CN115505755A - 一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硫化镍精矿冶炼技术领域，具体涉及一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，包括配料、熔炼、还原、沉降等步骤，本发明公开的冶炼方法可以在一个冶炼炉内实现高温熔炼、渣还原、硫化和沉降分离的过程，得到目标品位的镍锍和渣，操作简单、成本低；可以直接处理氧化镁含量高于18％的镍精矿，原料不需要干燥预处理，生产效率高，金属回收率高；一步熔炼得到含品位(Ni+Cu)50‑70％的冰镍，熔融冰镍采用N2加水淬的方式，最终得到冰镍粒，冰镍粒可以直接作为湿法浸出生产硫酸镍的原料，取消了硫化镍火法冶炼过程中转炉吹炼的供需，缩短了冶炼工艺流程，而且降低了转炉吹炼过程钴的损失率，使钴回收率可达到70％以上。
Description
技术领域
本发明涉及硫化镍精矿冶炼技术领域，具体涉及一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法。
背景技术
目前硫化镍精矿火法冶炼的工艺包括电炉熔炼工艺、闪速熔炼工艺、顶吹熔炼工艺和侧吹熔炼工艺，镍精矿火法冶炼最终的产物一般为可用于铜镍二次分选或直接湿法浸出的镍锍。
电热炉熔炼工艺：电炉熔炼工艺是早期工业化处理硫化镍矿的工艺。硫化镍精矿需要先进行回转窑焙烧处理，然后再加入电炉进行熔炼，得到低镍锍，低镍品位较低，Ni+Cu含量一般在15-18％，需要进一步通过转炉吹炼才能得到高镍锍。电炉熔炼工艺流程较长、焙烧烟气SO2浓度低、烟气处理成本高、低镍锍品位低、熔炼过程无法利用硫化镍化学热，能耗和成本较高，已逐步退出历史的舞台。
闪速熔炼工艺：闪速熔炼工艺是目前镍精矿的主要工艺，闪速熔炼采用富氧空气，能够充分利用精矿中的化学热能，冶炼能耗低。但闪速熔炼工艺对入炉的精矿的氧化镁含量、水份以及粒度等品质有着极高的要求，闪速熔炼工艺一般仅处理氧化镁含量低于5％的硫化镍精矿，精矿在入炉前需要先进行干燥处理，含水量干燥至0.3％以下，并且通过气流筛的形式，确保粒度-200目≥80％。
顶吹熔炼工艺：顶吹熔炼工艺也采用富氧熔炼，富氧浓度≥75％，顶吹熔炼工艺对精矿的适应性相对较好一些，但也仅能处理氧化镁含量10％左右的硫化镍精矿。硫化镍精矿在进入熔炼之前不需要深度干燥，可处理含水低于8％的精矿，但为了降低烟尘率，精矿在进炉之前需要进行制粒处理；富氧顶吹熔炼过程，富氧空气可以精矿中硫化物反应放热，充分利用精矿的化学潜热，但由于入炉精矿含水相对较高，需要在精矿中配入一定量的块煤来辅助补充热量。顶吹熔炼渣需要设置沉降电炉对渣进行贫化处理，产出镍锍为低镍锍，同样需要转炉吹炼才能得到高镍锍。
侧吹熔炼工艺：目前国内进行侧吹熔炼工艺处理硫化镍精矿的仅有喀拉通克。侧吹熔炼工艺的优势在于不仅可以实现富氧熔炼，而且工艺对精矿的适应性也更强，可以处理含水10％左右的精矿，入炉精矿不需干燥、制粒等预处理过程。根据喀拉通克的侧吹熔炼生产情况，工艺对MgO含量也有一定的局限性，当硫化镍精矿MgO高于7％时，炉渣粘度明显升高，有价金属回收率会显著的下降。侧吹熔炼工艺的产品为低镍锍，需要配转炉进一步吹炼，得到高镍锍。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，具体包括以下内容：
一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，包括以下步骤：
(1)配料：将低镍高镁型硫化镍精矿、熔剂以及块煤按一定比例混合进行配料；
(2)熔炼：将配好的料加入熔炼炉的熔炼区进行熔炼，从熔炼区的熔炼渣层喷入富氧空气和燃料，生成镍锍与炉渣，使镍锍与炉渣进入还原区；
