CN110106368A - 一种红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法 - Google Patents

一种红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法 Download PDF

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Abstract

一种红土镍矿间接加热复合焙烧‑浮选富集镍钴的方法，包括如下操作步骤：1)间接加热复合焙烧：将球团矿给入间接加热焙烧炉，在900～1100℃温度下焙烧，反应时间30～90min；2)焙砂冷却和磨矿：将步骤1)得到的焙砂球冷却至小于200℃，然后进行湿式磨矿和分级，使粒度小于200目；3)浮选富集镍和钴：将步骤2)得到的分级产品加药搅拌，采用开路或闭路浮选工艺富集镍和钴；4)烟气处理与利用：炉膛烟气有益组分可有效回收利用，火道烟气余热可充分利用。本发明采用间接加热复合焙烧‑浮选工艺，可有效控制红土镍矿氯化离析反应所需的反应气氛，余热利用充分，氯化剂消耗量低，可实现红土镍矿高效、经济、环保、规模化开发利用。

Description

一种红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体涉及一种红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法。
背景技术
随着硫化镍矿资源的日渐枯竭，约占世界陆地镍储量70％的红土镍矿资源的地位日益上升。对于红土镍矿的处理，研究较多的冶炼方法包括：回转窑预还原-电炉熔炼法(RKEF)；烧结-鼓风炉硫化熔炼法；烧结-高炉还原熔炼法；半熔融还原焙烧-磁选法；还原焙烧-氨浸法；氯化离析-磁选法；高压酸浸法；常压酸浸法；硫酸堆浸法等。常规的红土镍矿火法处理和湿法处理工艺，均是针对高镍低铁的红土镍矿(含镍大于2％，含铁低于20％)，对于低镍高铁的红土镍矿(含镍1.0％～2.0％，含铁25％～45％)，没有找到有效的利用方法，造成资源浪费。即便是获得工业应用的RKEF法，也存在能耗高、流程长、成本高、环保问题突出等问题。
近年来，针对红土镍矿的高效利用，研究热点多集中于以氯化离析为基础的方法。“从氧化镍矿硅酸镍矿中回收镍钴的方法”(申请号：200610010774.8)、“一种从低品位红土镍矿高效富集镍钴的方法”(申请号：200910042889.9)“一种从镍红土矿富集镍钴的氯化离析方法”(申请号：201010540470.9)、“一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法”(申请号：201210098480.0)、“红土镍矿氯盐焙烧提取镍钴的方法”(申请号：201410151645.5)等一批发明专利，阐述了以氯化离析为基础使之适应从红土镍矿中回收镍钴的工艺方法，实验室试验显示均能有效从红土镍矿中富集镍和钴，有的专利提出了改进生产工艺的技术措施，即采用预热后的富氧空气或工业氧气作为助燃气体进行直接加热和保温，但目前未见用于生产的报道。
采用直接加热的氯化离析工艺并结合选矿工艺，在实验室可以有效从红土镍矿中回收镍和钴，，其关键在于氯化离析的气氛可以有效控制，但在以回转窑为基础的更大规模的氯化离析焙烧试验或工业生产中，实现这种气氛的控制难度极大，这是影响氯化离析工艺工业化应用的关键因素之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，它采用间接加热复合焙烧-浮选工艺，可有效控制红土镍矿氯化离析所需的反应气氛，余热利用充分，氯化剂消耗量低，可实现红土镍矿高效、经济、环保、规模化开发利用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，包括如下操作步骤：
1)间接加热复合焙烧：将温度小于400℃的球团矿给入间接加热焙烧炉，在900～1100℃温度下焙烧，反应时间30～90min；
2)焙砂冷却和磨矿：将步骤1)得到的焙砂球却至小于200℃，然后进行湿式磨矿和分级，使粒度小于200目；
