提取领域，尤其涉及一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统。
背景技术
近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。湿法处理红土镍矿始于20世纪40年代，最早采用的是氨浸工艺，该工艺是由Caron教授发明，所以又称为Caron工艺。该工艺的基本流程为还原焙烧-氨浸，还原焙烧的目的是使红土镍矿中硅酸镍和氧化镍最大限度地还原成金属，同时控制还原的条件，使大部分铁还原成Fe3O4，只有少部分还原成金属铁，焙砂再用NH3及CO2将金属镍和钴转化为镍氨及钴氨络合物进入溶液，同时，金属铁也会生成铁氨络合物进入溶液，然后经氧化、水解，铁氨络合物生成氢氧化铁沉淀与氨浸液分开，氨浸液再经过蒸氨得到碱式碳酸镍，然后煅烧得到NiO。NiO可以作为产品出售，也可以通过氢还原得到金属镍。该工艺的缺点是镍回收率低，原因是在还原红土镍矿时，要保证铁尽量少的还原成金属态，由于铁的还原对镍的聚集与长大有促进作用，所以这一步控制会造成大量镍的损失，导致整条工艺的镍回收率低(镍回收率一般在75％以下)。到目前为止，全球只有少数几家工厂采用该法处理红土镍矿，三十多年来很少有新建工厂采用氨浸工艺。
火法处理红土镍矿是目前的主流工艺，其中还原焙烧-熔分已经成为研究的热点。以红土镍矿为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原设备在高温条件下将矿石中的镍全部还原成金属镍，铁根据配碳量部分还原成金属铁，再经熔分分离使镍富集到镍铁合金中。火法处理得到的是镍铁合金，而目前对镍铁合金研究也仅仅停留在将其冶炼不锈钢的原料的层面上，产品的附加值不高。
由此，现有红土镍矿处理技术有待进一步改进。
发明内容
为了解决现有技术中湿法氨浸处理红土镍矿中镍回收率低的问题和火法处理红土镍矿工艺产品镍铁合金利用价值低的问题，本发明提出一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统，首先将红土镍矿经过直接还原-熔分处理得到含镍铁水，含镍铁水经过制粒后再经过选择性氧化焙烧，利用铁对氧的亲和力大于镍的特性，使金属铁氧化成Fe3O4而金属镍不氧化，焙烧产物最后经过现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法，根据本发明实施例，该方法包括：
(1)将红土镍矿与还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；
(2)将混合球团进行还原、熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；
(3)将含镍铁水进行制粒处理，得到镍铁合金颗粒；
(4)将镍铁合金颗粒进行焙烧，得到焙烧产物
(5)将焙烧产物氨浸、蒸氨、煅烧处理，得到氧化镍产品。
在步骤(4)中，所述焙烧为选择性氧化焙烧，使金属铁氧化成Fe3O4而同时金属镍不氧化，得到焙烧产物；
由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，整个操作流程后，镍回收率高达90％以上。
另外，根据本发明上述实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，各组分质量比为红土镍矿：碳质还原剂：添加剂＝100：5～25：3～15。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间20～40min，使得所述混合球团经过还原后的铁的金属化率在50％～60％之间，由此，一方面可以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的形式存在于尾渣中与含镍铁水分离，减少后续物料处理量。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述镍铁合金颗粒的粒径≤0.5毫米，由此，可以促进提高选择性焙烧的效果。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。
本发明所述的红土镍矿，是指红土镍矿中镍含量为0.5～3.0wt％的低镍矿。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
混合造球装置，所述混合造球装置具有红土镍矿入口、还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口，且适于将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球，以便得到混合球团；
直接还原-熔分装置，所述直接还原-熔分装置具有混合球团入口、含镍铁水出口和尾渣出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连，且适于将所述混合球团进行直接还原-熔分处理，以便得到含镍铁水和尾渣；
制粒装置，所述制粒装置具有含镍铁水入口和镍铁合金颗粒出口，所述含镍铁水入口与所述含镍铁水出口相连，且适于将所述含镍铁水进行制粒处理，以便得到镍铁合金颗粒；
