一種矽酸鎳礦迴轉窯直接還原製備鎳鐵的方法
2023-06-01 13:04:11
專利名稱：一種矽酸鎳礦迴轉窯直接還原製備鎳鐵的方法
技術領域：
本發明屬於礦物加工技術領域，特別是一種矽酸鎳礦石迴轉窯直接還原製備鎳鐵
的方法。
背景技術：
由於鎳具有良好的機械強度和延展性，難熔並且耐高溫，並具有很高的化學穩定 性，在空氣中不氧化等特徵，因此是一種十分重要的有色金屬原料，被用來製造不鏽鋼、高 鎳合金鋼和合金結構鋼，廣泛用於飛機、雷達、飛彈、坦克、艦艇、宇宙飛船、原子反應堆等各 種軍工製造業。在民用工業中，鎳常製成結構鋼、耐酸鋼、耐熱鋼等大量用於各種機械製造 業。此外，鎳還可作陶瓷顏料和防腐鍍層，鎳鈷合金是一種永磁材料，廣泛用於電子遙控、原 子能工業和超聲工藝等領域，在化學工業中，鎳常用作氫化催化劑。 鎳的礦物主要分為硫化鎳和氧化鎳兩大類，其中氧化鎳礦石又分為紅土鎳礦和矽 酸鎳礦，紅土鎳礦的加工技術逐漸趨於成熟，而現有的矽酸鎳礦石開發利用仍然存在很多 不足，由於矽酸鎳礦石堪布粒度較細、礦石組成複雜、鎳是晶格取代形式賦存於礦石中、鎳 的含量比較低、氧化鎂和二氧化矽的含量很高等特點，導致很難有一種較理想的工藝使矽 酸鎳礦石得到有效的開發利用。 現有的矽酸鎳礦石開發技術主要有火法工藝和溼法工藝兩大類。(1)火法工 藝_①鎳鐵合金工藝，首先將礦石破碎到50 150mm，然後送乾燥窯乾燥到礦石不粘結又 不太粉化，再送至煅燒迴轉窯，在70(TC溫度下，乾燥、預熱和煅燒，產出焙砂；焙砂進入電 爐後，再加上10 30mm的揮發性煤，經過IOO(TC的還原熔煉，產出粗鎳鐵合金，粗鎳鐵合 金再經過吹煉產出成品鎳鐵合金。②鎳硫工藝，在生產鎳鐵工藝的1500°C 160(TC熔煉過 程中，加入硫磺、產出低鎳硫，再經過轉爐吹煉生產高鎳硫，生產高鎳硫的主要工廠有法國 鎳公司的新咯裡多尼亞安博冶煉廠、印度尼西亞的蘇拉威西 梭羅阿科冶煉廠。高鎳硫產 品含鎳79.00%，硫含量為19.50%，全程鎳回收率大約為70.00%。③氨浸工藝，該工藝最 早在古巴尼加羅冶煉廠得到應用，將紅土礦乾燥、破碎後，在600 70(TC溫度下還原焙燒， 使鎳、鈷和部分鐵還原成合金，然後再4級逆流氨浸，利用鎳和鈷可以與氨形成配合物的特 性，使鎳和鈷等有價金屬進入到浸出液中。浸出液經過硫化物沉澱，沉澱母液後再除去鐵， 蒸氨，產出鹼式硫酸鎳，鹼式硫酸鎳後再經過煅燒轉化成氧化鎳，也可以生產鎳粉。(2)溼法 工藝_ 常溫常壓酸浸出，浸出溫度在25°C ，壓力為標準大氣壓。②加壓酸浸工藝，在250 270°C，4 5MPa的高壓條件下，用稀硫酸將鎳和鈷等有價金屬與鐵、鋁礦物一起溶解，在隨 後的反應中，控制一定ra值等條，使鐵、鋁和矽等雜質元素水解進入到渣中，鎳、鈷選擇性 進入溶液中。浸出液用硫化氫還原中沉澱，產出高質量的鎳鈷硫化物。鎳鈷硫化物通過傳 統的精煉工藝配套產出最終產品。 以上矽酸鎳礦加工技術都存在成本比較高，不太適合低品位矽酸鎳礦(Ni < 1% ) 的開發利用，尤其是溼法工藝存在廢酸難處理，流程金屬損失較多等缺點，如何開發一種成 本低、汙染小、產品質量高等特點的矽酸鎳礦加工技術是具有重大現實意義的。
