CN1733950A - 不含结晶水的氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，主要包括将原矿破碎筛分，矿粉制成烧结矿，烧结矿块、焦炭、石灰石/生石灰、白云石和萤石混配进行高炉冶炼得到镍铁，其中添加剂与烧结矿重量比为：萤石0.3～8％、白云石0～8％、石灰石/生石灰4～35％，和现有技术相比，本发明所提供的镍铁冶炼工艺中萤石与烧结矿的比例可以降低铬对炉温的影响，同时也避免因为含氟过高导致炉缸烧穿等事故发生；白云石中所含有的镁可以解决镍铬矿中铬引起的铁水流动性差的问题；石灰石不但可以提供碱度还能均衡上述两种添加剂，本发明所提供的高炉冶炼法成本低廉，原料回收率高。

Description

不含结晶水的氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺
技术领域：
本发明涉及高炉冶炼工艺，特别是不含结晶水的氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺。
背景技术：
随着全球不锈钢和特殊钢的广泛应用，造成冶炼不锈钢和特殊钢的最主要元素——镍金属供应短缺，引起价格飞涨。传统的镍金属生产主要从占地球镍资源30％的硫化镍矿中提取，其生产工艺成熟。但经过近百年连续开采，目前储量不足，资源呈现危机。迫使人们对占地球镍资源70％的红土镍矿(氧化镍矿)中提取镍金属给予更多重视。长期以来红土镍矿没有得到大规模开发的主要原因是从此类矿藏中提取镍的工艺成本高、工艺复杂、产量低、污染严重。目前国际上对高品位的红土镍矿(含镍量在2.0％以上)，一般采用矿热炉冶炼，不过这个工艺存在耗电高、环境污染大、间隙式生产产量低等弊端。对于低品位的红土镍矿多采用湿法冶炼，即硫酸浸泡的方法，将红土镍矿中固态的氧化镍、氧化铬、氧化铁等转化为液态的硫酸镍、硫酸铬、硫酸亚铁等混合溶液，再将硫酸镍从中分离出来，经过电解形成仅占总量1～2％的金属镍，其余成分都被废弃。此工艺设备一次性投资大、工艺复杂、周期长、环境污染严重。采用高炉冶炼无疑是较为经济的选择，但由于红土镍矿常伴生有Cr2O3成分，而铬的熔点很高，使得融化后的铁水粘度大，含镍铬铁水不能顺利流出，造成冻炉、毁炉的严重后果。国内外多家企业和研究机构对于红土镍矿经高炉一步法冶炼成镍铁(镍铁)的工艺研究进行了很久，但至今没有成功的报道。因此，寻找一种高效低耗、产量高、成本低，且无污染或低污染的从红土镍矿直接冶炼成镍铁的工艺技术成为业内亟待解决的课题。
发明内容：
本发明旨在解决上述问题，提供一种不含结晶水的氧化镍矿经高炉一步法冶炼镍铁工艺。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案实现的。
本发明提供一种不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，主要包括如下步骤：
将原矿破碎筛分，其中粒径10～60mm的原矿块为高炉冶炼原料，粒径小于10mm的矿粉与焦粉、生石灰/石灰石混合配料进行烧结，得到烧结矿块；
将烧结矿块破碎筛分，粒径粒径10～50mm的烧结矿块为高炉冶炼原料，粒径小于10mm的矿粉重新烧结
将烧结矿块、原矿块、焦炭、石灰石/生石灰、白云石和萤石混配进行高炉冶炼得到镍铁，其中，下列添加剂与烧结矿重量比为：
萤石             0.3～8％
白云石           0～8％
石灰石/生石灰    4～35％。
其中冶炼步骤中可不添加原矿块作为冶炼原料。
其中所述氧化镍矿的主要成分及其重量比为：
镍：0.5～4.5％；
铬：0.3～12％；
铁：38～55％。
其中所述的添加剂与烧结矿的重量比优选为：
萤石             0.3～5％
白云石           0.5～5％
石灰石/生石灰    8～15％。
其中所述石灰石中CaO含量大于50％，生石灰中CaO含量大于80％，所述白云石中Mg含量＞10％，所述萤石中CaF含量＞80％。
和现有技术相比，传统高炉冶炼工艺中，炉温最高可达到1700℃左右，氧化镍矿中所含铬多以三氧化二铬形式存在，三氧化二铬的熔点在2300℃左右，所以氧化镍矿中铬的还原程度有限，导致冶炼所得铁水流动性差，容易发生冻炉现象，甚至发生事故。本发明所提供的镍铬铁矿冶炼镍铁工艺中加入萤石可以有效降低铬对炉温的影响，提高了铁水的流动性，同时，因为本发明所提供的冶炼工艺中所加入萤石的量经过严格计算，可以有效避免因为萤石加入量过高导致炉缸烧穿等事故发生。同时，本发明所提供的工艺中白云石所含的镁也可以帮助解决镍铬矿中铬引起的铁水流动性差的问题。石灰石不但可以提供碱度还能均衡上述两种添加剂。本发明所提供的高炉一步法冶炼工艺具有工艺流程短、连续生产产量大、红土镍矿中镍铬铁元素一次性全部被提取，资源利用率高。其冶炼产生的炉渣是生产水泥的良好原料，除排放一定量的CO2气体，没有其它固体或液体废弃物产生，无污染。
经过比对，本发明所提供的高炉冶炼工艺成本低，传统矿热炉工艺需要耗费2000～4000度电/吨铁，焦炭0.5吨，本发明所提供的工艺中高炉耗电150～200度电/吨铁。节约能源，产量大，高炉平均产量大于矿热炉平均产量。污染少，粉尘少。原料回收率高，收率分别为：铁97～98％，镍99％，铬40～50％。
具体实施方式：
下面接合具体实施例对本发明进行进一步的解释说明，下列实施例并不限制本发明的保护范围，所有基于本发明的思想做的修改和调整都属于本发明保护的范围。
将原矿破碎筛分，其中粒径10～60mm的原矿块为高炉冶炼原料，粒径小于10mm的矿粉与焦粉、生石灰/石灰石混合配料进行烧结，得到烧结矿块；
将烧结矿块破碎筛分，粒径粒径10～50mm的烧结矿块为高炉冶炼原料，粒径小于10mm的矿粉重新烧结
将烧结矿块、原矿块、焦炭、石灰石/生石灰、白云石和萤石混配进行高炉冶炼得到镍铁。
将烧结矿和其它原料混合冶炼，其中烧结矿与原矿可以任意比例混合，也可以完全使用烧结矿或原矿，如全部使用原矿，矿石与焦炭比例为1.9～2.1∶1，如全部使用烧结矿，矿与焦炭比例为2.2～2.4∶1。
用镍铬铁矿主要成份及含量(重量％)为
Figure A20051010298400061
所得烧结矿的主要成分及含量(重量％)为：
高炉炉料组成(重量Kg)如下表
Figure A20051010298400063
高炉冶炼工艺参数
Figure A20051010298400071
冶炼所得镍铁主要成分及含量(重量％)为：
Figure A20051010298400072

