CN116926312A - 一种微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，将红土镍矿湿法浸渣和含钙类添加剂混合均匀后以粉末形式或造球后放入微波焙烧炉中进行微波还原焙烧，然后将得到的微波还原焙烧产物进行磨矿、磁选后得到高品位铁精矿。本发明中使用微波焙烧能在含铁矿物和脉石矿物交界处会在焙烧过程中产生微小的裂隙，利于矿物的单体解离且能够极大的减少磨矿作业的能耗。同时在还原气氛下微波焙烧，将红土镍矿湿法浸渣中的弱磁性的赤铁矿还原为强磁性的金属铁或磁铁矿，进而可以用磁选的方法进行后续的分离。
Description
技术领域
本发明属于红土镍矿湿法浸渣资源化利用技术领域，尤其涉及一种微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法。
背景技术
红土镍矿湿法提镍工艺存在固废排量大、环境污染大的问题，主要是由于红土镍矿硫酸湿法工艺提取镍、钴和钪后，产生大量的酸性含铁浸渣、含硫量高、粒度极细造成的。只有找到红土镍矿湿法浸渣铁资源化高效处理方法才能实现红土镍矿湿法提取镍工艺高效、环保、无尾清洁生产。
目前红土镍矿湿法浸渣处理的工艺基本都不成熟，国外主要以堆存为主，没有进行资源化利用，国内则多通过磁化焙烧、直接还原法以及直接采用重选、磁选、浮选及其联合流程的方法。直接采用重选、磁选、浮选及其联合流程的方法进行选别回收含硫铁渣中的铁矿物，回收率低、品位低、杂质硫等含量高。
红土镍矿湿法浸渣直接磁化焙烧法能够将含硫铁渣中的弱磁性铁氧化物还原为强磁性的铁矿物，然后通过磨矿磁选的方法富集磁性铁，但是这种方法无法解决铁精矿产品中仍含有较高硫含量的问题。
直接还原法是将添加还原剂将红土镍矿湿法浸渣中的铁氧化物直接还原为金属铁，但是金属铁可磨度差，在磨矿的过程中难以实现单体解离，使得铁品位难以提高。
以上这些方法在处理红土镍矿湿法浸渣的时都存在一定的弊端，尤其是针对硫含量较高且铁品位低的浸出渣，得到精矿往往铁含量低且杂质含量高，无法直接用于炼铁炼钢。因此，大量的红土镍矿湿法浸渣无法用于高品质铁精矿使用，只能堆存造成了巨大的资源浪费和环保问题。
发明内容
为了克服现有技术中红土镍矿湿法浸渣无法制备高品质铁精矿的技术问题，本发明提供一种微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，将红土镍矿湿法浸渣中的弱磁性的赤铁矿还原为强磁性的金属铁或磁铁矿，进而可以用磁选的方法分离得到高品位的铁精矿。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案如下：
本发明提供一种微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，包括以下步骤：
S1、将红土镍矿湿法浸渣和添加剂混合均匀后放入微波焙烧炉中进行微波还原焙烧，所述红土镍矿湿法浸渣中铁品位30％～60％，所述添加剂为与红土镍矿湿法浸渣中二氧化硅反应的物质。
S2、将步骤S1得到的微波还原焙烧产物进行磨矿、磁选后得到高品位铁精矿。
本发明中针对红土镍矿采用硫酸湿法工艺提取镍、钴和钪后产生的红土镍矿湿法浸渣，在原料本身粒度已经较小的情况下，其中的脉石矿物、铁矿物和硫矿物结合较为紧密，再进行磨矿也无法实现矿物之间的分离。因此利用红土镍矿湿法浸渣中含铁矿物和脉石矿物(硅酸盐)的吸波性质存在差异，在微波焙烧过程中二者温度变化以及膨胀度不同步，在含铁矿物和脉石矿物交界处会在焙烧过程中产生微小的裂隙，利于矿物的单体解离且能够极大的减少磨矿作业的能耗。同时在微波焙烧的过程中通入还原性气体，将红土镍矿湿法浸渣中的弱磁性的赤铁矿还原为强磁性的金属铁或磁铁矿，铁品位在30％～60％，铁品位高可以通过本发明中的磨矿磁选的方法进行后续的分离后得到铁精矿。
同时本发明中的添加剂能够与红土镍矿湿法浸渣中含硫的矿物结合，抑制硫向铁矿物进行迁移，从而实现矿物元素中的铁硫分离，同时添加剂还能优先与矿石中的二氧化硅反应，防止焙烧还原后得到的氧化铁与二氧化硅反应生成硅酸铁，进一步增加了铁的回收。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S1中，所述红土镍矿湿法浸渣为红土镍矿采用硫酸湿法工艺提取镍、钴和钪后产生的浸渣，其中硫含量0.15％～8.0％，铁品位30％～60％，所述红土镍矿湿法浸渣的粒度-0.045mm占比在60％～99％。
