CN107254563B - 强化中高镁型红土镍矿直接还原的复合添加剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种强化高镁型红土镍矿直接还原的复合添加剂及其应用，复合添加剂包括25wt%～35wt%脱硫石膏、20wt%～30wt%碳酸钠、10wt%～15wt%腐殖酸钠、10wt%～15wt%聚丙烯酰胺、5wt%～10wt%煤粉、5wt%～10wt%氧化钙和1wt%～5wt%铁精粉。本发明的复合添加剂可从高镁型中低品位红土镍矿中制取高镍精矿，可应用于高镁型红土镍矿直接还原，其应用方法为：将红土镍矿和复合添加剂混合，造球得到生球；将生球干燥，使生球固结成强度超过300N/个的干燥球；将干燥球进入回转窑，加入还原煤进行分段还原得到还原产品；将还原产品水淬急冷后，破碎球磨、湿式磁选得到高镍铁精矿。

Description

强化中高镁型红土镍矿直接还原的复合添加剂及其应用
技术领域
本发明涉及冶金及材料科学技术领域，具体来说，涉及一种强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂及其应用。
背景技术
世界不锈钢消费量的不断增大，使人们对镍的需求程度逐年加深。随着硫化镍矿的可利用资源逐渐消耗殆尽，对于占全球镍资源总量约为72%的红土镍矿的有效利用成为亟需解决的问题。基于现存的理论研究，红土镍矿根据原料特点主要分为两类处理工艺。由于在低品位的褐铁矿型红土镍矿（高铁、低镁、低镍）中，镍主要富存于针铁矿且结晶水较多，从理论和经济角度考虑，较火法冶金工艺更适合用湿法冶金工艺处理。而在高品位的腐殖土型红土镍矿（低铁、高镁、高镍）中，镍主要以类质同象的形式取代镁和铁，富存于镁铁橄榄石物相中，较湿式冶金工艺酸耗量大的特点，用火法冶金工艺处理更经济合理。
已探明世界红土镍矿镍金属储量1.6亿吨，主要分布在热带地区，且国外高品位红土镍矿资源已大部分被日本和欧美等公司控制。我国主要以进口菲律宾和印度尼西亚的中低品位红土镍矿为主，但其中的70％为低品位红土镍矿（含镍低于1.4%）。随着2014年印尼“禁限令”的颁布，使我国红土镍矿的进口渠道更加受到限制。所以近几年，专家学者结合中国以火法冶金为主的现状为基础，对于中低品位红土镍矿的生产工艺与合理经济化利用进行了大量的研究。目前主要的火法冶金工艺有：回转窑-电炉工艺（RKEF）、烧结-高炉工艺、回转窑直接还原-磁选工艺，以及竖炉-电炉法、转底炉-熔分炉法等应用范围较小的工艺等。其中，回转窑直接还原-磁选工艺在由于其具有镍铁品质优秀、生产成本低和环境污染小等优点，近几年发展非常迅速，对其理论研究和工艺优化也成为专家学者研究的热点。对于采用以固体煤基为还原介质的回转窑直接还原-磁选法处理红土镍矿，其原料的干燥、预热、还原焙烧、焙烧矿出窑处理、干湿式磁选等工艺流程都被进行了优化，如中国专利（CN105463147A、CN 105603214A、CN 104032058A）等。对于回转窑易结圈、还原温度高、镍铁选择性还原效果差、镍铁回收率低等的技术难题，多以添加不同种类的复合粘结剂为主，如中国专利（CN 103526026A、CN 103526046A、CN 102643976A）等。但是，随着红土镍矿资源的开采程度日益加深，一些具有低铁、低镍、高镁型的中低品位红土镍矿越来越多，由于其原料具有镁含量高、含镍矿物紧密共生，嵌布粒度微细，镍铁分布稀散不均等特点，在回转窑直接还原-磁选工艺处理此类红土镍矿的流程中，会出现还原温度过高、球团粉化率高、结圈严重、选择性还原效果差、镍铁晶粒长大不充分导致较难磁选等难题亟待解决，且现有的复合添加剂专利技术在处理高镁型中低品位红土镍矿时不足以解决上述问题，也说明了添加剂在强化红土镍矿直接还原工艺流程中，对不同类型的红土镍矿原料依然存在选择性。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明以回转窑直接还原-磁选法为工艺基础，开发一种强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，可以从高镁型中低品位红土镍矿中制取高镍精矿，为强化电炉冶炼镍铁合金提供优质原料。上述高镁型中低品位红土镍矿具有镍、铁品位低，氧化镁含量高，含镍矿物紧密共生，嵌布粒度微细，镍铁分布稀散不均的特点。同时，还提供了一种使用上述复合添加剂在直接还原-磁选过程中处理高镁型中低品位红土镍矿的方法。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括25wt%～35wt%脱硫石膏、20wt%～30wt%碳酸钠、10wt%～15wt%腐殖酸钠、10wt%～15wt%聚丙烯酰胺、5wt%～10wt%煤粉、5wt%～10wt%氧化钙、1wt%～5wt%铁精粉。
上述的复合添加剂，优选的，所述复合添加剂包括30wt%～35wt%脱硫石膏、20wt%～25wt%碳酸钠、13wt%～15wt%腐殖酸钠、10wt%～13wt%聚丙烯酰胺、5wt%～7wt%煤粉、5wt%～8wt%氧化钙、3wt%～5wt%铁精粉。
上述的复合添加剂，优选的，所述复合添加剂包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、10wt%聚丙烯酰胺、7wt%煤粉、8wt%氧化钙、5wt%铁精粉。
一种上述复合添加剂在高镁型红土镍矿直接还原过程中的应用，所述应用方法包括以下步骤：
S1、将红土镍矿和复合添加剂混合，造球得到生球；
S2、将所述生球干燥，使生球固结成强度超过300N/个的干燥球；
S3、将所述干燥球进入回转窑，加入还原煤进行分段还原得到还原产品；
S4、将所述还原产品水淬急冷后，破碎球磨、湿式磁选得到高镍铁精矿。
上述的应用，优选的，所述S1步骤中，所述红土镍矿先进行预处理，所述预处理的方法为：将红土镍矿至水分含量10%～15%，破碎至粒径小于1mm，再经过高压辊磨磨细至粒径小于0.074mm，比表面积不低于2200cm2/g。
上述的应用，优选的，所述S1步骤中，所述复合添加剂的添加量为红土镍矿质量的20wt%～25wt%；所述生球的粒径为8mm～12mm。
上述的应用，优选的，所述S1步骤中，所述造球的具体步骤为：使用圆盘造球机造球，生球的水分为20%～25%，成球时间为9 min～11min，生球紧密时间为2min。
上述的应用，优选的，所述S2步骤中，所述生球干燥的具体步骤为：采用链篦机在干燥温度300℃～400℃进行干燥15min～20min，并同时通入含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结。
上述的应用，优选的，所述S3步骤中，所述还原煤为6mm～12mm粒煤；所述粒煤与所述干燥球的质量比为0.6～0.8；