3)浮选富集镍和钴：将步骤2)得到的分级产品加药搅拌，采用开路或闭路浮选工艺富集镍和钴；
4)烟气处理与利用：所述步骤1)中焙烧炉火道内燃料燃烧产生的火道烟气，供给余热发电系统或用于物料干燥；焙烧炉炉膛内物料反应及挥发产生的炉膛烟气经冷凝和吸收处理，进行有益成分回收利用。
本发明进一步的技术方案为：所述步骤4)中所得盐酸和含氯化钙溶液分别返回浮选系统和球团矿制备系统使用，烟气有益组分可有效回收利用，烟气余热可充分利用。
进一步，所述步骤1)中球团矿配比为：还原剂焦粉为球团矿质量的1％～8％或煤粉为球团矿质量的3％～13％，氯化剂为球团矿质量的10％～20％，焙烧助剂为含铜矿物、铜盐、硫酸盐中的一种或多种，用量为球团矿质量的0.01％～5％；所述含铜矿物为黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石中的一种或几种；所述铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、氯化亚铜中的一种或几种；所述硫酸盐为硫酸钡、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠中的一种或几种。
进一步，所述步骤3)中采用开路浮选或闭路浮选工艺富集镍和钴时的添加调整剂1000～6000g/t，活化剂0～1000g/t，捕收剂500～1500g/t，起泡剂100～300g/t。
进一步，所述调整剂为硫酸、盐酸、硝酸、石灰、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种；所述活化剂为硫化钠、硫氢化钠中的一种；所述捕收剂为乙黄药、丁黄药、戊黄药、Y89黄药、25号黑药、丁胺黑药、Z-200药剂中的一种或多种；起泡剂为2#号油、MIBC中的一种。
进一步，其特征在于，所述步骤3)中开路浮选和闭路浮选工艺均包括一次粗选、不多于三次精选、不多于三次扫选；当采用闭路浮选工艺时，其中的精选中矿和扫选中矿顺序返回或集中再选后返回。
进一步，所述步骤1)中加热热源为煤气、天然气、重油或其它满足焙烧温度的燃料中的一种。
进一步，所述步骤1)中的间接加热焙烧炉包括炉膛、炉膛外部的保温层、炉膛下部固接的冷却水套、冷却水套下部固接的排料装置和支架，所述炉膛和保温层均设置在支架上方，保温层由硅藻土保温砖砌筑而成，炉膛由外层的耐火粘土砖和内层的硅砖砌筑而成，所述炉膛上部设有给料斗，炉膛内设有炉膛排烟通道、火道排烟通道、若干个烧嘴和若干个火道挡板，炉膛内的烟气从炉膛排烟通道排出，炉膛两侧设有加热火道，火道内的烟气从火道排烟通道排出，燃料经烧嘴在火道内燃烧，所产生的热量通过炉膛的炉壁传递给球团矿。
进一步，若干个所述火道挡板左右间隔排列，形成波浪形火焰通道，若干个所述烧嘴位于一侧的炉膛的炉壁上，并位于两个相邻火道挡板之间；所述间接加热焙烧炉包括逆流型和顺流型，所述逆流型间接加热焙烧炉物料向下移动，热量自下而上迂回运动，火道烟气从上方的火道排烟通道排出，所述顺流型间接加热焙烧炉物料向下移动，热量自上而下迂回运动，火道烟气从下方的火道排烟通道排出。
进一步，所述步骤1)中所用球团矿通过如下步骤制得：先将粒度小于400mm的红土镍矿给入第一段磨机，其排矿经分级设备A分级，大于10mm的物料经破碎后返回第一段磨机或进入第二段磨机；小于10mm的物料进入分级设备B分级，大于0.5mm的物料进入第二段磨机，其排矿返回分级设备B，小于0.5mm的细粒级即为合格粒级矿浆；再对所得的合格粒级矿浆进行浓缩和脱水设备，得到含水率小于40％的物料；最后对含水率小于40％的物料采用高温气体进行干燥，得到水分适合造球的物料，加入粉状添加剂，进行造球并筛分，筛下物返回造球作业，筛上物即为合格粒级的球团矿。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的复合焙烧过程需要在一定还原气氛和氯化氢气氛中完成，采用间接加热方式加热球团矿，可由球团矿中所添加的还原剂、氯化剂等分解组分以及罐体内压控制焙烧炉所需的反应气氛，使球团矿中的镍、钴按照既定的反应式进行反应，避免直接加热式焙烧炉中的热源气流对反应气氛的影响，显著提高反应效率；