选择性氧化焙烧装置，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁合金颗粒入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口，所述镍铁合金颗粒入口和所述镍铁合金颗粒出口相连，且适于将所述镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物；
氨浸-蒸氨-煅烧装置，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。
换句话说，本发明公开的一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统，包括：混合造球装置、还原装置、熔分装置、制粒装置、焙烧装置和氨浸-蒸氨-煅烧装置；其中，
所述混合造球装置具有红土镍矿入口、还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口；
所述还原装置具有混合球团入口和还原产物出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连；
所述熔分装置具有还原产物入口、含镍铁水出口和尾渣出口，所述还原产物入口和所述还原产物出口相连；
所述制粒装置具有含镍铁水入口和镍铁合金颗粒出口，所述含镍铁水入口与所述含镍铁水出口相连；
所述焙烧装置具有镍铁合金颗粒入口和焙烧产物出口，所述镍铁合金颗粒入口与所述镍铁合金颗粒出口相连；
氨浸-蒸氨-煅烧装置设有焙烧产物入口，氧化镍出口，所述焙烧产物入口与焙烧产物出口相连。
由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统可以有效利用可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，以所得最终产品计算，镍回收率高达90％。
优选地，所述还原装置为转底炉、回转窑、车底炉、隧道窑中的任一种，所述熔分装置为电弧炉、矿热炉、非电熔分炉中任一种。所述非电熔分炉为天然气熔分炉、煤制气熔分炉、燃油熔分炉中任一种。
本发明通过在前期的直接还原中对镍进行深度还原，得到的镍铁合金再经过选择性氧化焙烧得到氧化铁和单质镍的焙烧产物，焙烧产物采用湿法处理得到高附加值的氧化镍产品，而镍回收率高达90％以上；同时，本发明以低品位红土镍矿作为原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽镍生产原料来源的同时显著降低原料成本；使用碱金属化合物作为添加剂，可降低最低还原温度，使得红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。
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
图1是根据本发明一个实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统结构示意图。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将红土镍矿与碳质还原剂和添加剂进行混合造球处理，得到混合球团；
(2)将混合球团进行直接还原-熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；
(3)将含镍铁水进行制粒处理，以便得到镍铁合金颗粒；
(4)将镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧，使金属铁氧化成Fe3O4同时金属镍不氧化，得到焙烧产物；
(5)将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品。
本发明发现，首先将红土镍矿首先进行直接还原-熔分处理得到含镍铁水，由于含镍铁水中的铁主要以金属态存在，后续不适合直接进行氨浸。于是，先将镍铁合金进行制粒处理得到镍铁合金颗粒。然后，将镍铁合金颗粒选择性氧化后将铁选择性氧化成Fe3O4，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。
与现有技术相比，一方面将红土镍矿通过湿法处理得到高附加值的氧化镍产品。另一方面整个流程镍回收率高，能达到90％以上，而现有技术对红土镍矿还原焙烧-氨浸工艺的镍回收率在75％以下，本发明的核心在于本发明中可以在前期的直接还原中对镍进行深度还原。
下面参考图1对本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球。
根据本发明的实施例，将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球，从而可以得到混合球团。
根据本发明的一个实施例，红土镍矿、碳质还原剂和添加剂的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍矿、碳质还原剂和添加剂可以按照质量比为100:5～25:3～15进行混合。其中，碳质还原剂的添加量不宜低于5％重量份，若低于此值，会影响镍的还原效果，降低镍的回收率。碳质还原剂的添加量不宜高于25％重量份，高于此值一方面不能提高镍的技术经济指标，且会造成煤资源浪费，提高生产成本；另一方面还会使过量的铁还原进入镍铁合金中，为后续镍铁合金的选择性氧化带来负担。添加剂的用量旨在辅助红土镍矿中镍的还原，试验中发现过高或过低的用量都会降低镍的还原效果。具体的，在将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂混合之前，预先对红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行粉碎。
