CN107937731B - 一种红土镍矿预处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红土镍矿预处理方法及装置，属于冶金领域。一种红土镍矿预处理方法，步骤为：（1）配料混合：将红土镍矿与辅料按配比混合，得到混合物料；（2）湿料破碎：将混合物料输入破碎机，得到控制出料粒度≤80mm；（3）搅拌练泥：将破碎后的物料输入搅拌设备进行搅拌，得到搅拌物料；（4）干燥造球：将搅拌物料进入低温回转窑，得到干燥球团；（5）将干燥球团进行焙烧冶炼，即得。本发明将红土镍矿湿矿直接破碎，在造球前无须对原料进行干燥处理，在低温回转窑内一步同时完成干燥和造球过程，工艺流程简单，占地面积小，成本低，效率高。

Description

一种红土镍矿预处理方法及装置

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及红土镍矿冶炼镍铁工艺，具体涉及使用红土镍矿原料冶炼镍铁前红土镍矿预处理方法及装置。

背景技术

镍矿资源主要分为硫化镍矿和红土镍矿两大类，然而随着品位高、易开采的硫化镍矿资源日趋减少，红土镍矿的开发价值大大增加，在镍工业以及不锈钢产业的应用得到了大力推广。

随着经济发展对金属镍的需求加大，利用红土镍矿冶炼镍铁合金工艺得到了广泛的推广应用。目前红土镍矿冶炼镍铁合金的方法，主要是回转窑直接还原法( 大江山法)和回转窑-电炉还原熔炼工艺((RK-EF工艺)。大江山法工艺原理与直接还原铁工艺相似，过程主要包括红土镍矿干燥、破碎、配料、造球、焙烧-直接还原、水淬、破碎筛分、磁选等过程。氧化镍在回转窑内完成还原过程，生成金属颗粒通过重选和磁选实现渣铁分离。RKEF工艺过程主要包括干燥、破碎、配料、焙烧-预还原、电炉熔炼等过程。干燥过程部分去除矿石内游离水，以保证后续工序顺利进行；焙烧和预还原过程去除剩余游离水和结晶水，同时预热矿石和还原大部分金属；在电炉内完成全部还原实现渣铁分离。综上所述，这两种工艺原料都需经过干燥、破碎、筛分、配料、球团制备等预处理过程，使得原料满足进入回转窑焙烧的条件。鉴于此，现有工艺存在以下缺陷：（1）破碎和配料工序前需要先干燥，而原料经干燥后,生产输送过程中会产生大量粉尘，干燥和焙烧温度越高粉尘量越大，生产线环保问题突出。（2）球团制备需要强力压球机等专用设备，需要粘结剂以增加球团强度，保证造球效果，由于单台设备的处理量有限，通常需要投入大量小型设备以满足生产要求。

为了解决现有红土镍矿原料预处理车间所存在的占地大、设备杂、人员多、效率低、成本高等问题，本发明研发了使用红土镍矿原料冶炼镍铁时，冶炼环节前原料的预处理工艺及装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种红土镍矿预处理方法及装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种红土镍矿预处理方法，步骤为：

