紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法

2023-06-22 09:28:51 1

專利名稱：紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法
技術領域：
本發明屬於有色金屬冶金領域，特別涉及利用紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法。
背景技術：
隨著社會的發展，科技的進步，不鏽鋼在世界上己得到廣泛應用，傳統的鎳金屬主要從硫化鎳礦中提取，但其資源已不能滿足社會的需要，迫使人們對佔地
球鎳資源約80%的紅土鎳礦中提取金屬鎳。
目前世界上紅土鎳礦中提取金屬鎳的工藝有三種。即火法工藝、溼法工藝、火溼法結合工藝。其中火法工藝主要為鼓風爐和迴轉窯-電爐熔煉。爐外還原冶煉鎳鐵工藝，高爐冶煉和隧道窯還原——電爐熔煉不僅要求紅土鎳礦的品位要高，而且需要消耗大量的能源，對原料的矽鎂比例也有要求。溼法工藝，即硫酸加壓浸出法，雖然目前已實現工業化生產，但由於其採用高壓條件操作，對設備、規模、投資、操作控制及礦石品位、氧化鎂等有較高的要求，尤其在硫酸價格昂貴的今天，用酸浸法提取金屬鎳，不僅成本高，而且產生大量廢液，可對環境造成嚴重汙染。火溼法結合工藝，主要是原礦還原焙燒一氨浸工藝，處理低品位紅土鎳礦，但回收率低、成本高，已屬淘汰工藝。上述工藝設備不僅投資大、能耗多，而且其生產出的鎳鐵品位也較低。目前國內有部分地區利用高爐冶煉鎳鐵合金，同樣存在投資大、加工成本高的缺點，並且還嚴重地汙染了環境。在先申請的以紅土鎳礦為原料用隧道窯生產直接還原鎳鐵的方法(專利號
CN 100424191C)。其工藝過程選取紅土鎳礦為原料，所述紅土鎳礦原料中，鎳 的質量佔紅土鎳礦總質量的0.75 2.60%，鐵的質量佔紅土鎳礦總質量的8.00 55.0%;將紅土鎳礦和還原劑按照重量比為1.00: 0.25 0.55的配比裝入還原罐 中，之後將還原罐放入隧道窯中，還原罐經預熱烘千、加熱還原、冷卻、出窯， 再經過破碎、磁選、壓塊，得到合格的直接還原鎳鐵。這種方法生產的直接還原 鎳鐵不僅對原料要求高，而且生產周期長，生產效率也不高，還原不徹底、不均 勻，容易氧化，還得壓塊處理，影響還原物的產量和質量，增加了反應罐本身的 消耗和導熱慢，帶來能耗高的問題；再則上述還原方法不能徹底解決渣鐵分離， 只能達到富集礦的目的，在精礦裡仍然含有大量脈石。

發明內容
本發明的目的是克服目前的工藝缺陷，提供一種紅土鎳礦在隧道窯中直接還 原生產含鎳生鐵的方法，使紅土鎳礦還原速度加快，生產周期縮短，生產效率大 幅度提高，達到渣鐵分離的含鎳生鐵。
本發明是一種紅土鎳礦在隧道窯中直接還原生產含鎳生鐵的方法，按以下步
驟完成首先在含吸附水的紅土鎳礦中加入乾燥劑，攪袢混合均勻，使紅土鎳礦 脫水乾燥；然後把上述混合料破碎，加入還原劑和生鎳鐵聚集劑，混合均勻；其 後，在隧道窯臺車上均勻噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺車上面堆上經上述 步驟混合均勻後的紅土鎳礦，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉，裝好隧道窯 臺車後，依次進入隧道窯內還原焙燒，還原焙燒後的含鎳生鐵和爐渣一起從爐內 排出，經過水淬冷卻，破碎，自磨，便可得到含鎳生鐵。
本發明與現有的技術相比，生產工藝流程短，操作簡單，設備投資少，不用烘乾紅土鎳礦的設備、粉磨設備、壓製成球團設備、乾燥球團的設備，同時省掉 了還原紅土鎳礦所用的反應罐，提高了紅土鎳礦的傳熱性，改變了傳統隧道窯反 應罐內產生的CO氣體， 一層一層向被還原的紅土鎳礦裡滲透的還原方法，造成 還原時間長、生產效率低、還原不徹底、不均勻，容易再氧化的後果。在隧道窯
臺車上堆鋪的紅土鎳礦上面鋪的焦粉和紅土鎳礦混合的焦粉燃燒產生的co，可