和/或，所述分段还原的具体步骤为：添加40wt%还原煤在950℃～1100℃下预还原30min～40min；继续添加60wt%的还原煤，在1200℃～1300℃下深还原40min～80min。
上述的应用，优选的，所述S4步骤具体为：
S4-1、将还原产品水淬急冷后，破碎至粒径小于1mm；
S4-2、在液固比为1∶1下球磨20min～40min。
通过上述直接还原-磁选流程，可以从镍品位1 wt%～1.5wt%的高镁型中低品位红土镍矿得到镍品位为5 wt%～7.5wt%的精矿，镍的总回收率为88%～95%。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明提供了一种强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括脱硫石膏、碳酸钠、腐殖酸钠、聚丙烯酰胺、煤粉、氧化钙和铁精粉。其中聚丙烯酰胺为有机粘结剂，可以强化生球的成球性能，腐植酸钠为无机粘结剂，可以强化生球在高温还原中的球团机械强度。氧化钙不仅在通入含CO2的余热废气时发生碳酸化固结，作为辅热干燥和强化生球氧护固结强度，减少在回转窑的动态机械滚动过程中的球团高温粉化率，改善回转窑结圈问题，而且可以降低红土镍矿直接还原温度，增加液相量，强化镍铁富集，增加回转窑耐火材料的使用寿命。碳酸钠可以破坏高镁型红土镍矿中镁铁橄榄石的晶格结构，强化镍铁相与脉石矿物解离，内配碳粉不仅可以强化还原，而且碳粉的消耗会在球团内留下微细孔洞，生成的CO会在微细孔洞中产生弱还原气氛，由于镍氧化物比铁氧化物在较低CO浓度下更易被还原，实现镍铁的选择性还原；脱硫石膏含有的硫、钙、氯元素可以强化镍铁晶粒长大，辅以铁精粉作为晶种，强化镍铁晶粒富集和磁选。
（2）本发明提供了一种复合添加剂在红土镍矿还原中的应用，高镁型中低品位红土镍矿具有镍（低于1.6%）、铁（低于20%）品位低，氧化镁（高于20%）含量高，含镍矿物紧密共生，嵌布粒度微细，镍铁分布稀散不均的特点，不能采用常规的选矿方法进行有效的镍铁分选与富集，且镍主要以类质同象的方式取代镁和铁，富存于镁铁橄榄石物相中，氧化镁含量高，也增加了红土镍矿直接还原的温度要求，不利于镍铁选择性还原，很难通过常规的回转窑直接还原-磁选工艺制备出高镍含量的镍铁精矿。本发明以高镁型中低品位红土镍矿为原料，以回转窑直接还原-磁选法为工艺基础，开发一种强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的多功能复合添加剂，从高镁型中低品位红土镍矿中制取高镍精矿，为强化电炉冶炼镍铁合金提供优质原料。相比不添加复合添加剂时，高镁型中低品位红土镍矿直接还原磁选得到的产品中镍回收率提高10个百分点以上，铁回收率提高5个百分点以上，铁、镍品位分别提高25%和30%以上，而还原焙烧温度可降低100℃～250℃。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为高镁型红土镍矿直接还原流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。其中本发明采用的红土镍矿参见表1。
表1：红土镍矿的成分表
命名 TFe TNi MgO SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
红土镍矿1 16.31 1.29 23.57 33.28 1.74 0.36 0.89
红土镍矿2 18.39 1.17 20.18 31.04 2.49 0.52 1.14
红土镍矿3 23.16 1.42 17.65 27.74 4.05 0.50 1.68
实施例1
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括35wt%脱硫石膏、20wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、10wt%聚丙烯酰胺、10wt%煤粉、5wt%氧化钙、5wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿1为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿1烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿1颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿1与占红土镍矿1质量20%的复合添加剂充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度380℃，干燥时间15min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度353N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1280℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（7）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率24.4%，含镍5.1%，含铁82.9%，镍回收率88%。
实施例2
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、10wt%聚丙烯酰胺、10wt%煤粉、5wt%氧化钙、5wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿1为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿1烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿1颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿1与占红土镍矿1质量20%的复合添加剂充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用，圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度380℃，干燥时间15min，并同时通入含350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度353N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1280℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（7）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率22.4%，含镍5.9%，含铁87.2%，镍回收率92%。
