CN106755989A - 处理提钒尾渣和红土镍矿的系统与方法 - Google Patents

处理提钒尾渣和红土镍矿的系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理提钒尾渣和红土镍矿的系统与方法，该系统包括：混合装置，具有提钒尾渣入口、红土镍矿入口、还原剂入口、含钙添加剂入口和混合物料出口；成型装置，具有混合物料入口和混合球团出口；还原焙烧装置，具有混合球团入口和金属化球团出口；磨矿‑磁选装置，具有金属化球团入口、低镍铁粉出口和第一尾渣出口；熔分装置，具有低镍铁粉入口、镍铁合金出口和第二尾渣出口。该系统可以实现红土镍矿中镍的有效回收，且所得的镍铁合金具有较高的品质，镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％，不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。

Description

处理提钒尾渣和红土镍矿的系统与方法
技术领域
本发明属于金属冶炼领域，具体而言，本发明涉及处理提钒尾渣和红土镍矿的系统与方法。
背景技术
攀钢钒钛磁铁矿在高炉中冶炼得到含钒生铁，再通过选择性氧化铁水使钒氧化后进入炉渣，得到V2O5含量为14wt％～22wt％的钒渣，上述钒渣经氧化焙烧、湿法浸出后得到浸出渣，即提钒尾渣。提钒尾渣是钒渣经过氧化钠化焙烧、酸浸等工序将钒氧化物提取出来后产生的固体废弃物，全国钒企业每年大约排放提钒尾渣约30万吨，而且随着钒企业产能的不断扩大，提钒尾渣的排放量也将逐渐提高，如此多的废渣常年堆积，不但占用了大量土地，而且会造成环境污染。
镍作为一种重要的战略金属，具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性。世界上可开采的镍资源有两类，一类是硫化矿，另一类是红土镍矿。由于硫化矿提取工艺成熟，60％的镍产量来源于硫化矿，而世界近期可供开发的硫化矿资源已经不多，加之硫化矿资源勘探周期和建设周期均较长，开发和利用相对比较困难，而红土镍矿资源丰富，采矿成本低，选冶工艺趋于成熟，可生产氧化镍、硫镍、镍铁等多种中间产品，矿源靠海，便于运输，但现有红土镍矿镍的回收率低。
因此，如何有效处理提钒尾渣和红土镍矿成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理提钒尾渣和红土镍矿的系统与方法。该系统可以实现红土镍矿中镍的有效回收，且所得的镍铁合金具有较高的品质，镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％，不仅解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
混合装置，所述混合装置具有提钒尾渣入口、红土镍矿入口、还原剂入口、含钙添加剂入口和混合物料出口；
成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
还原焙烧装置，所述还原焙烧装置具有混合球团入口和金属化球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；
磨矿-磁选装置，所述磨矿-磁选装置具有金属化球团入口、低镍铁粉出口和第一尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；
熔分装置，所述熔分装置具有低镍铁粉入口、镍铁合金出口和第二尾渣出口，所述低镍铁粉入口与所述低镍铁粉出口相连。
根据本发明实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统通过将提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和含钙添加剂进行混合、成型、还原焙烧、磨矿磁选和熔分处理，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，使得镍铁合金中镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％。由此，采用该系统不仅有效解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。
另外，根据本发明上述实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，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，所述成型装置为圆盘造球机或对辊压球机。由此，有利于提高混合物料成型处理的效率，同时可得到机械强度满足还原焙烧处理条件的混合球团。
在本发明的一些实施例中，所述还原焙烧装置为转底炉。由此，有利于提高混合球团还原焙烧处理的效率，同时节约能耗。
在本发明的一些实施例中，所述熔分装置为燃气熔分炉。由此，有利于提高所得镍铁合金的品质。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理提钒尾渣和红土镍矿的系统处理提钒尾渣和红土镍矿的方法，该方法包括：
(1)将提钒尾渣、红土镍矿、还原剂和含钙添加剂供给至所述混合装置中进行混合处理，以便得到混合物料；
(2)将所述混合物料供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；