（1）配料混合：将红土镍矿与辅料按配比混合，得到混合物料；

（2）湿料破碎：将混合物料输入破碎机，得到控制出料粒度≤80mm；

（3）搅拌练泥：将破碎后的物料输入搅拌设备进行搅拌，得到搅拌物料；

（4）干燥造球：将搅拌物料进入低温回转窑，得到干燥球团；

（5）将干燥球团进行焙烧冶炼，即得。

进一步地，所述的红土镍矿的含镍量为0.8%-2.5%，含铁量为10%-50%，含水量为20%-45%，即本发明方法可以处理多种成分的红土镍矿，易于推广。

所述的辅料包括助熔剂、还原剂、添加剂、粘结剂中的一种或多种。

所述的助熔剂为碳酸钙、氧化钙、碳酸钠、氧化镁中一种或多种，为辅料总重量的3-20%；

所述的还原剂为焦炭或煤，为辅料总重量的3-15%；

所述的添加剂为氟化钙，为辅料总重量的2-1 0%；

所述的粘结剂膨润土或水玻璃，为辅料总重量的3-15%，为提高球料强度。

所述的出料粒度≤50mm目的粉料比例超过50%，搅拌物料的含水量为25-30%。

所述的低温回转窑的进口温度为300-800℃；热源有多种方案选择，比如生产线内其他设备（如高温回转窑或矿热炉）产生的废气、烟气等余热资源；或者各种形态的燃料，可以使用气体（如天然气、液化石油气、煤气等）、固体（煤粉）或液体燃料（如汽油、煤油、柴油等）；不同热源可以单独使用，也可以组合使用。

更进一步地，完成上述方法的红土镍矿预处理装置，包括给料机、破碎机、搅拌装置和低温回转窑；所述的给料机通过皮带输送机与破碎机连接，所述的破碎机为对辊式破碎机，对辊式破碎机的出料口下方设置皮带输送机，皮带输送机的末端设置在搅拌装置进料口的上方；所述的搅拌装置为串联安装的至少3台搅拌机；所述的搅拌机通过皮带输送机与低温回转窑连接。

所述的破碎机为双齿辊破碎机，双齿辊辊条交错布置，在齿辊下部出口安装刀头；解决物料含水量高、粘性大、破碎困难的问题；由于红土镍矿含水量大，粘性强，普通破碎机进料通道和破碎腔体内容易出现辊面粘料堆叠、堵塞卡死的情况，同时，原矿中大粒度石料硬度大，磨损件使用寿命很，因此湿料直接破碎时，设备故障率高，难以长时间稳定运行；本发明所使用的破碎机使用推头强制推送给料，通过控制速度严格控制给料量，定量给料，双齿辊辊条交错布置，辊条在转动中刮动间隙内粘结的粘性物料，实现第一步清理，在齿辊下部出口安装刀头，连续切削辊筒外表面，刮除粘结物料，第二步清理，刀头使用耐磨性强的硬质合金刀头以延长使用寿命。

所述的搅拌机上方设置喷淋水管和雾化喷嘴，调整不同练泥阶段下物料内的含水量，改善练泥强度和泥料塑性。

所述的搅拌机连接气力输送系统，加入除尘灰与原料混合搅拌，实现除尘灰回收利用。

所述的搅拌设备为串联布置的多台双轴加湿搅拌；原料通过多级多次搅拌完成练泥过程，以泥料形式挤出送入皮带输送；利用红土镍矿体积密度大、多孔且吸水性好、原矿含水量高、成型性能好等特性，控制辅料配比，确保搅拌练泥环节后泥料的均匀性、细度和可塑性等各项指标符合要求。搅拌系统通过调整各台搅拌机水量、转速、叶片角度、搅拌时间等运行参数，设计与物料特性的匹配的运行工况。在混匀、搅拌、挤出再搅拌的过程中，持续提高物料结构的均匀性和致密度，减小泥料气孔率，提高塑性指标，直至能满足成型和干燥强度的需要。

所述的低温回转窑温度内径2-5米，长度20-40米，其中窑内壁均匀分布高15-30cm、长20-40cm的钢质扬料板，扬料板间距20-50cm，相同间隔沿轴向交错布置，其中靠近窑入口和出口区域扬料板高度为10-15cm，中间区域高度为15-30cm，在出口附近的扬料板设置带斜度（贴近窑体旋转方向），以加快球料送出速度。扬料板将泥料分割成小块，泥料受热烘干的同时不断滚动成球，控制回转窑转速和温度分布，保证物料在回转窑出口时温度、湿度、粒度、强度等各项指标符合要求。

本法工艺过程中，物料粒度控制小于50目的粉料比例超过50%，控制搅拌后混合泥料的含水量在25-30%之间，具备优良的可塑性能；在后续干燥收缩过程中，球团含水量逐渐下降，含水率低于15%时得到半硬塑性料，在8-15%时得到半干成型料，干燥球团粒度在10mm-20mm之间的控制在85%以上，0.5米落下强度可达4.5次。经本发明方法预处理的红土镍矿，可以使用大江山法，将球团送入回高温转窑直接还原，焙烧料通过水淬、磁选等过程获得粒状镍铁，或者使用RKEF法，球团经过转窑或竖炉焙烧，完成烧结和预还原过程，焙烧料热装或冷装送入矿热炉冶炼，获得镍铁成品。