2、本发明的间接加热焙烧炉排出的烟气可进行同级利用(物料干燥)或升级利用(余热发电)，余热发电系统排出的尾气还可用于物料干燥，球团矿焙砂冷却过程收集的余热可用于制备热水，因此本发明的余热利用率高，可有效降低生产成本；
3、本发明的间接加热焙烧炉内排出的烟气量较小，有利于氯化氢收集和尾气处理，所回收的盐酸可用于镍、钴浮选；所得含氯化钙溶液可作为氯化剂配料直接返回球团矿制备系统使用，氯化剂的实际消耗量很少，有利于降低生产成本；
4、本发明适用于处理多种类型的红土镍矿，对于低品位的红土镍矿(含镍大于1.0％，含铁10～45％)实验效果最好。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的间接加热焙烧炉的结构示意图；
图3是图2中的A-A剖视图；
图4是图3中的B-B剖视图；
图5是图4中的C-C剖视图。
图示说明：
1、炉膛；11、炉膛排烟通道；12、火道排烟通道；13、烧嘴；14、火道挡板；15、火道；2、保温层；3、冷却水套；4、排料装置；5、支架；6、给料斗。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
实施例1：
红土镍矿为典型高铁高镁型，主要成分为：Ni 1.12％，Co 0.077％，Fe 29.45％，MgO 9.20％，CaO 2.02％，SiO2 21.22％。红土镍矿经碎磨处理，得到-0.5mm物料；配入矿量15％的CaCl2、3％的焦粉、1％的助剂，采用压球机造球，并在200℃条件下烘干。将球团矿给入炉腔截面0.18m2的间接加热焙烧竖炉进行复合焙烧；焙烧温度950～1050℃，焙烧反应时间60～80min。高温焙砂球经冷却后湿式磨矿至-200目占95％；采用一粗一精开路浮选流程富集镍和钴，调整剂用量5000g/t，捕收剂用量400g/t，起泡剂用量120g/t，可以获得含镍11.45％、含钴0.45％的镍精矿，镍、钴回收率分别为75.03％和70.18％，本实施例的工艺流程如附图1所示。
如图2至图5所示，本实施例中所用的间接加热焙烧炉为竖炉结构，包括炉膛1、炉膛1外部的保温层2、炉膛1下部固接的冷却水套3、冷却水套3下部固接的排料装置4和支架5，炉膛1和保温层2均设置在支架5上方，炉膛1上部设有给料斗6，炉膛1内设有炉膛排烟通道11、火道排烟通道12、若干个烧嘴13和若干个火道挡板14，炉膛1内的烟气从炉膛排烟通道11排出，炉膛1两侧设有加热火道15，火道15内的烟气从火道排烟通道12排出，燃料经烧嘴13在火道15内燃烧，所产生的热量通过炉膛1的炉壁传递给球团矿。
上述的若干个火道挡板14左右间隔排列，形成波浪形火焰通道，若干个烧嘴13位于一侧的炉膛1的炉壁上，并位于两个相邻火道挡板14之间；间接加热焙烧炉包括逆流型和顺流型，逆流型间接加热焙烧炉物料向下移动，热量自下而上迂回运动，火道烟气从上方的火道排烟通道12排出，顺流型间接加热焙烧炉物料向下移动，热量自上而下迂回运动，火道烟气从下方的火道排烟通道12排出。
本实施例中所用球团矿通过如下步骤制得：先将粒度小于400mm的红土镍矿给入第一段磨机，其排矿经分级设备A分级，大于10mm的物料经破碎后返回第一段磨机或进入第二段磨机；小于10mm的物料进入分级设备B分级，大于0.5mm的物料进入第二段磨机，其排矿返回分级设备B，小于0.5mm的细粒级即为合格粒级矿浆；再对所得的合格粒级矿浆进行浓缩和脱水设备，得到含水率小于40％的物料；最后对含水率小于40％的物料采用高温气体进行干燥，得到水分适合造球的物料，加入粉状添加剂，进行造球并筛分，筛下物返回造球作业，筛上物即为合格粒级的球团矿。
实施例2：
红土镍矿为典型高铁高镁型，主要成分为：Ni 1.12％，Co 0.077％，Fe 29.45％，MgO 9.20％，CaO 2.02％，SiO2 21.22％。红土镍矿经碎磨处理，得到-0.5mm物料；配入矿量20％的CaCl2、6％的焦粉、1％的助剂，采用压球机造球，并在200℃条件下烘干。将球团矿给入炉腔截面0.18m2的间接加热焙烧竖炉进行复合焙烧；焙烧温度950～1050℃，焙烧反应时间70～90min。高温焙砂球经冷却后湿式磨矿至-200目占95％；采用一粗一精开路浮选流程富集镍和钴，调整剂用量5000g/t，捕收剂用量400g/t，起泡剂用量120g/t，可以获得含镍8.15％、含钴0.40％的镍精矿，镍、钴回收率分别为82.29％和72.05％。