根据本发明的再一个实施例，红土镍矿中镍含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍矿中镍含量为0.5～3.0wt％。由此，现有合成工艺中为了得到高纯度的镍，通常需要采用含镍含量较高的镍矿，导致原料生产成本较高，不易采购，而本发明对中镍矿中镍品位要求门槛较低，采用镍含量仅为0.5～3.0wt％的属于低镍矿作为制备镍的原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽镍生产原料来源的同时显著降低原料成本。
根据本发明的又一个实施例，添加剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，添加剂可以为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。添加剂中的碱金属或碱土金属氧化物能从镁橄榄石或铁橄榄石中置换出NiO，以提高NiO的活度，降低最低还原温度，使得红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。
S200：将混合球团进行直接还原-熔分处理。
根据本发明的实施例，将混合球团进行直接还原-熔分处理，从而可以得到含镍铁水和尾渣。
根据本发明的一个实施例，将混合球团的还原-熔分处理可以采用还原装置和熔分装置的联用装置进行的，根据本发明的具体实施例，还原装置可以为选自转底炉、回转窑、车底炉和隧道窑中的任一种，熔分装置可以为电弧炉、矿热炉和非电熔分炉，例如非电熔分炉可以为天然气熔分炉、煤制气熔分炉或燃油熔分炉。由此，可以使得镍还原进入含镍铁水而与渣相分开。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对还原和熔分处理的条件进行选择。
根据本发明的一个实施例，在步骤(2)中，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间20～40min，使得混合球团经过直接还原后的铁的金属化率在50％～60％之间，由此，一方面可以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的形式存在于尾渣中与含镍铁水分离，减少后续物料处理量。
S300：将含镍铁水进行制粒处理，以便得到镍铁合金颗粒。
根据本发明的实施例，将上述所得含镍铁水进行制粒处理，从而得到镍铁合金颗粒。本发明发现，通过对所得含镍铁水进行制粒，从而可以显著提高与氧化性气体的接触面积，进而进一步提高镍铁合金颗粒的选择性氧化效果。
根据本发明的又一个实施例，镍铁合金颗粒粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，镍铁合金颗粒的粒径不大于0.5毫米。本发明发现，该粒径范围的镍铁合金活性较高，且在选择性氧化过程中与氧化性气体接触面积较大，从而可以显著提高选择性氧化效果。
S400：将镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧。
根据本发明的实施例，将镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧，从而可以得到焙烧产物。本发明发现，利用铁和镍对氧的亲和力不同的特性，对镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧可以使铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化，在后续的氨浸过程中，Fe3O4不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据本发明的实施例，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。
S500：将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理。
根据本发明的实施例，将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理，从而可以得到氧化镍产品和磁性尾渣。该步骤中，具体的，首先将焙烧产物再氨-碳酸铵溶液中浸出，同时向溶液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH3)6 2+而进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni(OH)2·NiCO3，最后经过煅烧得到氧化镍NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选择。
由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的方法可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，整个流程的镍回收率大幅度提高(>90％)。