实施例3
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括25wt%脱硫石膏、30wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、10wt%聚丙烯酰胺、10wt%煤粉、5wt%氧化钙、5wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿1为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿1烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿1颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿1与占红土镍矿1质量20%的复合添加剂充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用，圆盘造球机造成球，得到8～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度380℃，干燥时间15min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度353N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1280℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（7）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率21.2%，含镍6.1%，含铁88.2%，镍回收率89%。
实施例4
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、15wt%聚丙烯酰胺、5wt%煤粉、5wt%氧化钙、5wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿2为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿2烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿2颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿2与占红土镍矿2质量20%的复合添加剂充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用，圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度350℃，干燥时间17min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度339N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1250℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（7）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率27.3%，含镍6.0%，含铁87.2%，镍回收率90%。
实施例5
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、15wt%聚丙烯酰胺、7wt%煤粉、5wt%氧化钙、3wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿2为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿2烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿2颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿2与占红土镍矿2质量20%的复合添加剂并充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用，圆盘造球机造成球，得到8～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度350℃，干燥时间17min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度339N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1250℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（7）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率25.7%，含镍6.3%，含铁86.5%，镍回收率92%。
实施例6
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、15wt%聚丙烯酰胺、9wt%煤粉、5wt%氧化钙、1wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿2为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿2烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿2颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿2与占红土镍矿2质量20%的复合添加剂充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用，圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度350℃，干燥时间17min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度339N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1250℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（7）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率24.1%，含镍6.5%，含铁87.7%，镍回收率89%。
