紅土鎳礦在迴轉窯——化鐵爐中生產鎳鐵的工藝的製作方法
2023-05-29 08:52:31
專利名稱：紅土鎳礦在迴轉窯——化鐵爐中生產鎳鐵的工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵冶金領域，特別涉及利用紅土鎳礦在迴轉窯——化鐵爐中生 產鎳鐵的工藝。
背景技術：
隨著社會的發展，科技的進步，不鏽鋼在世界上已得到廣泛應用，傳統的 鎳金屬主要從硫化鎳礦中提取。但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的處理工藝有三種。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一電爐熔煉，爐外還原冶煉鎳 鐵等工藝，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，能耗高，投資大，其生產出的鎳鐵品位較低。目前國內部分 地區利用高爐冶煉鎳鐵合金同樣存在投資大、加工成本高的難題，還嚴重汙染了 環境。
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，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。
在先申請(專利公開號200710034750.0)的中南大學發明的紅土鎳礦熔融 還原製取鎳鐵合金工藝，首先將紅土鎳礦中的氧化鎳和赤鐵礦預還原轉化為金屬 鎳和金屬鐵或四氧化三鐵，然後利用溼式磁選，使鎳鐵大幅度富集的同時，脈石 及硫、磷等有害元素被脫除，最後將預還原得到的鎳鐵精礦進行熔融還原製備鎳
鐵合金。其生產步驟為預還原~~"磁選""^熔融還原工藝生產，其工藝較複雜， 加工成本較高，冶煉鎳鐵合金的能耗高，而且煉出的鎳品位不高，經濟效益較低， 特別是紅土鎳礦入迴轉窯還原前，粉狀物還得乾燥粉磨，再製成球烘乾，投資設 備大。
在先申請(專利申請號200610163831.6 )的昆明貴金屬研究所發明的不同類型紅土鎳礦的還原——磨處理方法，其生產步驟是將紅土鎳礦破磨，加入 炭質原料、複合添加劑混磨，用球蛋成型機製成球團，然後乾燥，採用迴轉窯還 原焙燒後，進行粗破，然後進行溼法球磨後，採用搖床進行重選，重選獲得的鎳 精礦採用3000-5000高斯的磁選機進行選別，便得到高品位的鎳鐵混合精礦。這 種方法選出的鎳鐵精礦中鎳品位雖然較高，但不是粒鎳鐵合金，其加工工藝較復 雜、成本較，，不能直接進電爐冶煉不鏽鋼和合金鋼。紅土鎳礦還原仍然需要幹 燥，粉磨到120目佔90%，再製成球烘乾，設備投資仍然很大。
在先申請(200610010774.8),從氧化鎳礦矽酸鎳回收鎳鈷的方法，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，加 入焦炭粉、氯化劑助劑等，製成球團，再採用氯化離析焙燒-磁選工藝對物料進 行處理，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%、鈷品味為0.3-1.7%，的鎳鈷混合精礦。該發明雖然可以獲得 較高品位的鎳鈷精礦，但加工設備較複雜，成本較高。
以上發明都有著不同的創造發明特點，但是紅土鎳礦入迴轉窯前，加工工藝 複雜。設備投資大，生產成本高。尤其是制壓成的球團，在迴轉窯內不斷的翻滾 跌落摩擦形成的礦粉和煤灰在受到爐氣的氧化作用下，使部分還原的紅土鎳礦粉 生成(FeO)與煤灰中的(Si02)形成低熔點的矽酸鐵，產生高粘度的液相粘窯、 形成窯皮長厚結圈，影響正常生產。另外，上述發明中使用的納鹽添加劑，在回 轉窯還原條件下易被還原呈蒸氣逸出料層，到低溫區冷凝沉積，與窯襯形成低JS 點矽酸鹽粘窯、形成窯皮長厚結圈。
發明內容
本發明的目的是提供一種紅土鎳礦在迴轉窯一化鐵爐中生產鎳鐵工藝，它彌 補了目前在迴轉窯中紅土鎳礦還原、冷卻、球磨、磁選鎳鐵精礦粉工藝上的缺陷， 可得到含鎳品位高的鎳鐵合金。該工藝生產的鎳礦不僅可作為生產不鏽鋼的優質 原料，而且綜合利用了紅土鎳礦的鎳和鐵。