以直接作用於紅土鎳礦的內外層，向紅土鎳礦的四面八方擴散滲透還原，從而加 快了紅土鎳礦的還原速度，縮短了還原時間，提高了產量和質量。
生產出的還原含鎳生鐵由於含碳量高和經過熔融，再氧化性不強，所以在排
料之後，可以用水粹方法冷卻，故不用N2和大型冷卻罩的保護，所用的生鎳鐵 聚集劑，對還原紅土鎳礦中的鐵和鎳有催化聚集作用，可使還原速度進一步加快， 改變紅土鎳礦的燒結熔融狀態。本發明具有生產工藝簡單、設備投資少、產量高、 成本低、節能效果顯著、鎳鐵回收率高等優點。 具體設施方式-
本發明是一種紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法，按以下步驟完 成首先在紅土鎳礦(即原礦)中加入乾燥劑，攪拌混合均勻，所述乾燥劑為鈣 質生石灰或鎂質生石灰，使用生石灰作乾燥劑，不僅解決了紅土鎳礦的烘乾問題， 而且還可作為紅土鎳礦生產含鎳生鐵的脫硫劑。乾燥劑的用量為紅土鎳礦重量的
3 4%，加入的乾燥劑使紅土鎳礦脫水乾燥至溼度為含水量11~16%。接著把 脫水乾燥的混合料破碎成顆粒，顆粒大小為最大3mm，再加入還原劑和生鎳鐵聚 集劑混合均勻。所述還原劑為碳質還原劑，採用煤粉或焦炭粉，碳質還原劑的重 量為原礦重量的10 15%;所述的隔離劑為矽質細沙，所述生鎳鐵聚集劑為顆 粒狀的硼鎂石、石膏、蛭石、碳酸鋇，顆粒大小為最大3咖，鎳鐵聚集劑的重量為原礦重量的4 7%,其中硼鎂石、石膏、蛭石、碳酸鋇之間的重量比為 4:1.5:1:1。上述混合均勻的料不用粉磨、造球、烘乾。其後，在隧道窯臺車上 均勻地噴一層隔離劑。在隧道窯臺車上噴灑一層隔離劑，是為了防止含鎳生鐵黏 附在隧道窯臺車的耐火磚上。然後，在焦粉上面堆上經上述步驟混合均勻的紅土 鎳礦，厚度為250 400mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層20 25mm厚的焦 粉。在紅土鎳礦上覆蓋焦粉，不僅增大了還原紅土鎳礦和隧道窯內的還原氣氛， 而且能使紅土鎳礦還原後殘餘的還原劑和灰分將還原的紅土鎳礦覆蓋，阻止空氣 進入，防止氧化。裝好隧道窯臺車後，依次進入隧道窯內還原，溫度控制在1250 140(TC，時間為4 6小時。在生鎳鐵聚集劑的作用下，高溫下滲碳，形成含鎳 生鐵。還原焙燒後的含鎳生鐵及礦渣一起從窯內排出，經水粹冷卻到25 50'C， 然後破碎分揀大塊生鐵，小塊渣鐵自磨，使含鎳生鐵合金與礦渣達到有效分離， 便可獲得含鎳生鐵。
實施例l:
將含水的紅土鎳礦(Nil. 01%， TFe45%)用3%鈣質生石灰拌勻乾燥，破碎到 3mra以下，加入原礦重量15%的還原煤，7%的生鎳鐵聚集劑混合均勻，然後在隧 道窯臺車上均勻地噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺車上面堆上混合均勻的紅 土鎳礦250mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉15mm，裝好隧道窯臺車 後，依次進入隧道窯內還原，溫度控制在1250°C，還原時間6小時，還原焙燒 後經水淬冷卻、破碎、分揀大塊生鐵、小塊渣鐵在自磨機中自磨，使含鎳生鐵合 金與渣達到有效分離，得到含鎳生鐵。其中鎳回收率94.1%，鐵回收率95.2%。
實施例2:
將含水的紅土鎳礦(Nil. 14%, TFe42%)用3. 5條丐質生石灰拌勻乾燥，破碎到3mm以下，加入原礦重量20%的還原煤，6%的粒鎳鐵聚集劑混合均勻，然後在 隧道窯臺車上均勻地噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺車上面堆上混合均勻的 紅土鎳礦300mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉20mm，裝好隧道窯臺 車後，依次進入隧道窯內還原，溫度控制在135(TC，還原時間5小時，還原焙 燒後經水淬冷卻、破碎、分揀大塊生鐵、小塊渣鐵在自磨機中自磨，使含鎳生鐵 合金與渣達到有效分離，得到含鎳生鐵。其中鎳的回收率94.8%，鐵的回收率 95. 5%。