实施例7
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、15wt%聚丙烯酰胺、7wt%煤粉、5wt%氧化钙、3wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿3为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿3烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿3颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿3与占红土镍矿3质量20%的复合添加剂充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用，圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分21%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度400℃，干燥时间20min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度397N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1050℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1300℃，还原时间80min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为40min。
（7）湿式磁选：将矿浆在1000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率21.3%，含镍7.3%，含铁86.1 %，镍回收率94%。
实施例8
一种本发明的强化高镁型中低品位红土镍矿直接还原的复合添加剂，包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、20wt%聚丙烯酰胺、7wt%煤粉、0wt%氧化钙、3wt%铁精粉。
一种本发明的复合添加剂在红土镍矿直接还原中的应用，以表1中的红土镍矿3为还原对象，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿3烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿3颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）混匀：将预处理后的红土镍矿3与占红土镍矿3质量25%的复合添加剂并充分混合得到混合物。
（3）造球：将步骤（2）中的混合物用，圆盘造球机造成球，得到8～12mm生球。生球的水分21%，造球时间10min，紧密2min。
（4）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度400℃，干燥时间20min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度397N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1050℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1260℃，还原时间80min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（5）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（6）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为40min。
（7）湿式磁选：将矿浆在1000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本实施例中高镍精矿产率24.2%，含镍5.7%，含铁82.2 %，镍回收率87%。
对比例1
以表1中的红土镍矿1为还原对象进行直接还原实验，不添加任何添加剂，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿1烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿1颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）造球：将步骤（1）中预处理的红土镍矿用圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（3）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度380℃，干燥时间15min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度353N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1320℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（4）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（5）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（6）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本对比例中高镍精矿产率26.7%，含镍4.4%，含铁77.2%，镍回收率78%。
对比例2
以表1中的红土镍矿2为还原对象进行直接还原实验，不添加任何添加剂，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿2烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿2颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）造球：将步骤（1）中预还原的红土镍矿用圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分22%，造球时间10min，紧密2min。