本发明中的红土镍矿湿法浸渣粒度-0.045mm占比在60％～99％，粒度较小，无法在通过磨矿实现矿物之间的分离。硫含量在0.15％～8.0％之间，加入少量的添加剂即可实现对硫的脱除，硫含量过大不利于硫的脱除。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S1中，微波还原焙烧的过程为先在微波焙烧炉中通入氮气以排出空气，设置焙烧温度为800-1200℃，然后在氮气保护下通入还原性气体继续焙烧20～60min，获得微波焙烧产物。
在本发明中，先通入氮气排出空气，可以避免氢气和氧气高温发生爆炸。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S1中，所述添加剂为碳酸钙、氧化钙或碳酸钠中的一种或几种，所述添加剂的加入量为红土镍矿湿法浸渣质量5％～20％。
在本发明中，红土镍矿湿法浸渣中含有二氧化硅，在焙烧过程中可能会与焙烧还原后得到的氧化铁反应生成硅酸铁，由于硅酸铁无磁性，因此减少了铁的回收，因此本发明中加入添加剂，代替铁生成硅酸钙或硅酸钠，防止生成硅酸铁。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S1中，微波焙烧的功率为800～1400W。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S1中，还原焙烧包括向微波焙烧炉中通入甲烷、一氧化碳、氢气或水煤气中的一种或多种。
在本发明中使用甲烷、一氧化碳或水煤气等还原性较弱的气体，可以将矿物中铁的氧化物还原为铁或强磁性的铁氧化物，但是不能脱硫。使用氢气时，由于其还原性较强，可以将矿物中的铁氧化物直接还原为金属铁，同时还能实现对硫的脱除。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S2中，通入所述还原性气体的流量为0.1～4.0L/min，氮气的通入量为0.2～2L/min。
本发明中，气体量过少得到的焙烧矿中铁品位低，过量而且流速太快会带走热量，气体来不及升到反应温度就排出去了，不能发挥作用，惰性气体量少不能起到保护作用，过多气体流速过快气体还没加热就出去了。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S1中，红土镍矿湿法浸渣和添加剂混合后以造球形式加入微波焙烧炉中，造球方法为将红土镍矿湿法浸渣、添加剂、粘结剂混合后压球，然后烘干后获得生球，其中压球强度为10～16MPa，生球直径2～5mm。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、水、膨润土；所述水的质量为红土镍矿湿法浸渣质量2％～5％。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S3中，磁选强度为1000～3000GS。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S3中，磨矿方法包括湿式的棒磨或球磨，磨矿浓度在50％～70％。
进一步地，磨矿浓度为66.67％。
作为一种可选的实施方式，在本发明提供的方法中，步骤S3中，高品位铁精矿中铁品位大于65％，硫含量低于0.3％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)红土镍矿湿法浸渣难以资源化利用的主要原因是其中铁矿物磁性弱、粒度极细，硫赋存形式多样、含量高，因此，常规的选矿方法难以高效回收铁得到高品位铁精矿。本发明在还原气氛下微波焙烧，使赤铁矿还原为磁铁矿的同时，利用微波焙烧使得红土镍矿湿法浸渣中的含铁矿物和脉石矿物交界处在焙烧过程中产生微小的裂隙，利于后续磨矿。
(2)在本发明的微波焙烧过程中，添加剂能够与红土镍矿湿法浸渣中含硫的矿物结合，抑制硫向铁矿物进行迁移，从而实现矿物元素中的铁硫分离，同时添加剂还能优先与矿石中的二氧化硅反应，防止焙烧还原后得到的氧化铁与二氧化硅反应生成硅酸铁，进一步增加了铁的回收。