實施例3:
將含水的紅土鎳礦(Nil.2%， TFe40%)用4%鎂質生石灰拌勻乾燥，破碎到 3mm以下，加入原重量13%的還原煤，5%的生鎳鐵聚集劑混合均勻，然後在隧道 窯臺車上均勻地噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺車上面堆上混合均勻的紅土
鎳礦400mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉25mm，裝好隧道窯臺車後， 依次進入隧道窯內還原，溫度控制在140(TC，還原時間4小時，還原賠燒後經 水淬冷卻、破碎、分揀大塊生鐵、小塊渣鐵在自磨機中自磨，使含鎳生鐵合金與 渣達到有效分離，，得到含鎳生鐵。其中鎳的回收率95%，鐵的回收率94.5%。
權利要求
1、一種以紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法，其特徵在於它是按以下步驟完成首先在含吸附水的紅土鎳礦中加入乾燥劑，攪拌混合均勻，使紅土鎳礦脫水乾燥；然後把上述混合料破碎，加入還原劑和生鎳鐵聚集劑，混合均勻；其後，在隧道窯臺車上均勻噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺車上面堆上經上述步驟混合均勻後的紅土鎳礦，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉，裝好隧道窯臺車後，依次進入隧道窯內還原焙燒，還原焙燒後的含鎳生鐵和爐渣一起從爐內排出，經過水淬冷卻，破碎，自磨，便可得到含鎳生鐵。
2、 根據權利要求1所述的方法，所述乾燥劑為鈣質生石灰或鎂質生石灰，乾燥劑的用量為紅土鎳礦重量的3 — 4%。
3、 根據權利要求1所述的方法，脫水乾燥後的混合料被破碎成顆粒；顆粒大小為最大3mra。
4、 根據權利要求1所述的方法，所述還原劑為碳質還原劑，採用煤粉或焦炭粉，碳質還原劑的重量為紅土鎳礦重量的10—15%。
5、 根據權利要求1所述的方法，所述生鎳鐵聚集劑為硼鎂石、石膏、蛭石、碳酸鋇，生鎳鐵聚集劑的重量為紅土鎳礦重量的4一7%。
6、 根據權利要求1所述的方法，隧道窯中的還原溫度控制在1250 — 140(TC，還原焙燒的時間為4-6小時。
7、 根據權利要求1所述的方法，在隧道窯臺車表面噴有隔離劑。
8、 根據權利要求l、 7所述的方法，在隧道窯臺車表面焦粉上面的混合均勻的紅土鎳flT的厚度為250-400mm。
9、 根據權利要求1所述的方法，所述的混合均勻的紅土鎳礦表面上覆蓋的焦粉厚度為20-25咖。
10、 根據權利要求1所述的方法，所述水淬溫度55—6(TC。
全文摘要
本發明涉及用紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法，按以下步驟完成首先在含吸附水的紅土鎳礦中加入乾燥劑，攪拌混合均勻脫水乾燥；然後把上述混合料破碎，加入還原劑和生鐵鐵聚集劑，混合均勻後送入噴有隔離劑的隧道窯臺車上面，再覆蓋一層焦粉進行還原焙燒；還原焙燒後料經過水淬冷卻、破碎、分揀大鐵塊、小塊渣鐵在自磨機中自磨，使含鐵生鐵合金與礦渣達到徹底分離，得到含鎳生鐵合金。本發明不用傳統的還原罐，生產簡單、還原時間短、產量高、操作方便、節約能耗，成本低、鎳的回收率高，生產出的含鎳生鐵可直接作為冶煉不鏽鋼的優質原料。
文檔編號C21B13/00GK101638703SQ200910169399
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月27日 優先權日2009年8月27日
發明者毛黎生 申請人:毛黎生;毛耐文