（3）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度350℃，干燥时间17min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度339N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12 mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1000℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1350℃，还原时间60min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（4）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（5）磨矿：继续球磨至80%～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为30min。
（6）湿式磁选：将矿浆在2000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本对比例中高镍精矿产率29.3%，含镍4.9%，含铁78.2%，镍回收率78%。
对比例3
以表1中的红土镍矿3为还原对象进行直接还原实验，不添加任何添加剂，其应用方法包括以下步骤：
（1）预处理：将红土镍矿3烘干至水分含量12%，然后进行破碎，使红土镍矿3颗粒中100%的颗粒粒径小于1mm，然后经过高压辊磨处理，使90%的颗粒粒径小于0.074mm。
（2）造球：将步骤（1）中预还原的红土镍矿用圆盘造球机造成球，得到8mm～12mm生球。生球的水分21%，造球时间10min，紧密2min。
（3）链篦机-回转窑直接还原：将生球在链篦机上进行干燥，预热温度400℃，干燥时间20min，并同时通入350℃～400℃含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结，得到干燥球。干燥球平均抗压强度397N。将干燥球进入回转窑内还原，加入粒径为6mm～12mm的还原煤进行分段还原得到还原产品。还原煤与干燥球的质量比为0.8。
分段还原具体步骤为：首段直接预还原温度1050℃，还原时间30min，外配还原煤加入量占总量的40%，后段直接深还原温度1350℃，还原时间80min，外配还原煤加入量占总量的60%。
（4）破碎：将还原产品出窑后进行水淬急冷，然后破碎至100%的颗粒粒径小于1mm。
（5）磨矿：继续球磨至80～85%的颗粒粒径小于0.074mm，得到矿浆。球磨过程中磨矿的液固比为1∶1，磨矿时间为40min。
（6）湿式磁选：将矿浆在1000Gs磁场强度下，进行湿式磁选分离出高镍铁精矿。
本对比例中高镍精矿产率23.8%，含镍4.6%，含铁77.3 %，镍回收率76%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种强化高镁型红土镍矿直接还原的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂包括25wt%～35wt%脱硫石膏、20wt%～30wt%碳酸钠、10wt%～15wt%腐殖酸钠、10wt%～15wt%聚丙烯酰胺、5wt%～10wt%煤粉、5wt%～10wt%氧化钙和1wt%～5wt%铁精粉。
2.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂包括30wt%～35wt%脱硫石膏、20wt%～25wt%碳酸钠、13wt%～15wt%腐殖酸钠、10wt%～13wt%聚丙烯酰胺、5wt%～7wt%煤粉、5wt%～8wt%氧化钙、3wt%～5wt%铁精粉。
3.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂包括30wt%脱硫石膏、25wt%碳酸钠、15wt%腐殖酸钠、10wt%聚丙烯酰胺、7wt%煤粉、8wt%氧化钙、5wt%铁精粉。
4.一种权利要求1至3中任一项所述复合添加剂在高镁型红土镍矿直接还原过程中的应用，其特征在于，所述应用方法包括以下步骤：
S1、将红土镍矿和复合添加剂混合，造球得到生球；
S2、将所述生球干燥，使生球固结成强度超过300N/个的干燥球；
S3、将所述干燥球进入回转窑，加入还原煤进行分段还原得到还原产品；
S4、将所述还原产品水淬急冷后，破碎球磨、湿式磁选得到高镍铁精矿。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述S1步骤中，所述红土镍矿先进行预处理，所述预处理的方法为：将红土镍矿干燥至水分含量10%～15%，破碎至粒径小于1mm，再经过高压辊磨磨细至粒径小于0.074mm，比表面积不低于2200cm2/g。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述S1步骤中，所述复合添加剂的添加量为20wt%～25wt%；所述生球的粒径为8mm～12mm。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述S1步骤中，所述造球的具体步骤为：使用圆盘造球机造球，生球的水分为20%～25%，成球时间为9min～11min，生球紧密时间为2min。
8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述S2步骤中，所述生球干燥的具体步骤为：采用链篦机或链板机在干燥温度300℃～400℃进行干燥15min～20min，并同时通入含CO2的余热废气作为辅热干燥和强化生球固结。
9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述S3步骤中，所述还原煤为6mm～12mm粒煤；所述粒煤与所述干燥球的质量比为0.6～0.8；
和/或，所述分段还原的具体步骤为：添加40wt%还原煤在950℃～1100℃下预还原30min～40min；继续添加60wt%的还原煤，在1200℃～1300℃下深还原40min～80min。
10.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述S4步骤具体为：
S4-1、将还原产品水淬急冷后，破碎至粒径小于1mm；
S4-2、在液固比为1∶1下球磨20min～40min。
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