一種高冰鎳氧化焙砂的製備方法與流程

2023-06-16 19:47:57

本發明涉及冶金領域，尤其涉及一種高冰鎳的冶煉技術。

背景技術：

由於鎳具有良好的耐腐蝕性、可塑性以及磁性，已經被廣泛用於冶金、電池、軍工製造業、民用機械製造業以及電鍍工業等領域。隨著社會的快速發展，國家對鎳產品的需求模式發生了改變。無論是在國內還是國際，純鎳的需求在顯著下降，而適用於不同用途的其它含鎳產品的需求在上升。單一化的產品結構不僅不能滿足經濟發展對鎳產品種類的需求，也在一定程度上影響了鎳工業的發展。

高冰鎳作為一種冶金中間產物，其的主要成分為二硫化三鎳(Ni3S2)、輝銅礦(Cu2S)，以及少量的鈷的硫化物、鎳鐵銅合金等。大量的硫元素限制了高冰鎳溼法冶金體系——硫酸鹽體系。如果將硫酸鹽體系轉換為其他體系生產多樣化的鎳產品，成本也較高。高冰鎳的氧化焙燒脫硫是一種有效的解決方法，可以將焙燒後的物料應用於不同體系的溼法過程。但是高冰鎳的氧化焙燒到目前為止仍是產業界的難題。究其原因，主要是高冰鎳中的二硫化三鎳(Ni3S2)的著火點與軟化點在630.0℃-650.0℃之間，而二硫化三鎳(Ni3S2)的中間產物硫酸(NiSO4)鎳分解為氧化鎳(NiO)的溫度在780.0℃-830.0℃之間。所以在高冰鎳氧化焙燒過程中會發生嚴重的結爐現象，導致無法正常生產，更難以獲得理想的高冰鎳氧化焙砂。安紹勤在《有色冶煉》1995年第4期公開了一種在高冰鎳粉礦中摻入一定量菸灰後制粒的方法，該方法提高了二硫化三鎳(Ni3S2)的軟化點溫度，雖然可以避免結爐問題，但是該工藝需要將粉礦制粒，將增加額外的成本，得到的高冰鎳氧化焙砂的殘硫量仍有0.5％。

因此，確有必要研發一種操作簡便、成本較低、易於控制、可以實現產業化的高冰鎳氧化焙燒方法，製備得到的高冰鎳氧化焙砂應具有更低的殘硫量，從而推動高冰鎳資源的合理利用以及鎳產品多樣化。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，本發明的目的在於提供一種高冰鎳氧化焙砂的製備方法。該方法操作簡便、成本較低、易於控制、可以實現產業化，且製備高冰鎳氧化焙砂具有更低的殘硫量。

為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案：

一種高冰鎳氧化焙砂的製備方法，包括如下步驟：

(1)將高冰鎳破碎、細磨；

(2)低溫焙燒，將細磨後的高冰鎳置於加熱設備中，在氧化氣氛下升溫至500.0℃-560℃保溫；

(3)高溫焙燒脫硫，將低溫焙燒後的高冰鎳緊接著在氧化氣氛下升溫至820.0℃-1000.0℃保溫；

(4)待物料隨爐冷卻後，得到所述高冰鎳氧化焙砂。

優選的，所述步驟(1)中，經細磨後得到的高冰鎳粒度為100目-300目。

優選的，所述步驟(2)中的加熱設備為管式爐、馬弗爐、迴轉窯、沸騰焙燒爐中的任意一種。

優選的，所述步驟(2)、(3)中氧化氣氛中的氧氣含量大於等於21％。

優選的，所述步驟(2)中，以1℃/min-20℃/min的加熱速度升溫至500.0℃-560℃。

優選的，所述步驟(2)中，保溫時間為3h-15h。

優選的，所述步驟(3)中，以1℃/min-5℃/min的升溫速度升溫至820.0℃-1000.0℃。

優選的，所述步驟(3)中，保溫時間為3h-15h。

本發明所述的一種製備高冰鎳氧化焙砂的方法，該方法在低溫焙燒階段實現了二硫化三鎳(Ni3S2)到硫化鎳(NiS)的物相轉變，在高溫焙燒脫硫階段，隨著溫度升高，硫化鎳(NiS)首先轉變為硫酸鎳(NiSO4)，進一步升溫時硫酸鎳(NiSO4)分解為氧化鎳(NiO)。本發明所述方法在焙燒過程中有效避免了高溫下二硫化三鎳(Ni3S2)的著火與軟化，從根本上解決了高冰鎳氧化焙燒過程中的結爐問題，使得高冰鎳氧化焙燒工序得以正常開展，最終可以得到含硫量在0.1％以下的高冰鎳氧化焙砂。該工藝流程簡單、可操作性強、安全性高，便於實現產業化。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例1經細磨後的高冰鎳細粉的掃描電鏡(SEM)圖。