目前公知的矽酸鎳礦加工技術有①中南大學王暉等人申請的"紅土鎳礦還 原焙燒過程中添加添加劑的方法"發明專利(申請號為200810143344.2，公開號為 CN10148378)，該發明公布了一種紅土鎳礦還原焙燒過程中添加添加劑的方法，將紅土鎳礦 破磨到-200 -100目佔其質量的70 90%，在紅土鎳礦中添加氯化物作離析劑、鈉化合 物作促進劑、還原鐵粉作成核劑和鈣類化合物作固硫劑，按紅土鎳礦的質量計，氯化物的添 加用量為0 10%，鈉化合物的添加用量為1 10%，還原鐵粉的添加用量為0 3%，鈣 類化合物的添加用量為1 10%，該發明適合於添加到矽酸鎳所佔比例高的紅土鎳礦的還 原焙燒過程，能較大幅度的降低氯化鈣等的用量，減輕氯對設備的腐蝕和環境汙染，顯著提 高紅土鎳礦還原焙燒過程中的金屬化率和離析效果，從而達到了提高鎳回收率或品位的目 的。②張昱，陳曉鳴申請的"從氧化鎳礦矽酸鎳礦回收鎳鈷的方法"發明專利(申請號為 200610010774. 8，公開號為CN1827799)，該發明涉及一種從氧化鎳礦矽酸鎳礦中回收鎳鈷 的方法，將原礦氧化鎳礦、矽酸鎳礦破磨至-200目佔80 90wt^，加入原礦重量5 15% 的焦炭粉、10 30%的氯化劑、0. l 1. 0X的助齊IJ，製成粒徑5 15mm球團，再採用氯化離 析焙燒-磁選工藝對物料進行處理，控制離析迴轉窯高溫帶溫度為1000 130(TC，窯尾溫 度為400 600°C，迴轉窯轉速0. 75 2轉/分鐘，時間1 2小時，離析焙燒後產品進入 磁場強度為1500 3000高斯的磁選機選別，最後可得鎳品位為5 15%，回收率為80 85% ;鈷品位為0. 3 1. 7%，回收率為70 80%的鎳鈷混合精礦。③昆明晶石礦冶有限 公司鄒德犁等人申請的"一種氧化鎳礦密閉浸出提取鎳鈷的方法"發明專利(申請號為 20081023703. 3，公開號為CN101418379，該發明涉及一種氧化鎳礦密閉浸出提取鎳鈷的方 法，這是一種硫酸密閉浸出高鐵氧化鎳礦，低鐵氧化鎳礦預中和，高鎂礦中和、熟石灰除鐵、 氫氧化鈉沉鎳富集鎳的方法。該發明充分利用硫酸與礦石反應產生的熱量，不需外加熱有 效的分解高鐵氧化鎳礦；分解高鐵氧化鎳礦後較高濃度的游離酸，用低鐵氧化鎳礦進行預 中和，提高硫酸的有效利用率；在分解過程中利用回用水中的鈉離子或銨離子進行沉鐵礬； 利用鹼性適中的高鎂礦做沉鐵礬中和劑。該發明在同等酸耗下回收率可提高6%以上，噸鎳 鹼耗可降低2噸以上。④章宇申請的"以紅土鎳礦為原料用隧道窯直接還原鎳鐵的方法以 紅土鎳礦為原料用隧道窯直接還原鎳鐵的方法"的發明專利(申請號為200710072147. 1，
發明者劉殿文, 文書明, 肖軍輝, 雷顏銘 申請人:昆明理工大學