在本发明的另一个方面，为了实现上述提取方法，本发明提出了一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：混合造球装置，所述混合造球装置具有红土镍矿入口、碳质还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口，且适于将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行混合造球，以便得到混合球团；直接还原-熔分装置，所述直接还原-熔分装置具有混合球团入口、含镍铁水出口和尾渣出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连，且适于将所述混合球团进行直接还原-熔分处理，以便得到含镍铁水和尾渣；制粒装置，所述制粒装置具有含镍铁水入口和镍铁合金颗粒出口，所述含镍铁水入口与所述含镍铁水出口相连，且适于将所述含镍铁水进行制粒处理，以便得到镍铁合金颗粒；选择性氧化焙烧装置，所述选择性氧化焙烧装置具有镍铁合金颗粒入口、氧化性气体入口和焙烧产物出口，所述镍铁合金颗粒入口和所述镍铁合金颗粒出口相连，且适于将所述镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物；氨浸-蒸氨-煅烧装置，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置具有焙烧产物入口和氧化镍出口，所述焙烧产物入口和所述焙烧产物出口相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。
本发明发现，首先将红土镍矿首先进行直接还原-熔分处理得到含镍铁水，由于含镍铁水中的铁主要以金属态存在，后续不适合直接进行氨浸。于是，先将镍铁合金进行制粒处理得到镍铁合金颗粒。然后，将镍铁合金颗粒选择性氧化后将铁选择性氧化成Fe3O4，镍不氧化，从而得到焙烧产物；最后将焙烧产物利用现有成熟的氨浸-蒸氨-煅烧工艺得到氧化镍产品。与现有技术相比，一方面将红土镍矿通过湿法处理得到高附加值的氧化镍产品。另一方面整个流程镍回收率高，能达到90％以上，而现有技术对红土镍矿还原焙烧-氨浸工艺的镍回收率在75％以下，其技术创新点在于本发明中可以在前期的直接还原中对镍进行深度还原。
下面参考图2对本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：
混合造球装置100：根据本发明的实施例，混合造球装置100具有红土镍矿入口101、碳质还原剂入口102、添加剂入口103和混合球团出口104，且适于从而可以得到混合球团。
根据本发明的一个实施例，红土镍矿、碳质还原剂和添加剂的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍矿、碳质还原剂和添加剂可以按照质量比为100:5～25:3～15进行混合。其中，碳质还原剂的添加量不宜低于5％重量份，若低于此值，会影响镍的还原效果，降低镍的回收率。碳质还原剂的添加量不宜高于25％重量份，高于此值一方面不能提高镍的技术经济指标，且会造成煤资源浪费，提高生产成本；另一方面还会使过量的铁还原进入镍铁合金中，为后续镍铁合金的选择性氧化带来负担。添加剂的用量旨在辅助红土镍矿中镍的还原，试验中发现过高或过低的用量都会降低镍的还原效果。具体的，在将红土镍矿、碳质还原剂和添加剂混合之前，预先对红土镍矿、碳质还原剂和添加剂进行粉碎。
根据本发明的再一个实施例，红土镍矿中镍含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，红土镍矿中镍含量为0.5～3.0wt％。由此，现有合成工艺中为了得到高纯度的镍，通常需要采用含镍含量较高的镍矿，导致原料生产成本较高，不易采购，而本发明对中镍矿中镍品位要求门槛较低，采用镍含量仅为0.5～3.0wt％的红土镍矿作为制备镍的原料，可以制备得到高纯度的镍，从而在拓宽镍生产原料来源的同时显著降低原料成本。
根据本发明的又一个实施例，添加剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，添加剂可以为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。添加剂中的碱金属或碱土金属氧化物能从镁橄榄石或铁橄榄石中置换出NiO，以提高NiO的活度，降低最低还原温度，使得红土镍矿的还原条件大为改善，提高镍的还原。
直接还原-熔分装置200：根据本发明的实施例，直接还原-熔分装置200具有混合球团入口201、含镍铁水出口202和尾渣出口203，混合球团入口201和混合球团出口104相连，且适于将混合球团进行直接还原-熔分处理，从而可以得到含镍铁水和尾渣。
根据本发明的一个实施例，将混合球团的还原-熔分处理可以采用还原装置和熔分装置的联用装置进行的，根据本发明的具体实施例，还原装置可以为选自转底炉、回转窑、车底炉和隧道窑中的任一种，熔分装置可以为电弧炉、矿热炉和非电熔分炉，例如非电熔分炉可以为天然气熔分炉、煤制气熔分炉或燃油熔分炉。由此，可以使得镍还原进入含镍铁水而与渣相分开。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对还原和熔分处理的条件进行选择。
根据本发明的一个实施例，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间20～40min，使得混合球团经过直接还原后的铁的金属化率在50％～60％之间，由此，一方面可以保证红土镍矿中的镍全部还原为金属态；另一方面可以控制一部分铁以FeO的形式存在于尾渣中与含镍铁水分离，减少后续物料处理量。