圖2為本發明實施例1經細磨後的高冰鎳細粉的能譜儀(EDS)元素測試圖。

圖3為本發明實施例1高冰鎳氧化焙砂的掃描電鏡(SEM)圖。

圖4為本發明實施例1高冰鎳氧化焙砂的能譜儀(EDS)元素測試圖。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本文發明做更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體實施例。

除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明的保護範圍。

除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法製備得到。

實施例：

實施例1：

本實施例所述高冰鎳氧化焙砂的製備方法，包括如下步驟：將高冰鎳在破碎機中進行破碎，得到小顆粒的高冰鎳；將小顆粒的高冰鎳在振動磨中進行細磨，將細磨後的高冰鎳粉末過200目篩；將細磨後的高冰鎳裝在燒舟中，放置於管式爐中間，在純氧氣氛下以5℃/min速度進行升溫，到達520℃後保溫5h；在純氧氣氛下，以2℃/min速度升溫至820℃後保溫5h；待物料隨爐冷卻後，得到高冰鎳氧化焙砂。

如圖1、圖2所示，經細磨後的高冰鎳粉末的粒度較細，硫元素較多且均勻分布在高冰鎳中，而銅元素以類質同象的形式部分存在於二硫化三鎳(Ni3S2)中。經細磨後的高冰鎳粉末的粒度較細，所含元素主要為Ni、S、Cu、Fe等，其它元素在高冰鎳中分布很少。

如圖3、圖4所示，焙燒後物料的顆粒更加細小，這是因為在高冰鎳焙燒過程中，先後經歷了：由二硫化三鎳(Ni3S2)到硫化鎳(NiS)的物相轉變，從硫化鎳(NiS)氧化為硫酸鎳(NiSO4)，硫酸鎳(NiSO4)分解為氧化鎳(NiO)的轉變，硫酸鹽的分解使得物料得到進一步破碎。同時，硫元素經過焙燒之後基本消失，說明得到了低殘硫量的高冰鎳氧化焙砂。

對所得高冰鎳氧化焙砂進行感應耦合等離子體(ICP)檢測，得到高冰鎳氧化焙砂的含硫量為0.073％。

實施例2：

本實施例所述高冰鎳氧化焙砂的製備方法，包括如下步驟：將高冰鎳在破碎機中進行破碎，得到小顆粒的高冰鎳；將小顆粒的高冰鎳在振動磨中進行細磨，將細磨後的高冰鎳粉末過300目篩；將細磨後的高冰鎳裝在燒舟中，放置於管式爐中間，在純氧氣氛下以15℃/min速度升溫至540℃後保溫15h；在含氧量為50％的氧氣氛下，以3℃/min速度升溫升溫至850℃後保溫10h；待物料隨爐冷卻後，得到所述高冰鎳氧化焙砂。對所得高冰鎳氧化焙砂進行感應耦合等離子體(ICP)檢測，得到高冰鎳氧化焙砂的含硫量為0.048％。

實施例3：

本實施例所述高冰鎳氧化焙砂的製備方法，包括如下步驟：將高冰鎳在破碎機中進行破碎，得到小顆粒的高冰鎳；將小顆粒的高冰鎳在振動磨中進行細磨，將細磨後的高冰鎳粉末過100目篩；將細磨後的高冰鎳裝在燒舟中，放置於馬弗爐中，在空氣氣氛下以18℃/min速度進行升溫至560℃後保溫10h；在空氣氣氛下，以5℃/min速度升溫至870℃後保溫15h；待物料隨爐冷卻後，得到所述高冰鎳氧化焙砂。對所得高冰鎳氧化焙砂進行感應耦合等離子體(ICP)檢測，得到高冰鎳氧化焙砂的含硫量為0.052％。