本实施例的工艺流程如附图1所示，本实施例所用间接加热焙烧炉和球团矿的制备与实施例1的相同。
实施例3：
红土镍矿为典型高铁高镁型，主要成分为：Ni 1.12％，Co 0.077％，Fe 29.45％，MgO 9.20％，CaO 2.02％，SiO2 21.22％。红土镍矿经碎磨处理，得到-0.5mm物料；配入矿量20％的CaCl2、4％的焦粉、1％的助剂，采用造球盘造球，并在200℃条件下烘干。将球团矿给入炉腔截面0.15m2的间接加热焙烧竖炉进行复合焙烧；焙烧温度950～1050℃，焙烧反应时间60～90min。高温焙砂球经冷却后湿式磨矿至-200目占95％；采用一粗一精开路浮选流程富集镍和钴，调整剂用量5000g/t，捕收剂用量400g/t，起泡剂用量120g/t，72h连续焙烧的18批焙砂浮选平均指标为：镍精矿含镍9.81％、含钴0.45％，镍、钴回收率分别为91.66％和85.56％。
本实施例工艺流程如附图1所示，所用间接加热焙烧炉和球团矿的制备与实施例1的相同。
对比例1：
红土镍矿为典型高铁高镁型，主要成分为：Ni 1.12％，Co 0.077％，Fe 29.45％，MgO 9.20％，CaO 2.02％，SiO2 21.22％。红土镍矿经碎磨处理，得到-0.5mm物料；配入矿量20％的CaCl2、6％的焦粉、1％的助剂，采用圆盘造球机造球，并在200℃条件下烘干。将球团矿给入Ф200×6000外热式回转窑，进行复合焙烧；焙烧温度950～1000℃，时间50～70min。高温焙砂直接水淬、湿式磨矿至-200目占95％；采用一粗二精开路浮选流程富集镍，调整剂用量5000g/t，捕收剂用量1200g/t，起泡剂用量350g/t，可以获得含镍6.81％的镍精矿，镍回收率为79.64％，本实施例的工艺流程如附图1所示，球团矿的制备与实施例1的相同。
对比例2：
红土镍矿为典型高铁高镁型，主要成分为：Ni 1.12％，Co 0.077％，Fe 29.45％，MgO 9.20％，CaO 2.02％，SiO2 21.22％。红土镍矿经碎磨处理，得到-0.5mm物料；配入矿量20％的CaCl2、6％的焦粉、1％的助剂，采用圆盘造球机造球，并在200℃条件下烘干。将球团矿给入Ф300×6000内热式回转窑，进行复合焙烧；焙烧温度950～1000℃，反应时间50～70min。高温焙砂直接水淬、湿式磨矿至-200目占95％；采用一粗一精开路浮选流程富集镍和钴，调整剂用量5000g/t，捕收剂用量1200g/t，起泡剂用量350g/t，可以获得含镍14.56％的镍精矿，镍回收率为27.11％。本实施例的工艺流程如附图1所示，球团矿的制备与实施例1的相同。
由上述实施例和对比例的结果可知，采用间接加热方式(Ф200×6000外热式回转窑、间接加热焙烧竖炉)进行红土镍矿复合焙烧，再进行焙砂的磨矿-浮选，其浮选指标均优于直接加热方式(Ф300×6000内热式回转窑)，说明焙烧气氛的控制是关键。

Claims (10)

1.一种红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
1)间接加热复合焙烧：将球团矿给入间接加热焙烧炉，在900～1100℃温度下焙烧，反应时间30～90min；
2)焙砂冷却和磨矿：将步骤1)得到的焙砂球冷却至小于200℃，然后进行湿式磨矿和分级，使粒度小于200目；
3)浮选富集镍和钴：将步骤2)得到的分级产品加药搅拌，采用开路或闭路浮选工艺富集镍和钴；
4)烟气处理与利用：所述步骤1)中焙烧炉火道内燃料燃烧产生的火道烟气，供给余热发电系统或用于物料干燥；焙烧炉炉膛内物料反应及挥发产生的炉膛烟气经冷凝和吸收处理，进行有益成分回收利用。
2.根据权利要求1所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述步骤4)中所得盐酸和含氯化钙溶液分别返回浮选系统和球团矿制备系统使用。