(3)还原：从还原区的还原渣层喷入还原剂和富氧空气，使还原剂和炉渣反应生成金属态有价金属以及氧化亚铁；接着向还原区加入硫化剂和熔剂，使硫化物与金属态有价金属反应生成有价金属硫化物，使熔剂与氧化亚铁反应生成渣，使有价金属硫化物、镍锍和渣进入沉降区；
(4)沉降：在沉降区采用电极加热的方式对渣进行加热，降低渣的粘度，使有价金属硫化物向下沉淀与渣分离，然后分别分离出有价金属、渣和镍锍。
具体的，还包括(5)镍锍和渣的水淬粒化：分别向步骤(4)分离出的渣和镍锍喷射高压氮气和高压水，使镍锍、渣分散和初步冷却形成初步镍锍粒和渣粒，再使初步镍锍粒、渣粒进入水中充分冷却，得到镍锍粒和渣粒。
具体的，所述步骤(1)中高镁低镍硫化镍精矿中MgO含量为15％-21％，镍含量≤5％，水含量≤10％；所述熔剂中含15％-30％的石英熔剂和0.5％-1.5％的石灰熔剂。
具体的，所述步骤(1)中的块煤的添加量为低镍高镁型硫化镍精矿量的2％-5％；步骤(2)中粉煤的添加量为低镍高镁型硫化镍精矿量的10％-20％。
具体的，所述步骤(2)中富氧空气中氧气浓度为60％-90％，所述熔炼温度不低于1450℃，所述燃料为粉煤或天然气，所述镍锍为品位(Ni+Cu)50％-70％的冰镍。
具体的，所述步骤(3)中富氧空气中氧气浓度为21％-70％，所述步骤(3)得到的渣中的Fe3O4含量低于5％，所述还原渣层的温度不低于1450℃。
具体的，所述步骤(4)中的电极为直线型布置的石墨电极或自焙电极，沉降区中渣的温度不低于1450℃，经沉淀后渣中含Ni≤0.35％、Cu≤0.35％、Co≤0.1％。
具体的，所述步骤(5)中冷却水与镍锍重量比为(5-10):1，N2用量与镍锍质量比为(5-10)Nm3:1t。
具体的，所述冶炼炉为侧吹式冶炼炉，所述冶炼炉包括依次连通的熔炼区、还原区和沉降区。
本发明的有益效果：
(1)本发明公开的高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法可以在一个冶炼炉内实现高温熔炼、渣还原、硫化和沉降分离的过程，得到目标品位的镍锍和渣，操作简单、成本低；
(2)本发明公开的方法可以直接处理氧化镁含量高于18％的镍精矿，原料不需要干燥预处理，生产效率高，金属回收率高；
(3)采用本发明公开的方法一步熔炼得到含品位(Ni+Cu)50％-70％的冰镍，熔融冰镍采用N2加水淬的方式，最终得到冰镍粒，冰镍粒可以直接作为湿法浸出生产硫酸镍的原料，取消了硫化镍火法冶炼过程中转炉吹炼的供需，缩短了冶炼工艺流程，而且降低了转炉吹炼过程钴的损失率，使钴回收率可达到70％以上。
附图说明
图1为本发明公开的冶炼方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，包括以下步骤：
(1)配料：将低镍高镁型硫化镍精矿、熔剂以及燃料按一定比例混合进行配料；所述高镁低镍硫化镍精矿中MgO含量为15％-21％，具体MgO含量可以是15％、17％、20％、21％，镍含量≤5％，水含量≤10％；所述熔剂中含15％-30％的石英熔剂和0.5％-1.5％的石灰熔剂，具体石英熔剂的含量可以是15％、18％、20％、25％、28％、30％，石灰熔剂可以是0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％；块煤的添加量为低镍高镁型硫化镍精矿量的2％-5％，具体可以是2％、3％、4％、5％；
(2)熔炼：将配好的料加入熔炼炉的熔炼区进行熔炼，从熔炼区的熔炼渣层喷入富氧空气和燃料，燃料可以是粉煤或天然气，生成镍锍与炉渣，使镍锍与炉渣进入还原区；当燃料为粉煤时，粉煤的添加量为低镍高镁型硫化镍精矿量的10％-20％，具体可以是10％、15％、18％、20％；富氧空气中氧气浓度为60％-90％，具体可以是60％、70％、80％、90％；熔炼温度不低于1450℃，如1470℃、1500℃、1600℃、1700℃等，镍锍为品位(Ni+Cu)50％-70％的冰镍；冶炼炉为侧吹式冶炼炉，冶炼炉包括依次连通的熔炼区、还原区和沉降区；