制粒装置300，根据本发明的实施例，所述制粒装置300具有含镍铁水入口301和镍铁合金颗粒出口302，含镍铁水入口301与含镍铁水出口202相连，且适于将含镍铁水进行制粒处理，从而可以得到镍铁合金颗粒。本发明发现，通过对所得含镍铁水进行制粒，从而可以显著提高与氧化性气体的接触面积，进而进一步提高镍铁合金的选择性氧化效果。
选择性氧化焙烧装置400，所述选择性氧化焙烧装置400具有镍铁合金颗粒入口401、氧化性气体入口402和焙烧产物出口403，所述镍铁合金颗粒入口401和所述镍铁合金颗粒出口302相连，且适于将所述镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧，以便得到焙烧产物。本发明发现，利用铁和镍对氧的亲和力不同，对镍铁合金颗粒进行选择性氧化焙烧可以使铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化，在后续的氨浸过程中，Fe3O4不和氨反应，这样就大幅减少氨的消耗。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对选择性氧化焙烧条件进行选择。根据本发明的实施例，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％，由此，可以保证铁氧化成Fe3O4，而镍不被氧化。
氨浸-蒸氨-煅烧装置500，所述氨浸-蒸氨-煅烧装置500具有焙烧产物入口501、氧化镍出口502和磁性尾渣出口503，所述焙烧产物入口501和所述焙烧产物出口403相连，且适于将所述焙烧产物进行氨浸、蒸氨和煅烧处理，以便得到氧化镍产品。该步骤中，具体的，首先将焙烧产物再氨-碳酸铵溶液中浸出，同时向溶液中吹入氧化性气体，使焙烧产物中的镍与氨发生络合反应生成镍氨络合物Ni(NH3)6 2+而进入溶液，铁和脉石则留在磁性浸出渣中，浸出结束后进行蒸氨操作，产出碱式碳酸镍Ni(OH)2·NiCO3，最后经过煅烧得到氧化镍NiO产品。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对氨浸-蒸氨-煅烧条件进行选择。
由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿提取氧化镍的系统可以有效利用可以有效利用红土镍矿通过火湿法结合工艺提取氧化镍，整个流程的镍回收率高(>90％)。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将红土镍矿(含Ni 1.85％)、碳质还原剂和碳酸钠按质量比100:10:5进行混合造球得到混合球团，将混合球团在转底炉中，在1250℃下进行还原加热40min得到金属化球团(球团金属化率51％)，接着，在电弧炉中对金属化球团进行熔分，得到含镍铁水(成分如表1所示)，然后将所得含镍铁水在制粒器内制成平均粒径为0.15mm的镍铁合金颗粒，然后将镍铁合金颗粒在300℃，氧气浓度按体积百分比计为2％下选择性氧化焙烧20min，得到的焙烧产物中金属铁含量3.44％，金属镍占全镍的比例97.27％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率93.36％。
实施例2
将红土镍矿(含Ni 2.45％)、碳质还原剂和石灰石按质量比100:20:15进行混合造球得到混合球团，将混合球团在回转窑中，在1270℃下进行还原加热35min得到金属化球团(球团金属化率57.32％)，接着，在矿热炉中对金属化球团进行熔分，得到含镍铁水(成分如表1所示)，然后将所得含镍铁水在制粒器内制成平均粒径为0.27mm的镍铁合金颗粒，然后将镍铁合金颗粒在400℃，氧气浓度按体积百分比计为1.5％下选择性氧化焙烧15min，得到的焙烧产物中金属铁含量2.04％，金属镍占全镍的比例98.16％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率94.37％。
实施例3
将红土镍矿(含Ni 1.12％)、碳质还原剂和石灰按质量比100:10:9进行混合造球得到混合球团，将混合球团在隧道窑中，在1300℃下进行还原加热30min得到金属化球团(球团金属化率59.98％)，接着，在天然气熔分炉中对金属化球团进行熔分，得到含镍铁水(成分如表1所示)，然后将所得含镍铁水在制粒器内制成平均粒径为0.47mm的镍铁合金颗粒然后将镍铁合金颗粒在400℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％下选择性氧化焙烧5min，，得到的焙烧产物中金属铁含量4.99％，金属镍占全镍的比例91.19％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率90.97％。
实施例4
将红土镍矿(含Ni 0.50％)、碳质还原剂和碳酸钠按质量比100:25:10进行混合造球得到混合球团，将混合球团在转底炉中，在1320℃下进行还原加热20min得到金属化球团(球团金属化率50.0％)，接着，在煤制气熔分炉中对金属化球团进行熔分，得到含镍铁水(成分如表1所示)，然后将所得含镍铁水在制粒器内制成平均粒径为0.5mm的镍铁合金颗粒，然后将镍铁合金颗粒在350℃，氧气浓度按体积百分比计为1％下选择性氧化焙烧10min，得到的焙烧产物中金属铁含量3.23％，金属镍占全镍的比例95.00％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率91.96％。