(3)将所述混合球团供给至所述还原焙烧装置中进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团；
(4)将所述金属化球团供给至所述磨矿-磁选装置中进行磨矿和磁选处理，以便得到低镍铁粉和第一尾渣；
(5)将所述低镍铁粉供给至所述熔分装置中进行熔分处理，以便得到镍铁合金和第二尾渣。
根据本发明实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的方法，通过将提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和含钙添加剂进行混合、成型、还原焙烧、磨矿磁选和熔分处理，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，使得镍铁合金中镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％。由此，采用该方法不仅有效解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数不低于6wt％。由此，有利于提高镍铁合金的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述红土镍矿中镍的质量分数不低于1.8wt％。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述提钒尾渣与所述红土镍矿、所述还原剂、所述含钙添加剂的混合质量比为(50～150)：100：(10～30)：(5～20)。由此，可进一步提高镍铁合金的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述含钙添加剂为选自氧化钙、碳酸钙和氢氧化钙中的至少之一。由此，可进一步提高镍铁合金的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述还原焙烧处理的温度为1300～1400摄氏度，时间为30～90min。由此，可进一步提高镍铁合金的品质。
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是根据本发明一个实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的方法流程示意图。
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，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。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：混合装置100、成型装置200、还原焙烧装置300、磨矿-磁选装置400和熔分装置500。
根据本发明的实施例，混合装置100具有提钒尾渣入口101、红土镍矿入口102、还原剂入口103、含钙添加剂入口104和混合物料出口105，且适于将提钒尾渣、红土镍矿、还原剂和含钙添加剂进行混合处理，以便得到混合物料。具体的，提钒尾渣可以是钒渣经过氧化钠化焙烧、酸浸等工序将钒氧化物提取出来后产生的固体废弃物。需要说明的是，还原剂的具体类型并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为还原煤、焦炭、兰炭和半焦中的至少之一。发明人发现，通过将提钒尾渣和红土镍矿、还原剂和含钙添加剂进行混合，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾在后续过程中可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，从而不仅有效解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。
根据本发明的一个实施例，提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数可以不低于6wt％。发明人发现，若氧化钠和氧化钾的总质量分数过低，则镍的还原效果不好，最终产品镍品位低，镍的回收率低。
根据本发明的再一个实施例，红土镍矿中镍的质量分数并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，红土镍矿中镍的质量分数可以不低于1.8wt％。发明人发现，若红土镍矿中镍的质量分数过低，则导致最终镍铁合金产品的品位低。
根据本发明的又一个实施例，提钒尾渣与红土镍矿、还原剂、含钙添加剂的混合质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，提钒尾渣与红土镍矿、还原剂、含钙添加剂的混合质量比可以为(50～150)：100：(10～30)：(5～20)。发明人发现，提钒尾渣的量不宜过高或过低，当提钒尾渣配入量过低时，相当于外配的氧化钠和氧化钾的量不够，会严重降低镍的回收，且对最终铁产品中的铜含量稀释作用也不明显；而当提钒尾渣配入量过高时，会导致混合物料的成型困难。当还原剂的用量过低时，镍的还原反应进行的不充分，会导致红土镍矿中镍回收率低；而当还原剂用量过高时，过量的铁也会一同还原进入最终产品，导致镍铁产品中镍品位降低，从而降低镍铁产品的经济价值。并且发明人通过大量实验意外发现，将提钒尾渣、红土镍矿、还原剂和含钙添加剂按照质量比(50～150)：100：(10～30)：(5～20)进行混合时，可以充分发挥提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的催化和助熔作用，而且保证所得镍铁产品具有较高的市场价值。