(3)还原：从还原区的还原渣层喷入还原剂和富氧空气，使还原剂和炉渣反应生成金属态有价金属以及氧化亚铁；接着向还原区加入硫化剂和熔剂，使硫化物与金属态有价金属反应生成有价金属硫化物，使熔剂与氧化亚铁反应生成渣，使有价金属硫化物、镍锍和渣进入沉降区；渣中的Fe3O4含量低于5％，所述还原渣层的温度不低于1450℃；
(4)沉降：在沉降区采用电极加热的方式对渣进行加热，降低渣的粘度，使有价金属硫化物向下沉淀与渣分离，然后分别分离出有价金属、渣和镍锍；电极为直线型布置的石墨电极或自焙电极，沉降区中渣的温度不低于1450℃，经沉淀后渣中含Ni≤0.35％、Cu≤0.35％、Co≤0.1％；
(5)镍锍和渣的水淬粒化：分别向步骤(4)分离出的渣和镍锍喷射高压氮气和高压水，使镍锍、渣分散和初步冷却形成初步镍锍粒和渣粒，再使初步镍锍粒、渣粒进入水中充分冷却，得到镍锍粒和渣粒；冷却水与镍锍重量比为(5-10):1，N2用量与镍锍质量比为(5-10)Nm3:1t。
实施例1：
本实施例处理含Ni：4％、MgO：17％的低镍高镁型硫化镍精矿。通过配料单元将2％的块煤，22％的石英熔剂和1％的石灰熔剂进行混合，进入侧吹式合成炉进行冶炼，在熔炼区渣层以下500mm的位置喷入含氧75％的富氧空气和12％(基于精矿量)的粉煤，炉内熔炼温度1450℃，可以一步熔炼得到品位(Ni+Cu)55％的冰镍。在还原区渣层喷入粉煤和压缩风，控制渣层还原性气氛和渣层温度，将渣层中全部NiO、CoO等有价金属氧化物还原，将部分Fe3O4还原，使渣中Fe3O4含量降低到4.5％。在还原硫化区加入0.2％的高品位镍精矿硫化剂，在沉降区用电极将熔渣加热至1460℃，可以显著改善渣中有价金属硫化物的沉降效果，渣冰镍、铜、钴的含量显著降低，其中Ni≤0.35％、Cu≤0.35％、Co≤0.1％。镍锍水淬过程采用N2+水淬的方式，显著降低水淬用水量，冷却水与镍锍重量比为8:1，N2与镍锍用量比为8Nm3：1t，镍锍粒度-1mm≥70％，可直接用于常压浸出。实验发现，本发明公开的冶炼方法取消了镍锍转炉吹炼过程，火法冶炼工程钴的回收率可以从58％提高至70％。
实施例2：
本实施例处理含Ni 4.5％、MgO 18％的低镍高镁型硫化镍精矿。通过配料单元将3％的块煤，25％的石英熔剂和1％的石灰熔剂进行混合，进入侧吹式合成炉进行冶炼，在熔炼区渣层以下500mm的位置喷入含氧80％的富氧空气和10％(基于精矿量)的粉煤，炉内熔炼温度1450℃，可以一步熔炼得到品位(Ni+Cu)60％的冰镍。在还原区渣层喷入天然气和压缩风，控制渣层还原性气氛和渣层温度，将渣层中全部NiO、CoO等有价金属氧化物还原，将部分Fe3O4还原，使渣中Fe3O4含量降低到5％。在还原硫化区加入0.5％的高品位镍精矿硫化剂，在沉降区用电极将熔渣加热至1470℃，显著改善了渣中有价金属硫化物的沉降效果，渣冰镍、铜、钴的含量显著降低，其中Ni≤0.4％、Cu≤0.32％、Co≤0.05％。镍锍水淬过程采用N2+水淬的方式，可以显著降低水淬用水量，冷却水与镍锍重量比为10:1，N2与镍锍用量比为5Nm3：1t，镍锍粒度-0.5mm≥50％，可直接用于常压浸出。取消镍锍转炉吹炼过程，火法冶炼工程钴的回收率可以从58％提高至65％。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配料：将低镍高镁型硫化镍精矿、熔剂以及块煤按一定比例混合进行配料；