本发明将含水较高的红土镍矿湿矿或与按比例添加辅料后配置含水较高的混合料，不经干燥处理，使用对辊式破碎机实现湿料直接破碎，尤其适用于对水分超过30%的红土镍矿原矿进行预处理，利用原矿水分高和粘性大的特点，送入强力搅拌设备进行多级搅拌，完成练泥过程；也可先将红土镍矿原矿破碎，然后将还原剂、助熔剂、添加剂、除尘灰等辅料在搅拌环节前加入，在搅拌机内实现配料混匀过程；将搅拌泥料送入低温回转窑，在窑内烘干的同时完成球团制备过程，干燥效果好，造球强度高，有利于下一步冶炼过程；制成球团在后续工艺中可进入高温回转窑焙烧或进入矿热炉冶炼，得到镍铁产品。

与现有技术相比，本发明将红土镍矿湿矿直接破碎，在造球前无须对原料进行干燥处理，在低温回转窑内一步同时完成干燥和造球过程，工艺流程简单，占地面积小，成本低，效率高。

附图说明

图1为本发明方法的流程框图；

图2为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种红土镍矿预处理方法，工艺流程如图1所示，具体步骤为：

(1)菲律宾低镍高铁红土镍矿( 平均含镍1.29%，铁27.5%，水分39%），与还原剂精煤（固定碳含量59.5%，灰分12%，挥发分38.5%，水分7.2%，粒度小于5mm）按重量比1:5%配置，不添加助熔剂和添加剂，在原料堆场内制成混合物料。

(2)混合物料由铲车送入对辊破碎机进料口，进料口尺寸600×1000mm，最大进料粒度600×600 mm，出料口尺寸可调，控制小于50mm。

(3)破碎物料通过皮带送入搅拌机缓冲仓，由螺旋给料机依次送入一级搅拌机、二级搅拌机，完成搅拌练泥过程。在一级搅拌机螺旋上方设置一寸水管制作的简易喷淋系统，通过调整入料量、喷水量、螺旋转速控制练泥效果。在一级搅拌机进料口前段设除尘灰缓冲仓，由小型螺旋给料机将除尘灰匀速送入搅拌机内与破碎物料混合。

(4)搅拌机出口泥料通过皮带送入3×30m( 直径×长度)低温回转窑内，回转窑利用下游3.6×72m高温回转窑产生的烟气余热烘干原料。

(5)烘干窑后端设布袋除尘器，吸附的除尘灰由气力输灰系统送至一级搅拌机前置除尘灰缓冲仓内。

(6)烘干窑出口产生的干燥球团由皮带输送至球团堆场储存。

(7)球团送入高温回转窑，使用大江山法工艺直接还原生产粒状镍铁。

完成上述方法的红土镍矿预处理装置的结构示意图如图2所示，包括给料机1、破碎机2、搅拌装置3和低温回转窑4；所述的给料机1通过皮带输送机与破碎机2连接，所述的破碎机2为对辊式破碎机，对辊式破碎机的出料口下方设置皮带输送机，皮带输送机的末端设置在搅拌装置3进料口的上方；所述的搅拌装置3为串联安装的至少3台搅拌机；所述的搅拌机通过皮带输送机与低温回转窑4连接。

其中破碎机2为双齿辊破碎机，双齿辊辊条交错布置，在齿辊下部出口安装刀头；搅拌装置3上方设置喷淋水管和雾化喷嘴，搅拌装置连接气力输送系统；所述的搅拌设备为串联布置的多台双轴加湿搅拌；低温回转窑4温度内径2-5米，长度20-40米，其中窑内壁均匀分布高15-30cm、长20-40cm的钢质扬料板，扬料板间距20-50cm，相同间隔沿轴向交错布置，其中靠近窑入口和出口区域扬料板高度为10-15cm，中间区域高度为15-30cm，在出口附近的扬料板设置带斜度（贴近窑体旋转方向），以加快球料送出速度。

