迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法
2023-11-09 22:50:12 1
專利名稱：迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法
技術領域：
本發明涉及一種迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，屬於有色冶 金技術領域。
背景技術：
鎳是一種重要的有色金屬合金元素，其主要用於冶煉不鏽鋼，通常的鎳基不鏽鋼，須添加8wt。/。 11 wt%的鎳。全球約2/3的鎳用於生產不鏽鋼，因此 不鏽鋼行業對鎳消費的影響居第1位。隨著我國不鏽鋼產業的發展，鎳應用的 增長率將達到7%，而目前可供人類開發利用的鎳資源只限於陸地的硫化鎳礦和 氧化鎳礦兩種，其中約30%為硫化礦、70°/。為氧化鎳礦。紅土礦係指由橄欖石或蛇紋石等基性巖經過長期大規模的風化淋濾蝕變富 集形成的水合氧化鐵和水合矽酸鎂的混合物，是一種疏鬆粘土狀、含大量水分 的氧化鎳礦資源，易開釆，難加工。紅土鎳礦可以生產出氧化鎳、硫鎳、鎳鐵， 其中硫鎳、鐵鎳可供鎳精煉廠使用。釆用鎳鐵不僅便於製造不鏽鋼，同時還可 降低生產成本，而直接還原鎳鐵(也稱海綿鎳鐵)可以直接代替不鏽鋼廢鋼使用， 因而，它可以成為不鏽鋼生產的主要原料。公知的開發紅土鎳礦工藝粗分為火法、溼法及火溼法結合三類。火法冶煉 工藝，主要是生產粒鎳、熔煉鎳鐵和熔煉鎳毓。溼法冶煉工藝，主要是加壓酸 浸。火溼法結合工藝，主要是還原焙燒一常壓氨浸及離析一還原焙燒一選礦。火法工藝中通常需要紅土鎳礦具有較高品位，且能耗高，生產成本過高， 環境汙染嚴重；溼法工藝中加壓酸浸(HPAL)法雖然已實現工業化和產業化，但 由於其釆用高壓條件操作，對設備、規模、投資、搡作控制及礦石品位等有很 高要求，難以普遍推廣。火溼法結合工藝工藝路徑複雜、流程長、能耗高，環 境汙染嚴重。由於上述方法存在各種各樣的問題，致使紅土鎳礦，特別是低品 位的紅土鎳礦沒有得到有效利用。基於此種原因，近年來國內外對紅土工開發 技術的研究工作十分活躍，但仍沒有較好的解決上述問題。發明內容本發明所要解決的技術問題是提供 一種迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵 粒的方法，其工藝流程短、操作簡單、易於控制、原料適應性強、生產效率高、 生產成本低、設備投資少、能耗低、鎳鐵回收率高、環境友好。解決發明的技術問題所釆用的方案是將紅土鎳礦破碎磨細後，配入碳質還原劑、複合添加劑混磨、壓團，然後送預熱器預熱，並通過預熱器將團礦連 續給入迴轉窯進行鎳鐵的還原，還原產出的熔塊經水淬、磨細後，再經重選和 磁選可得到含鎳鐵的合金粒。實現本發明的步驟與工藝參數為(1) 原礦破磨-200目佔重量的80%~90%;(2) 配混料按比例配入碳質還原劑、複合添加劑混磨，其中的碳質還原劑 為無煙煤和焦粉，用量分別為礦量的2%~5%和5% 8%，複合添加劑為石灰石、 碳酸鈉和腐植土或粘土，用量分別為礦量的3%~5%、 1% 3%、 6%~8%;(3) 壓團控制含水量15°/。~18%，團塊粒度10mm 20mm;(4) 預熱在迴轉窯窯口安裝預熱器，利用窯口廢氣對團礦進行預熱，預熱 溫度200。C 400。C,預熱時間30 min 90min;(5) 還原預熱後的團塊直接給入迴轉窯，在迴轉窯的不同區域內進行乾燥、 脫水、還原、造渣和金屬顆粒的成長聚團，窯內溫度50(TC 130(rC,還原時 間6 h ~8 h;(6) 重選還原得到的熔塊出窯後直接進行水淬，破碎溼磨至-200目的顆粒 佔80% 90%,控制礦漿濃度40%~60°/。，釆用搖床進行重選，分離金屬化球團 和灰渣；C7)磁選重選的得到的金屬化球團釆用1 3KGs的磁選機進行磁選富集， 即得到高品位的鎳鐵合金粒。本發明的有益效果是本發明釆用迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒， 在迴轉窯內，團塊與燃煤產生的熱氣流逆流運動，在同一反應器內進行並完成 了團礦的乾燥、脫水、造渣和金屬顆粒的成長聚團，最後得到金屬化球團。本 發明實現了工業生產的連續化作業，減少了熱量損失，充分做到了能源的高效 利用，同時在生產過程中約85%的能耗由煤提供，能耗僅為傳統工藝能耗的 30%~40%,節能效果較好。因此，本發明具有工藝流程短、操作簡單、易於控 制、原料適應性強、生產效率高、生產成本低、設備投資少、能耗低、鎳鐵回 收率高、環境友好等優點，從根本上解決了傳統工藝中存在的高能耗、高成本 等問題，為紅土鎳礦的開發利用開闢了一條新途徑，同時為不鏽鋼的冶煉生產 提供了 一種低價的含鎳鐵合金粒。
具體實施方式
實例一1. 原礦鎂質紅土鎳礦，其化學成分如下Ni 0.92%， Mg 21.47%, Fe 9.81 %， Al 0.067%, Si 23.01%。2. 工藝條件紅土鎳礦破磨到-200目佔90%,配入2%的無煙煤、8%的焦粉，5%石灰石、1%碳酸鈉、7%腐植土或粘土混磨，用球蛋成型機製成10~20m 球團，送預熱器，在400"C下預熱30min,然後給入迴轉窯，進行乾燥、脫水、 還原、造渣和金屬顆粒的成長聚團，控制窯內溫度在500 130(TC,時間8h,還 原得到的熔塊出窯後直接進行水淬，破碎溼磨至-200目90%,控制礦漿濃度 40%，釆用搖床進行重選，重選的得到的金屬化球團釆用3KGs的磁選機進行磁 選富集，即得到高品位的鎳鐵合金粒。