本發明的紅土鎳礦在迴轉窯一化鐵爐中生產鎳鐵工藝，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，使紅土鎳礦脫水千燥； 然後把上述混合料破碎，加入還原劑和鎳鐵聚集劑，混合均勻；再將上述混合均 勻的料直接送入迴轉窯中進行還原焙燒；還原焙燒後料從爐內排出，經過水淬冷 卻、破碎、球磨，然後用磁選機磁選，便可得到高品位的鎳鐵精礦。然後將高品 位的鎳鐵精礦壓成塊，加入化鐵爐中冶煉成鎳鐵合金，作為冶煉不鏽鋼的優質原料。
本發明節省了烘乾紅土鎳礦的設備、粉磨設備、製成球設備和乾燥球團的設 備，在同等生產規模下，項目建設投資與現有相關工藝投資相比，不僅生產工藝 減少，環境汙染也減少，從而使本發明生產工藝生產出的鎳鐵成本大幅度降低， 同時解決了迴轉窯久難克服的窯中結圈，影響正常生產的難題。
本發明只需在紅土鎳礦中加入乾燥劑乾燥，破碎後加入還原劑、鎳鐵聚集劑 混合均勻，即可進行還原焙燒，還原焙燒後再水淬、破碎、球磨、磁選，即可得 到回收率高、品位高的鎳鐵精礦，其鎳的品位可達10-12%，然後將磁選的鎳鐵 精礦粉壓成塊，加入化鐵爐中就可冶煉出品位高的鎳鐵合金，使鎳的品位可達 15-18%，回收率可達90%以上。本發明由於使用生石灰乾燥劑，起調整鹼度及提 高紅土鎳礦熔點的作用，鎳鐵聚集劑的作用是降低紅土鎳礦的還原溫度和高溫下 紅土鎳礦的維相粘度，確保紅土鎳礦在迴轉窯中不會產生過粘的液相、粘窯及形 成窯皮長厚結圈，並且還提高了還原反應速度。在選擇性還原紅土鎳礦的條件下 使高度彌散在Fe0周圍的鎳粒聚集起來，促進粒鎳鐵晶體長大，聚集成大粒鎳鐵， 便於球磨磁選分離，從而提高鎳品位。另外，本發明對紅土鎳礦的化學成分和鎳 的品位無過高要求，無論是氧化鎳礦還是矽酸鎳礦都可用本發明的工藝生產高品^ 位鎳鐵精礦。
本發明具有生產工藝簡單、操作方便、生產流程短的優點，節約了冶煉鎳鐵 合金的電耗，成本低、鎳的回收率高。生產出的鎳鐵合金可直接作為電爐冶煉不 鏽鋼的優質原料。本發明適用於各種品位和不同類型的紅土鎳礦還原，具有明顯 的經濟效益和社會效益，推廣前景廣闊。
圖l是本發明的工藝流程圖
具體實施例方式
本發明是一種紅土鎳礦在迴轉窯一化鐵爐中生產鎳鐵的工藝，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，所述乾燥劑為轉 質生石灰或鎂質生石灰，乾燥劑的用量為紅土鎳礦重量的5—10%，加入的乾燥 劑使紅土鎳礦脫水乾燥至溼度為含水量8—10%。接著把脫水乾燥的混合料破碎 到顆粒大小為5mm以下，再加入還原劑和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3—9%;所述 鎳鐵聚集劑為氟碳鈰、獨居石、硼鎂石、蛭石和活性氧化鋁，鎳鐵聚集劑的重量為原礦重量的3—9%。其中氟碳鈰、獨居石、硼鎂石、蛭石和活性氧化鋁之間 的重量比為4:2:1:0.5: 0.5。上述混合均勻的料不用粉磨、造球、烘乾，直接 送入迴轉窯中進行還原焙燒。迴轉窯中的還原溫度控制在950—100(TC，還原焙 燒的時間為3—5小時。還原焙燒後，把料從爐內排出，經水淬冷卻到25—50'CU 再破碎、球磨成180—220目的細度，然後用1500—2500高斯磁選機磁選，便可
得到鎳鐵精礦粉，再將鎳鐵精礦粉壓成塊，送入化鐵爐冶煉；加入鎳鐵精礦塊重 量的30%-40%焦炭，溫度控制在1400—1500'C，冶煉時間l一2小時，即可得到 鎳的品位達15 —18%的鎳鐵合金。