(3)现有的焙烧方法处理处理红土镍矿湿法浸渣后会存在磨矿困难的问题，这是由于高温焙烧会使一部分铁氧化物还原为金属铁并且产生如铁橄榄石等难磨矿物，又因为红土镍矿湿法浸渣粒度极细，高温焙烧产物嵌布紧密，磨矿作业效率低。而本发明使用微波焙烧的方法，利于矿物的单体解离且能够极大的减少磨矿作业的能耗。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
某红土镍矿湿法浸渣中的铁品位51.38％，硫含量2.01％，铁主要以赤(褐)铁矿的形式产出，分布率达91.22％，粒度-0.045mm占比在95.61％，使用微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法进行处理，步骤如下：
(1)将红土镍矿湿法渣配入10％的CaCO3加水作为粘结剂造球，压球强度800N/个，生球直径1厘米，烘干。
(2)将烘干的生球放入微波焙烧炉通入氮气，微波强度1000W，排净空气后通入一氧化碳，焙烧温度950℃，焙烧保温时间为40min，氮气的流量为0.2L/min，一氧化碳流量为0.4L/min，得到焙烧矿。
(3)焙烧矿冷却后铁品位达到68.12％，硫含量0.31％，对焙烧矿进行磨矿后磁选,使用湿式棒磨机磨矿，磨矿浓度50％，磁选强度为2000GS，获得铁品位88.97％，硫含量0.19％的高品质铁精矿。
实施例2
某红土镍矿湿法浸渣中的铁品位39.50％，硫含量4.88％，铁主要以赤(褐)铁矿的形式产出，分布率达80.22％，粒度-0.045mm占比在70％，使用微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法进行处理，步骤如下：
(1)将红土镍矿湿法渣配入20％的碳酸钠，加水作为粘结剂造球，压球强度800N/个生球直径1厘米造球烘干。
(2)将烘干的生球放入微波焙烧炉通入氮气，微波强度，排净空气后通入一氧化碳，焙烧温度1200℃，焙烧保温时间为60min，氮气的流量为0.5L/min，甲烷流量为1.4L/min，得到焙烧矿。
(3)焙烧矿冷却后铁品位达到55.12％，硫含量0.41％，对焙烧矿进行磨矿后磁选,使用湿式棒磨机磨矿，磨矿浓度50％，磁选强度为2000GS，获得铁品位64.97％，硫含量0.30％的高品质铁精矿。
实施例3
某红土镍矿湿法浸渣中的铁品位58.83％，硫含量1.91％，铁主要以赤(褐)铁矿的形式产出，分布率达85.22％，粒度-0.045mm占比在80％，使用微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法进行处理，步骤如下：
(1)将红土镍矿湿法渣配入15％的碳酸钙。
(2)将烘干的粉末放入微波焙烧炉通入氮气，微波强度，排净空气后通入一氧化碳，焙烧温度800℃，焙烧保温时间为20min，氮气的流量为0.5L/min，一氧化碳流量为0.8L/min，得到焙烧矿。
(3)焙烧矿冷却后铁品位达到78.12％，硫含量0.31％，对焙烧矿进行磨矿后磁选，矿浆浓度为50％，磁选强度为2000GS，获得铁品位92.97％，硫含量0.07％的直接还原铁。
对比例1
某红土镍矿湿法浸渣中的铁品位51.38％，硫含量2.01％，铁主要以赤(褐)铁矿的形式产出，分布率达91.22％，处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿，步骤如下：
(1)将红土镍矿湿法渣配入10％的CaCO3加水作为粘结剂造球，压球强度800N/个生球直径1厘米，烘干。
(2)将烘干的生球放入管式炉通入氮气，排净空气后通入一氧化碳，焙烧温度950℃，焙烧保温时间为40min，氮气的流量为0.2L/min，一氧化碳流量为0.4L/min，得到焙烧矿。
(3)焙烧矿冷却后铁品位达到67.08％，硫含量0.39％，得到的焙烧矿磨矿磁选，湿式棒磨机，磨矿浓度50％，磁选强度为2000GS，获得铁品位71.07％，硫含量0.25％的硫含量高于0.2％，不能作为高品质铁精矿。
对比例2
某红土镍矿湿法浸渣中的铁品位51.38％，硫含量2.01％，铁主要以赤(褐)铁矿的形式产出，分布率达91.22％，粒度-0.045mm占比在60％，使用微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法进行处理，步骤如下：