（2）熔炼：将配好的料加入熔炼炉的熔炼区进行熔炼，从熔炼区的熔炼渣层喷入富氧空气和燃料，生成镍锍与炉渣，使镍锍与炉渣进入还原区；
（3）还原：从还原区的还原渣层喷入还原剂和富氧空气，使还原剂和炉渣反应生成金属态有价金属以及氧化亚铁；接着向还原区加入硫化剂和熔剂，使硫化物与金属态有价金属反应生成有价金属硫化物，使熔剂与氧化亚铁反应生成渣，使有价金属硫化物、镍锍和渣进入沉降区；
（4）沉降：在沉降区采用电极加热的方式对渣进行加热，降低渣的粘度，使有价金属硫化物向下沉淀与渣分离，然后分别分离出有价金属、渣和镍锍。
2.根据权利要求1所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，还包括（5）镍锍和渣的水淬粒化：分别向步骤（4）分离出的渣和镍锍喷射高压氮气和高压水，使镍锍、渣分散和初步冷却形成初步镍锍粒和渣粒，再使初步镍锍粒、渣粒进入水中充分冷却，得到镍锍粒和渣粒。
3.根据权利要求1所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（1）中高镁低镍硫化镍精矿中MgO含量为15%-21%，镍含量≤5%，水含量≤10%；所述熔剂中含15%-30%的石英熔剂和0.5%-1.5%的石灰熔剂。
4.根据权利要求1所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（1）中的块煤的添加量为低镍高镁型硫化镍精矿量的2%-5%；步骤（2）中粉煤的添加量为低镍高镁型硫化镍精矿量的10%-20%。
5.根据权利要求1所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（2）中富氧空气中氧气浓度为60%-90%，所述熔炼温度不低于1450℃，所述燃料为粉煤或天然气，所述镍锍为品位（Ni+Cu）50%-70%的冰镍。
6.根据权利要求1所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（3）中富氧空气中氧气浓度为21%-70%，所述步骤（3）得到的渣中的Fe3O4含量低于5%，所述还原渣层的温度不低于1450℃。
7.根据权利要求1所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（4）中的电极为直线型布置的石墨电极或自焙电极，沉降区中渣的温度不低于1450℃，经沉淀后渣中含Ni≤0.35%、Cu≤0.35%、Co≤0.1%。
8.根据权利要求2所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，所述步骤（5）中冷却水与镍锍重量比为（5-10）:1，N2用量与镍锍质量比为（5-10）Nm3:1t。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种高镁低镍硫化镍精矿的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼炉为侧吹式冶炼炉，所述冶炼炉包括依次连通的熔炼区、还原区和沉降区。
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|---|---|---|---|---|
| CN116623007A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-08-22 | 兰州有色冶金设计研究院有限公司 | 一种利用含镍污泥生产低冰镍的方法 |
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2022
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