3.根据权利要求1所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述步骤1)中球团矿配比为：还原剂焦粉为球团矿质量的1％～8％或煤粉为球团矿质量的3％～13％，氯化剂为球团矿质量的10％～20％，焙烧助剂为含铜矿物、铜盐、硫酸盐中的一种或多种，用量为球团矿质量的0.01％～5％；所述含铜矿物为黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、孔雀石中的一种或几种；所述铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、氯化亚铜中的一种或几种；所述硫酸盐为硫酸钡、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述步骤3)中采用开路浮选或闭路浮选工艺富集镍和钴时的添加调整剂1000～6000g/t，活化剂0～1000g/t，捕收剂500～1500g/t，起泡剂100～300g/t。
5.根据权利要求4所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述调整剂为硫酸、盐酸、硝酸、石灰、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种；所述活化剂为硫化钠、硫氢化钠中的一种；所述捕收剂为乙黄药、丁黄药、戊黄药、Y89黄药、25号黑药、丁胺黑药、Z-200药剂中的一种或多种；起泡剂为2#号油、MIBC中的一种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述步骤3)中开路浮选和闭路浮选工艺均包括一次粗选、不多于三次精选、不多于三次扫选；当采用闭路浮选工艺时，其中的精选中矿和扫选中矿顺序返回或集中再选后返回。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述步骤1)中加热热源为煤气、天然气、重油或其它满足焙烧温度的燃料中的一种。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述步骤1)中的间接加热焙烧炉包括炉膛(1)、炉膛(1)外部的保温层(2)、炉膛(1)下部固接的冷却水套(3)、冷却水套(3)下部固接的排料装置(4)和支架(5)，所述炉膛(1)和保温层(2)均设置在支架(5)上方，所述炉膛(1)上部设有给料斗(6)，炉膛(1)内设有炉膛排烟通道(11)、火道排烟通道(12)、若干个烧嘴(13)和若干个火道挡板(14)，炉膛(1)内的烟气从炉膛排烟通道(11)排出，炉膛(1)两侧设有加热火道(15)，火道(15)内的烟气从火道排烟通道(12)排出，燃料经烧嘴(13)在火道(15)内燃烧，所产生的热量通过炉膛(1)的炉壁传递给球团矿。
9.根据权利要求8所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，若干个所述火道挡板(14)左右间隔排列，形成波浪形火焰通道，若干个所述烧嘴(13)位于一侧的炉膛(1)的炉壁上，并位于两个相邻火道挡板(14)之间；所述间接加热焙烧炉包括逆流型和顺流型，所述逆流型间接加热焙烧炉物料向下移动，热量自下而上迂回运动，火道烟气从上方的火道排烟通道(12)排出，所述顺流型间接加热焙烧炉物料向下移动，热量自上而下迂回运动，火道烟气从下方的火道排烟通道(12)排出。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的红土镍矿间接加热复合焙烧-浮选富集镍钴的方法，其特征在于，所述步骤1)中所用球团矿通过如下步骤制得：先将粒度小于400mm的红土镍矿给入第一段磨机，其排矿经分级设备A分级，大于10mm的物料经破碎后返回第一段磨机或进入第二段磨机；小于10mm的物料进入分级设备B分级，大于0.5mm的物料进入第二段磨机，其排矿返回分级设备B，小于0.5mm的细粒级即为合格粒级矿浆；再对所得的合格粒级矿浆进行浓缩和脱水设备，得到含水率小于40％的物料；最后对含水率小于40％的物料采用高温气体进行干燥，得到水分适合造球的物料，加入粉状添加剂，进行造球并筛分，筛下物返回造球作业，筛上物即为合格粒级的球团矿。
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