实施例5
将红土镍矿(含Ni 3.0％)、碳质还原剂和碳酸钠按质量比100:5:3进行混合造球得到混合球团，将混合球团在转底炉中，在1300℃下进行还原加热25min得到金属化球团(球团金属化率60％)，接着，在燃油熔分炉中对金属化球团进行熔分，得到含镍铁水(成分如表1所示)，然后将所得含镍铁水在制粒器内制成平均粒径为0.09mm的镍铁合金颗粒，然后将镍铁合金颗粒在450℃，氧气浓度按体积百分比计为0.7％下选择性氧化焙烧10min，得到的焙烧产物中金属铁含量4.64％，金属镍占全镍的比例96.36％，最后将焙烧产物进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品和磁性尾渣，磁性尾渣磁选后送去作为炼铁原料，整条流程镍回收率92.06％。
表1实施例1～5含镍铁水成分主要成分，wt.％
实施例 TFe Ni Co S Si Cr Mn P C
1 73.71 22.55 0.93 2.53 0.01 0.06 0.01 0.051 0.05
2 76.30 20.19 0.63 2.28 0.35 0.08 0.01 0.046 0.11
3 77.65 18.89 0.60 2.37 0.19 0.09 0.04 0.039 0.09
4 84.69 12.13 0.45 2.19 0.24 0.07 0.02 0.040 0.12
5 70.66 25.82 0.76 2.22 0.28 0.08 0.03 0.045 0.07
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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
本发明公开的内容论及的是示例性实施例，在不脱离权利要求书界定的保护范围的情况下，可以对本申请的各个实施例进行各种改变和修改。因此，所描述的实施例旨在涵盖落在所附权利要求书的保护范围内的所有此类改变、修改和变形。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分使用。

Claims (10)

1.一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将红土镍矿与还原剂和添加剂混合，进行造球处理，得到混合球团；
(2)将混合球团进行还原、熔分处理，得到含镍铁水和尾渣；
(3)将含镍铁水进行制粒处理，得到镍铁合金颗粒；
(4)将镍铁合金颗粒进行焙烧，得到焙烧产物；
(5)将焙烧产物氨浸、蒸氨、煅烧处理，得到氧化镍产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述添加剂为选自碱金属氧化物、碱金属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，红土镍矿：还原剂：添加剂三者的质量比为100：5～25：3～15。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，将还原温度控制在1250℃～1320℃，还原时间20～40min，使得所述混合球团经过还原后的铁的金属化率为50％～60％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)的制粒处理步骤中，将所述镍铁合金颗粒的粒径控制在≤0.5毫米。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，将焙烧温度控制为300-500℃，氧气浓度按体积百分比计为0.5％-2％，焙烧时间为5-20min，使得焙烧产物中金属铁质量含量小于5％，金属镍占全镍的比例大于95％。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述红土镍矿中镍含量为0.5～3.0wt％。
8.一种利用红土镍矿提取氧化镍的系统，其特征在于，包括：混合造球装置、还原装置、熔分装置、制粒装置、焙烧装置和氨浸-蒸氨-煅烧装置；其中，
所述混合造球装置具有红土镍矿入口、还原剂入口、添加剂入口和混合球团出口；
所述还原装置具有混合球团入口和还原产物出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连；
所述熔分装置具有还原产物入口、含镍铁水出口和尾渣出口，所述还原产物入口和所述还原产物出口相连；
所述制粒装置具有含镍铁水入口和镍铁合金颗粒出口，所述含镍铁水入口与所述含镍铁水出口相连；
所述焙烧装置具有镍铁合金颗粒入口和焙烧产物出口，所述镍铁合金颗粒入口与所述镍铁合金颗粒出口相连；
氨浸-蒸氨-煅烧装置设有焙烧产物入口，氧化镍出口，所述焙烧产物入口与焙烧产物出口相连。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述还原装置为转底炉、回转窑、车底炉、隧道窑中的任一种，所述熔分装置为电弧炉、矿热炉、非电熔分炉中任一种。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述非电熔分炉为天然气熔分炉、煤制气熔分炉、燃油熔分炉中任一种。
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