根据本发明的又一个实施例，含钙添加剂的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，根据本发明的一个具体实施例，含钙添加剂可以为选自氧化钙、碳酸钙和氢氧化钙中的至少之一。发明人发现，采用该类含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。
根据本发明的实施例，成型装置200具有混合物料入口201和混合球团出口202，混合物料入口201与混合物料出口105相连，且适于将混合物料进行成型处理，以便得到混合球团。发明人发现，通过将上述混合物料进行成型处理，得到具有一定机械强度的混合球团，可显著增加混合物料中提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和添加剂的接触面积，使得混合物料中的提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和添加剂充分接触，有利于提高混合球团在后续还原焙烧处理过程中还原效率，降低还原焙烧装置的能耗。
根据本发明的一个实施例，成型装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，成型装置可以为圆盘造球机或对辊压球机。由此，有利于提高混合物料成型处理的效率，同时可得到机械强度满足还原焙烧处理条件的混合球团。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对所得混合球团的粒径进行选择。
根据本发明的实施例，还原焙烧装置300具有混合球团入口301和金属化球团出口302，混合球团入口301与混合球团出口202相连，且适于将混合球团进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团。发明人发现，在混合球团进行还原焙烧处理时，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高后续所得镍铁合金产品的质量，另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，。
根据本发明的一个实施例，还原焙烧装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原焙烧装置可以为转底炉。由此，有利于提高混合球团还原焙烧处理的效率，同时节约能耗。
根据本发明的再一个实施例，还原焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原焙烧处理的温度可以为1300～1400摄氏度，时间可以为30～90min。发明人发现，若还原焙烧处理的温度过低或时间过短，则镍的还原反应进行的不充分，导致镍的回收率低；而若还原焙烧处理的温度过高或时间过长，则不仅浪费能量，也不能提高镍的回收指标，还可能使过量铁还原进最终产品，降低最终产品镍品位。
根据本发明的实施例，磨矿-磁选装置400具有金属化球团入口401、低镍铁粉出口402和第一尾渣出口403，金属化球团入口401与金属化球团出口302相连，且适于将金属化球团进行磨矿和磁选处理，以便得到低镍铁粉和第一尾渣。发明人发现，通过将金属化球团进行磨矿处理，可将金属化球团磨成便于磁选处理的颗粒物，经磁选后，可将颗粒物中的镍和铁磁选出来，留下第一尾渣，如此，可初步实现镍铁的回收。具体的，所得低镍铁粉中镍质量分数2～4％，铁质量分数40～60％。
根据本发明的实施例，熔分装置500具有低镍铁粉入口501、镍铁合金出口502和第二尾渣出口503，低镍铁粉入口501与低镍铁粉出口402相连，且适于将低镍铁粉进行熔分处理，以便得到镍铁合金和第二尾渣。发明人发现，通过将磨矿-磁选所得的低镍铁粉进行熔分处理，可进一步将低镍铁粉中的尾渣除掉，得到更高品位的镍铁合金。具体的，镍铁合金中镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％。
根据本发明的一个实施例，熔分装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，熔分装置可以为燃气熔分炉。由此，有利于提高所得镍铁合金的品质。
根据本发明实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，通过将提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和含钙添加剂进行混合、成型、还原焙烧、磨矿磁选和熔分处理，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，使得镍铁合金中镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％。由此，采用该系统不仅有效解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。
由此，根据本发明上述实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统至少具有下列所述有点之一：