(1)将红土镍矿湿法渣配入10％的CaCO3加水作为粘结剂造球，压球强度800N/个生球直径1厘米，烘干。
(2)将烘干的生球放入微波焙烧炉通入氮气，微波强度1000W，焙烧温度950℃，焙烧保温时间为40min，氮气的流量为0.2L/min，得到焙烧矿。
(3)焙烧矿冷却后铁品位达到55.44％，硫含量1.81％，对焙烧矿进行磨矿后磁选,使用湿式棒磨机磨矿，磨矿浓度50％，磁选强度为2000GS，获得铁品位56.97％，硫含量1.19％，铁低硫高，无法作为铁精矿使用。
对比例3
某红土镍矿湿法浸渣中的铁品位51.38％，硫含量2.01％，铁主要以赤(褐)铁矿的形式产出，分布率达91.22％，粒度-0.045mm占比在60％，使用微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法进行处理，步骤如下：
(1)将红土镍矿湿法渣烘干。
(2)将烘干的粉末放入微波焙烧炉通入氮气，微波强度1000W，排净空气后通入一氧化碳，焙烧温度950℃，焙烧保温时间为40min，氮气的流量为0.2L/min，一氧化碳流量为0.4L/min，得到焙烧矿。
(3)焙烧矿冷却后铁品位达到58.20％，硫含量0.59％，对焙烧矿进行磨矿后磁选,使用湿式棒磨机磨矿，磨矿浓度50％，磁选强度为2000GS，获得铁品位59.67％，硫含量0.39％，铁低硫高，无法作为铁精矿使用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将红土镍矿湿法浸渣和添加剂混合均匀后以放入微波焙烧炉中进行微波还原焙烧，所述红土镍矿湿法浸渣中铁品位30％～60％，所述添加剂为与红土镍矿湿法浸渣中二氧化硅反应的物质；
S2、将步骤S1得到的微波还原焙烧产物进行磨矿、磁选后得到高品位铁精矿。
2.根据权利要求1所述的微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，步骤S1中，所述红土镍矿湿法浸渣为红土镍矿采用硫酸或盐酸湿法工艺提取镍、钴和钪后产生的浸渣，其中硫含量0.15％～8.0％，所述红土镍矿湿法浸渣的粒度-0.045mm占比在60％～99％。
3.根据权利要求1所述的微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，步骤S1中，微波还原焙烧的过程为先在微波焙烧炉中通入氮气以排出空气，设置焙烧温度为度800-1200℃，然后在氮气保护下通入还原性气体继续焙烧10～60min，获得微波焙烧产物。
4.根据权利要求1所述的微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，步骤S1中，所述添加剂为碳酸钙、氧化钙或碳酸钠中的一种或几种，所述添加剂的加入量为红土镍矿湿法浸渣质量5％～20％。
5.根据权利要求1所述的微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，步骤S1中，微波焙烧的功率为800～1400W。
6.根据权利要求1所述的微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，步骤S1中，还原焙烧包括向微波焙烧炉中通入甲烷、一氧化碳、氢气或水煤气中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，通入所述还原性气体的流量为0.1～4.0L/min，氮气的通入量为0.2～2L/min。
8.根据权利要求1所述的微波焙烧处理红土镍矿湿法浸渣制备高品位铁精矿的方法，其特征在于，步骤S2中，高品位铁精矿中铁品位大于65％，硫含量低于0.3％。
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| CN117403057B (zh) * | 2023-12-14 | 2024-03-08 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 红土镍矿酸浸渣的处理方法、活性材料 |
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