實施例l:將含水的紅土鎳礦(Nil. 01， Tfe8.8%)用5%鈣質生石灰拌勻幹 燥，破碎到5ram以下，加入原礦重量8%的碳質還原劑，7%的鎳鐵聚集劑混合均 勻，直接入迴轉窯還原焙燒，溫度控制在98(TC，還原焙燒後經水淬冷卻、破碎、 球磨，然後用1500高斯磁選機磁選，得到鎳鐵精礦粉，其鎳的品位可達10.2%， 鎳回收率90.1%，再將鎳鐵精礦粉壓成塊，進入化鐵爐冶煉；加入鎳銖精礦塊重 量的30%焦炭，溫度控制在1400—142(TC，時間為1小時，便冶煉成鎳鐵合金， 其鎳的品位可達15. 2%，鎳回收率93%。
實施例2:將含水的紅土鎳礦(Nil. 14， Tfel0.2)用7%鈣質生石灰拌勻幹 燥，破碎到5mm以下，加入原礦重量9%的碳質還原劑，8%的鎳鐵聚集劑混合均 勻，直接入迴轉窯還原焙燒，溫度控制在97(TC,還原焙燒後經水淬冷卻、破碎、 球磨，然後用2500高斯磁選機磁選，得到鎳鐵精礦粉，其鎳的品位可達12.1%, 鎳回收率90.5%，再將鎳鐵精礦粉壓成塊，進入化鐵爐冶煉；加入鎳鐵精礦塊重 量的35%焦炭，溫度控制在1400""1500'C，時間為1.5小時，得到高品位的鎳鐵 合金，其鎳的品位可達17.6%，鎳回收率94%。
實施例3:將含水的紅土鎳礦(Nil. 2, Tfell.0%)用6%鎂質生石灰拌勻幹 燥，破碎到5咖以下，加入原礦重量7%的碳質還原劑，6%的鎳鐵聚集劑混合均 勻，直接入迴轉窯還原焙燒，溫度控制在IOO(TC，還原焙燒後經水淬冷卻、破 碎、球磨，然後用2000高斯磁選機磁選，得到鎳鐵精礦粉，其鎳的品位可達12. 4%， 鎳回收率92%，再將鎳鐵精礦粉壓成塊，進入化鐵爐冶煉；加入鎳鐵精礦塊重量 的40%焦炭，溫度為1400—148(TC，時間為1.2小時，得到高品位的鎳鐵合金， 其鎳的品位可達18. 0%。鎳回收率95%。
權利要求
1、一種紅土鎳礦在迴轉窯——化鐵爐中生產鎳鐵的工藝，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，加入還原劑和鎳鐵聚集劑，混合均勻；再將上述混合均勻的料直接送入迴轉窯中進行還原焙燒；還原焙燒後料從爐內排出，經過水淬冷卻、破碎、球磨，然後用磁選機磁選，得到鎳鐵精礦，然後將鎳鐵精礦壓成塊，加入化鐵爐中冶煉成鎳鐵合金。
2、 根據權利要求1所述的工藝，所述千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5—10%。
3、 根據權利要求1所述的工藝，脫水乾燥後的混合料被破碎到顆粒大小為5mm以下。
4、 根據權利要求1所述的工藝，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3—9%。
5、 根據權利要求1所述的工藝，所述鎳鐵聚集劑為氟碳鈰、獨居石、硼鎂石、蛭 石和活性氧化鋁，鎳鐵聚集劑的重量為原礦重量的3—9%，其中氟碳鈰、獨居石、硼 鎂石、蛭石和活性氧化鋁之間的重量比為4:2:1:0. 5: 0.5。
6、 根據權利要求1所述的工藝，迴轉窯中的還原溫度控制在950—1000t:,還原 焙燒的時間為3—5小時。
7、 根據權利要求1所述的工藝，還原焙燒後，把料從爐內排出，經水淬冷卻到25 一5(TC，再破碎、球磨成180—220目的細度，然後用磁選機磁選。
8、 根據權利要求1所述的工藝，化鐵爐冶煉溫度控制在1400—150(TC，冶煉時間 l一2小時。
全文摘要
本發明涉及利用紅土鎳礦在迴轉窯——化鐵爐中生產鎳鐵的工藝。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，加入還原劑和鎳鐵聚集劑，混合均勻後送入迴轉窯中進行還原焙燒；還原焙燒後料經過水淬冷卻、破碎、球磨、磁選，便可得到高品位的鎳鐵精礦。然後將鎳鐵精礦壓成塊，加入化鐵爐中冶煉成鎳鐵合金，作為冶煉不鏽鋼的基礎原料。本發明生產簡單、操作方便、節約能耗，成本低、鎳的回收率高。本發明適用於各種品位和不同類型的紅土鎳礦。
文檔編號C22B1/00GK101418388SQ20081018340
公開日2009年4月29日 申請日期2008年12月16日 優先權日2008年12月16日
發明者毛耐文 申請人:毛耐文