根据本发明实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，通过将提钒尾渣、红土镍矿和还原剂混合，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以催化还原剂气化，从而促进镍的还原，另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍，使得氧化镍具有较高的活性，进而降低还原焙烧处理的温度，进一步促进金属镍的还原；
根据本发明实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，通过将提钒尾渣、腐殖土层红土镍矿、还原煤和添加剂混合，不需配入粘结剂，混合物料成型容易，可以得到满足强度要求的混合球团；
根据本发明实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，解决了提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题，同时实现了红土镍矿中镍的有效回收，并且所得镍铁产品具有较高的品质。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理提钒尾渣和红土镍矿的系统处理提钒尾渣和红土镍矿的方法，参考图2，根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将提钒尾渣、红土镍矿、还原剂和含钙添加剂供给至混合装置中进行混合处理
该步骤中，将提钒尾渣、红土镍矿、还原剂和含钙添加剂供给至混合装置中进行混合处理，以便得到混合物料。具体的，提钒尾渣是钒渣经过氧化钠化焙烧、酸浸等工序将钒氧化物提取出来后产生的固体废弃物。需要说明的是，还原剂的具体类型并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为还原煤、焦炭、兰炭和半焦中的至少之一。发明人发现，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾在后续过程中可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，从而不仅有效解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。
根据本发明的一个实施例，提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数可以不低于6wt％。发明人发现，若氧化钠和氧化钾的总质量分数过低，则镍的还原效果不好，最终产品镍品位低，镍的回收率低。
根据本发明的再一个实施例，红土镍矿中镍的质量分数并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，红土镍矿中镍的质量分数可以不低于1.8wt％。发明人发现，若红土镍矿中镍的质量分数过低，则导致最终镍铁合金产品的品位低。
根据本发明的又一个实施例，提钒尾渣与红土镍矿、还原剂、含钙添加剂的混合质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，提钒尾渣与红土镍矿、还原剂、含钙添加剂的混合质量比可以为(50～150)：100：(10～30)：(5～20)。发明人发现，提钒尾渣的量不宜过高或过低，当提钒尾渣配入量过低时，相当于外配的氧化钠和氧化钾的量不够，会严重降低镍的回收，且对最终铁产品中的铜含量稀释作用也不明显；而当提钒尾渣配入量过高时，会导致混合物料的成型困难。当还原剂的用量过低时，镍的还原反应进行的不充分，会导致红土镍矿中镍回收率低；而当还原剂用量过高时，过量的铁也会一同还原进入最终产品，导致镍铁产品中镍品位降低，从而降低镍铁产品的经济价值。并且发明人通过大量实验意外发现，将提钒尾渣、红土镍矿、还原剂和含钙添加剂按照质量比(50～150)：100：(10～30)：(5～20)进行混合时，可以充分发挥提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的催化和助熔作用，而且保证所得镍铁产品具有较高的市场价值。
根据本发明的又一个实施例，含钙添加剂的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，根据本发明的一个具体实施例，含钙添加剂可以为选自氧化钙、碳酸钙和氢氧化钙中的至少之一。发明人发现，采用该类含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。
S200：将混合物料供给至成型装置中进行成型处理
该步骤中，将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团。发明人发现，通过将上述混合物料进行成型处理，得到具有一定机械强度的混合球团，可显著增加混合物料中提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和添加剂的接触面积，使得混合物料中的提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和添加剂充分接触，有利于提高混合球团在后续还原焙烧处理过程中还原效率，降低还原焙烧装置的能耗。需要说明的是，成型装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为圆盘造球机或对辊压球机。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对所得混合球团的粒径进行选择。