Claims (7)

1.一种不含结晶水的氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，其特征在于：所述高炉冶炼工艺主要包括如下步骤：
将原矿破碎筛分，其中粒径10～60mm的原矿块为高炉冶炼原料，粒径小于10mm的矿粉与焦粉、生石灰/石灰石混合配料进行烧结，得到烧结矿块；
将烧结矿块破碎筛分，粒径粒径10～50mm的烧结矿块为高炉冶炼原料，粒径小于10mm的矿粉重新烧结
将烧结矿块、原矿块、焦炭、石灰石/生石灰、白云石和萤石混配进行高炉冶炼得到镍铁，其中，下列添加剂与烧结矿重量比为：
萤石                              0.3～8％
白云石                            0～8％
石灰石/生石灰                     4～35％。
2.如权利要求1所述的不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，其中所述氧化镍矿的主要成分及其重量比为：镍：0.5～4.5％；铬：0.3～12％；铁：38～55％。
3.如权利要求1所述的不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，其中冶炼步骤中可不添加原矿块作为冶炼原料。
4.如权利要求1或3所述的不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，其中所述的添加剂与烧结矿的重量比优选为：
萤石                            0.3～5％
白云石                          0.5～5％
石灰石/生石灰                   8～15％。
5.如权利要求1或3所述的不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，其中所述石灰石中CaO含量大于50％，生石灰中CaO含量大于80％。
6.如权利要求1或3所述的不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，其中所述白云石中Mg含量＞10％。
7.如权利要求1或3所述的不含结晶水氧化镍矿经高炉冶炼镍铁工艺，其中所述萤石中CaF含量＞80％。
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