在此工藝條件下，鎳品位達到9.14%,鎳回收率88.63%,鐵品位達到86.27%, 鐵回收率81.21%。
實例二
1. 原礦鐵質紅土鎳礦，其化學成分如下Ni 1.23%， Mg 10.31%， Fe 21.96%, A14.73%, Si 12.54%。
2. 工藝條件紅土鎳礦破磨到-200目佔80%,配入5%的無煙煤、5%的焦 粉，4%石灰石、3%碳酸鈉、6%腐植土或粘土混磨，用球蛋成型機製成10~20m 球團，送預熱器，在20(TC下預熱90min,然後給入迴轉窯，進行乾燥、脫水、 還原、造渣和金屬顆粒的成長聚團，控制窯內溫度在500 1300'C，時間6h，還 原得到的熔塊出窯後直接進行水淬，破碎溼磨至-200目80%,控制礦漿濃度 60%，釆用搖床進行重選，重選的得到的金屬化球團釆用2KGs的磁選機進行磁 選富集，即得到高品位的鎳鐵合金粒。
在此工藝條件下，鎳品位達到6.54%,鎳回收率93.72%，鐵品位達到91.35%, 鐵回收率73.32°/。。 實例三
1. 原礦鎂質紅土鎳礦和鐵質紅土鎳礦混合礦，其化學成分如下Ni 1.07%, Mg 15.89%, Fe 15.88%, A12.45%， Si 17.78%。
2. 工藝條件紅土鎳礦破磨到-200目佔85%，配入3%的無煙煤、7%的焦 粉，3%石灰石、2%碳酸鈉、8%腐植土或粘土混磨，用球蛋成型機製成10~20m 球團，送預熱器，在30(TC下預熱60min，然後給入迴轉窯，進行乾燥、脫水、 還原、造渣和金屬顆粒的成長聚團，控制窯內溫度在500 1300'C，時間7h，還 原得到的熔塊出窯後直接進行水淬，破碎溼磨至-200目85%,控制礦漿濃度 50%,釆用搖床進行重選，重選的得到的金屬化球團採用2KGs的磁選機進行磁 選富集，即得到高品位的鎳鐵合金粒。
在此工藝條件下，鎳品位達到7.62%,鎳回收率91.33% ，鐵品位達到90.18%, 鐵回收率72.83%。
權利要求
1.一種迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，其特徵在於將紅土鎳礦破碎磨細後，配入碳質還原劑、複合添加劑混磨、壓團，然後送預熱器預熱，並通過預熱器將團礦連續給入迴轉窯進行鎳鐵的還原，還原產出的熔塊經水淬、磨細後，再經重選和磁選可得到含鎳鐵的合金粒。
2. 根據權利要求l所述的迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，其 特徵在於所述的紅土鎳礦破磨至-200目佔80% 90%,所述的碳質還原劑為 無煙煤和焦粉，用量分別為礦重量的2%~5%和5%~8%;所述的複合添加劑為 石灰石、碳酸鈉和腐植土或粘土，用量分別為礦重量的3%~5%、 1% 3%、 60/0~8%。
3. 根據權利要求1所述的迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，其 特徵在於壓團時，團塊粒度為10 20mm，含水量為15%~18%。
4. 根據權利要求l所述的迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，其 特徵在於所述的預熱方法為在迴轉窯窯口安裝預熱器，利用窯口廢氣對團礦 進行預熱，預熱溫度200。C 40(TC,預熱時間30min 90min。
5. 根據權利要求1所述的迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，其 特徵在於所述的迴轉窯直接還原鎳鐵的窯內溫度為50(TC 130(TC,還原時間 為6 h ~8 h。
6. 根據權利要求1所述的迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，其 特徵在於重選時將水淬後的熔塊溼磨至-200目佔80%~90%，控制礦漿濃度 為40%~60%,釆用搖床進行重選，分離金屬化球團和灰渣。
7. 根據權利要求l所述的迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，其 特徵在於所述的磁選工藝釆用l~3KGs的磁選機進行金屬化球團的磁選分離。
全文摘要
本發明涉及鎳礦生產鎳鐵粒的方法，特別是利用一種迴轉窯直接還原紅土鎳礦生產鎳鐵粒的方法，屬於冶金化工技術領域。本方法是將紅土鎳礦破碎磨細後，配入碳質還原劑、複合添加劑混磨、壓團，然後送預熱器預熱，並通過預熱器將團礦連續給入迴轉窯進行鎳鐵的還原，還原產出的熔塊經水淬、磨細後，再經重選和磁選可得到含鎳鐵的合金粒。本發明具有工藝流程短、操作簡單、易於控制、原料適應性強、生產效率高、生產成本低、設備投資少、能耗低、鎳鐵回收率高、環境友好等優點。
文檔編號B03C1/02GK101403043SQ20081023349
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月27日 優先權日2008年10月27日
發明者李存兄, 剛 樊, 鄧志敢, 昶 魏 申請人:昆明理工大學