S300：将混合球团供给至还原焙烧装置中进行还原焙烧处理
该步骤中，将混合球团供给至还原焙烧装置中进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团。发明人发现，在混合球团进行还原焙烧处理时，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高后续所得镍铁合金产品的质量，另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质。需要说明的是，还原焙烧装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为转底炉。
根据本发明的一个实施例，还原焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原焙烧处理的温度可以为1300～1400摄氏度，时间可以为30～90min。发明人发现，若还原焙烧处理的温度过低或时间过短，则镍的还原反应进行的不充分，导致镍的回收率低；而若还原焙烧处理的温度过高或时间过长，则不仅浪费能量，也不能提高镍的回收指标，还可能使过量铁还原进最终产品，降低最终产品镍品位。
S400：将金属化球团供给至磨矿-磁选装置中进行磨矿和磁选处理
该步骤中，将金属化球团供给至磨矿-磁选装置中进行磨矿和磁选处理，以便得到低镍铁粉和第一尾渣。发明人发现，通过将金属化球团进行磨矿处理，可将金属化球团磨成便于磁选处理的颗粒物，经磁选后，可将颗粒物中的镍和铁磁选出来，留下第一尾渣，如此，可初步实现镍铁的回收。具体的，所得低镍铁粉中镍质量分数2～4％，铁质量分数40～60％。
S500：将低镍铁粉供给至熔分装置中进行熔分处理
该步骤中，将低镍铁粉供给至熔分装置中进行熔分处理，以便得到镍铁合金和第二尾渣。发明人发现，通过将磨矿-磁选所得的低镍铁粉进行熔分处理，可进一步将低镍铁粉中的尾渣除掉，得到更高品位的镍铁合金。具体的，镍铁合金中镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％。需要说明的是，熔分装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为燃气熔分炉。
根据本发明实施例的处理提钒尾渣和红土镍矿的方法，通过将提钒尾渣与红土镍矿、还原剂和含钙添加剂进行混合、成型、还原焙烧、磨矿磁选和熔分处理，一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以催化还原剂的气化，从而促进镍的还原；另一方面，提钒尾渣中的氧化钠和氧化钾可以作为还原焙烧处理过程中的助熔剂，同时氧化钠和氧化钾可以从橄榄石中置换出氧化镍(Na2O+2NiO·SiO2＝Na2O·SiO2+2NiO，K2O+2NiO·SiO2＝K2O·SiO2+2NiO)，使得氧化镍具有较高的活性，从而降低还原焙烧处理的温度，降低系统的能耗，并且可以进一步促进金属镍的还原；再一方面，含钙添加剂可进一步催化还原剂气化，促进镍的还原，提高镍的回收率，而且含钙添加剂可以作为助熔剂，提高含镍硅酸盐的反应活性，优化金属镍铁颗粒的聚集长大的条件，便于镍铁颗粒的回收，并有利于杂质的脱除，提高所得镍铁合金产品的质量。另外发明人通过大量实验意外发现，提钒尾渣中的铁可以明显促进红土镍矿中镍的回收，从而进一步提高镍铁产品的品质，使得镍铁合金中镍的含量不低于5.1wt％，铁的含量不低于90.3wt％，镍的回收率不低于90％。由此，采用该方法不仅有效解决了红土镍矿镍回收率低的问题，而且从根本上解决提钒尾渣利用率低和长期堆存的难题。
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
将提钒尾渣与红土镍矿、还原煤和氧化钙按照质量比50：100：10：5在强力混料中进行混合，得到混合物料，其中提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数为6.5wt％，红土镍矿中镍的含量为1.8wt％；然后将此混合物料送至圆盘造球机进行成型处理，得到混合球团；接着将此混合球团送至转底炉进行还原焙烧处理，还原焙烧处理的温度为1400摄氏度，时间为30min，得到金属化球团；然后将金属化球团水淬后进行磨矿-磁选处理，得到低镍铁粉和第一尾渣，其中低镍铁粉中镍的含量为4wt％，铁的含量为60wt％；最后将低镍铁粉送至燃气熔分炉中进行熔分处理，得到镍铁合金和第二尾渣，镍铁合金中镍的含量为8.7wt％，铁的含量为90.3wt％，镍的回收率达90％。
实施例2
将提钒尾渣与红土镍矿、还原煤和氧化钙按照质量比100：100：20：10在强力混料中进行混合，得到混合物料，其中提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数为7.0wt％，红土镍矿中镍的含量为1.92wt％；然后将此混合物料送至对辊压球机进行成型处理，得到混合球团；接着将此混合球团送至转底炉进行还原焙烧处理，还原焙烧处理的温度为1350摄氏度，时间为60min，得到金属化球团；然后将金属化球团水淬后进行磨矿-磁选处理，得到低镍铁粉和第一尾渣，其中低镍铁粉中镍的含量为3wt％，铁的含量为50wt％；最后将低镍铁粉送至燃气熔分炉中进行熔分处理，得到镍铁合金和第二尾渣，镍铁合金中镍的含量为7.7wt％，铁的含量为91.5wt％，镍的回收率达92％。