实施例2

一种红土镍矿预处理方法，工艺流程如图1所示，具体步骤为：

(1) 印尼高镍低铁红土镍矿( 平均含镍1.87%，铁14.5%，水分36%）由铲车送入对辊破碎机进料口，进料口尺寸600×1000mm，最大进料粒度600×600 mm，出料口尺寸可调，控制小于50mm。

(2)破碎物料通过皮带送入搅拌机缓冲仓，从缓冲仓进入搅拌机时，同时按给定配比加入其它辅料。还原剂使用冶金焦粉（固定碳含量79%，灰分8%，挥发分13%，水分4%，粒度小于5mm）按红土矿重量3%配置；助熔剂为石灰石粉（氧化钙含量52%）按红土矿重量5%配置；添加剂为萤石（氟化钙含量93%）按红土矿重量5%配置；除尘灰按红土矿重量7%配置，物料在搅拌过程中实现混匀。

(3)混合物料依次进入入一级搅拌机、二级搅拌机、三级搅拌机，完成搅拌练泥过程。在一级、二级搅拌机螺旋上方分别设置一寸水管制作的简易喷淋系统，通过调整入料量、喷水量、螺旋转速控制练泥效果。

(4)搅拌机出口泥料通过皮带送入3.5×40m低温回转窑内，利用下游30000KVA矿热炉烟气余热烘干物料。

(5)烘干窑后端设旋风除尘器和水膜除尘器，旋风除尘吸附的除尘灰由气力输灰系统送至一级搅拌机前置除尘灰缓冲仓内。水膜除尘器吸附的除尘灰直接送回原料堆场。

(6)烘干窑出口产生的干燥球团由皮带输送至球团堆场储存。

(7)球团送入5X100m回转窑进行高温焙烧，焙烧料热装送入30000KVA矿热炉，使用RKEF工艺获得镍铁。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (1)

1.一种利用红土镍矿预处理装置对红土镍矿预处理方法，其特征在于，

（1）配料混合：将红土镍矿与辅料按配比混合，得到混合物料；

（2）湿料破碎：将混合物料输入破碎机，得到控制出料粒度≤80mm；

（3）搅拌练泥：将破碎后的物料输入搅拌设备进行搅拌，得到搅拌物料；

（4）干燥造球：将搅拌物料进入低温回转窑，得到干燥球团；

（5）将干燥球团进行焙烧冶炼，即得；

所述的红土镍矿的含镍量为0.8%-2.5%，含铁量为10%-50%；所述的辅料包括助熔剂、还原剂、添加剂、粘结剂中的一种或多种；所述的助熔剂为碳酸钙、氧化钙、碳酸钠、氧化镁中一种或多种，为辅料总重量的3-20%；所述的还原剂为焦炭或煤，为辅料总重量的3-15%；所述的添加剂为氟化钙，为辅料总重量的2-10%；所述的粘结剂膨润土或水玻璃，为辅料总重量的3-15%；所述的低温回转窑的进口温度为300-800℃；

其中红土镍矿预处理装置包括给料机、破碎机、搅拌装置和低温回转窑；所述的给料机通过皮带输送机与破碎机连接；所述的破碎机为双齿辊破碎机，双齿辊辊条交错布置，在齿辊下部出口安装刀头，破碎机的出料口下方设置皮带输送机，皮带输送机的末端设置在搅拌装置进料口的上方；

所述的搅拌装置连接气力输送系统，搅拌装置上方设置喷淋水管和雾化喷嘴，所述的搅拌装置为串联安装的至少3台双轴加湿搅拌机；所述的搅拌机通过皮带输送机与低温回转窑连接，所述的低温回转窑内径2-5米，长度20-40米，其中窑内壁均匀分布长20-40cm的钢质扬料板，扬料板间距20-50cm，相同间隔沿轴向交错布置，其中靠近窑入口和出口区域扬料板高度为10-15cm，中间区域高度为15-30cm，在出口附近的扬料板设置带斜度。

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