实施例3
将提钒尾渣与红土镍矿、还原煤和氧化钙按照质量比150：100：30：20在强力混料中进行混合，得到混合物料，其中提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数为7.5wt％，红土镍矿中镍的含量为2.0wt％；然后将此混合物料送至对辊压球机进行成型处理，得到混合球团；接着将此混合球团送至转底炉进行还原焙烧处理，还原焙烧处理的温度为1300摄氏度，时间为90min，得到金属化球团；然后将金属化球团水淬后进行磨矿-磁选处理，得到低镍铁粉和第一尾渣，其中低镍铁粉中镍的含量为2.2wt％，铁的含量为40wt％；最后将低镍铁粉送至燃气熔分炉中进行熔分处理，得到镍铁合金和第二尾渣，镍铁合金中镍的含量为5.1wt％，铁的含量为93.8wt％，镍的回收率达95％。
实施例4
将提钒尾渣与红土镍矿、还原煤和氧化钙按照质量比125：100：25：15在强力混料中进行混合，得到混合物料，其中提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数为8.0wt％，红土镍矿中镍的含量为2.02wt％；然后将此混合物料送至对辊压球机进行成型处理，得到混合球团；接着将此混合球团送至转底炉进行还原焙烧处理，还原焙烧处理的温度为1380摄氏度，时间为70min，得到金属化球团；然后将金属化球团水淬后进行磨矿-磁选处理，得到低镍铁粉和第一尾渣，其中低镍铁粉中镍的含量为3.2wt％，铁的含量为52.0wt％；最后将低镍铁粉送至燃气熔分炉中进行熔分处理，得到镍铁合金和第二尾渣，镍铁合金中镍的含量为6.0wt％，铁的含量为92.7wt％，镍的回收率达96％。
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。

Claims (10)

1.一种处理提钒尾渣和红土镍矿的系统，其特征在于，包括：
混合装置，所述混合装置具有提钒尾渣入口、红土镍矿入口、还原剂入口、含钙添加剂入口和混合物料出口；
成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
还原焙烧装置，所述还原焙烧装置具有混合球团入口和金属化球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；
磨矿-磁选装置，所述磨矿-磁选装置具有金属化球团入口、低镍铁粉出口和第一尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；
熔分装置，所述熔分装置具有低镍铁粉入口、镍铁合金出口和第二尾渣出口，所述低镍铁粉入口与所述低镍铁粉出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述成型装置为圆盘造球机或对辊压球机。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述还原焙烧装置为转底炉。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述熔分装置为燃气熔分炉。
5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的系统处理提钒尾渣和红土镍矿的方法，其特征在于，包括：
(1)将提钒尾渣、红土镍矿、还原剂和含钙添加剂供给至所述混合装置中进行混合处理，以便得到混合物料；
(2)将所述混合物料供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；
(3)将所述混合球团供给至所述还原焙烧装置中进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团；
(4)将所述金属化球团供给至所述磨矿-磁选装置中进行磨矿和磁选处理，以便得到低镍铁粉和第一尾渣；
(5)将所述低镍铁粉供给至所述熔分装置中进行熔分处理，以便得到镍铁合金和第二尾渣。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述提钒尾渣中氧化钠和氧化钾的总质量分数不低于6wt％。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述红土镍矿中镍的质量分数不低于1.8wt％。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述提钒尾渣与所述红土镍矿、所述还原剂、所述含钙添加剂的混合质量比为(50～150)：100：(10～30)：(5～20)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含钙添加剂为选自氧化钙、碳酸钙和氢氧化钙中的至少之一。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述还原焙烧处理的温度为1300～1400摄氏度，时间为30～90min。
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