從紅土鎳礦中通過兩步還原法回收鎳鐵精礦粉和鐵粉的方法
2023-11-10 04:54:32 1
從紅土鎳礦中通過兩步還原法回收鎳鐵精礦粉和鐵粉的方法
【專利摘要】本發明涉及一種從紅土鎳礦中通過直接還原分別回收鎳鐵精礦粉和還原鐵粉的工藝方法。屬於鎳鐵礦加工處理【技術領域】。本發明針對現有紅土鎳礦中鐵和鎳不能分別回收的問題，採用特定比例的還原性氣體作為還原劑，經過兩步直接還原得到鎳鐵精礦粉和直接還原鐵粉兩種產品，從而達到簡化工藝流程，節省投資，實現資源綜合利用的目的。
【專利說明】從紅土鎳礦中通過兩步還原法回收鎳鐵精礦粉和鐵粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種從紅土鎳礦中通過直接還原分別回收鎳鐵精礦粉和還原鐵粉的工藝方法。屬於鎳鐵礦加工處理【技術領域】。該工藝以還原性氣體為還原劑，採用選擇性還原-磁選回收鎳鐵精礦粉，尾礦再用強還原氣體製備直接還原鐵粉的工藝方法。
技術背景
[0002]我國正處於工業化階段，隨著經濟發展的加速，對鎳的需求也日益增長。從2005年開始，我國已取代日本成為世界上鎳消費量最大的國家。鎳做為一種重要的戰略金屬，在特種鋼、電鍍、催化劑、石油化工等很多領域中有廣泛的應用。全球陸地鎳資源的主要有硫化鎳礦和氧化鎳礦，其中硫化鎳礦佔30%，卻是世界60%鎳的主要來源。隨著硫化鎳礦的枯竭，儲量豐富的紅土鎳礦扮演越來越重要的角色。根據紅土鎳礦中不同Fe和MgO含量可以將紅土鎳礦分為三種:一種是褐鐵礦型紅土礦(Fe: 15~32%或>32%，Mg025%);還有一種Fe和MgO的含量是介於以上兩者之間，稱為中間型紅土礦(Fe: 12-15%，Mg0:25~35%或10~25%)。褐鐵礦型紅土礦宜採用還原焙燒-氨浸、高壓酸浸等溼法工藝處理；鎂質矽酸鹽型紅土礦鎳含量較高，採用溼法工藝時由於鎂含量高酸耗大，適宜採用還原熔煉鎳鐵、還原熔煉鎳鋶等火法工藝處理；而對於中間型紅土礦火法和溼法工藝都得到應用。
【發明內容】
[0003]本發明針對現有紅土鎳礦中鐵和鎳不能同時回收的問題，採用特定比例的還原性氣體作為還原劑，對經過預處理的紅土鎳礦進行還原焙燒，焙燒後的產物經過多段磁選得到鎳鐵精礦粉和直接還原鐵粉兩種產品，從而達到簡化工藝流程，節省投資，實現資源綜合利用的目的。
[0004]一種從紅土鎳礦中分別回收鎳鐵合金和金屬鐵的工藝方法，分為預處理和還原處理兩步。預處理指的是磨細、脫水及預氧化處理，還原處理又分為回收鎳鐵和回收鐵兩步。
[0005]一種從紅土鎳礦中通過兩步還原法回收鎳鐵精礦粉和鐵粉的方法，其特徵在於具有以下的過程和步驟:
a.紅土鎳礦原礦的預處理:首先將原礦磨碎至100%粒度Imm以下,在100°C ~150°C下等溫乾燥3h~5h脫去自由水，然後在700°C~800°C焙燒120mirTl80min。
[0006]b.第一步還原處理:以CO和C02混合氣體為還原劑，體積比CO:CO2 =(0.1~0.3): (0.9~0.7);通入氣體流量按理論需要的1.2~1.5倍通入；還原溫度為6000C~800°C之間，還原時間為30mirTl80min ;在還原劑的作用下，紅土鎳礦中的鎳氧化物和少部分鐵氧化物被還原為單質態的金屬鎳和金屬鐵；還原產品經過自然冷卻至室溫後進行球磨，磨礦質量濃度60%，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;然後在磁選時磁場強度為
1.8^2.0kGs下磁選； 磁選得到鎳品位在5%以上的鎳鐵精礦粉；C.第二步還原處理:將磁選尾礦通入CO和CO2的還原混合氣體，體積比CO = CO2=(0.^0.7):(0.1~0.3);通入氣體流量按理論需要的1.2~1.5倍通入；還原溫度為8000C~1100°C之間，還原時間為30mirTl80min ;還原產品經過自然冷卻至室溫後進行球磨，磨礦質量濃度60%，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;然後在磁選時磁場強度為1.8^2.0kGs下磁選；磁選得到鐵品位在80%以上的還原鐵粉和富含矽鎂的廢渣，其中鐵的相對於磁選尾礦的回收率在75%以上。
[0007]與現有方法相比，本發明方法具有以下特點:①目前紅土鎳礦還沒有非常有效的方法，其中的鐵和鎳都很難回收，採用本方法可以分別回收其中的鎳和鐵，並分別得到鎳品位大於5%的鎳鐵精礦粉和鐵品位大於80%的還原鐵粉；②回收鎳並抑制鐵的還原主要依靠的還原氣體中各氣體的比例，本工藝採用CO和CO2的混合氣體為還原劑，可以選用天然氣或冶金廢氣作為還原劑。③通過灼熱的碳堆實現還原尾氣的再利用，全流程工藝路線閉合，沒有明顯三廢產生，環保無汙染。④通過控制還原氣體的比例，可以精細控制還原比例，以保證金屬鎳的還原，而不還原金屬鐵。能夠實現紅土鎳礦中鎳和鐵的分別回收，並可以顯著提高資源利用效率。⑤與火法工藝相比，如採用煤粉還原，該工藝無壓球等前期步驟，提高生產效率。⑥與溼法工藝相比，該工藝流程短，通過設計合適反應器，生產可以連續進行，適合工業化大生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]附圖1所示為紅土鎳礦氣體還原焙燒-磁選分別回收鎳鐵精礦粉和還原鐵粉的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0009]為了更好地描述本發明，下面結合附圖實施例對本發明提供的方法作進一步詳細描述
實施例1
某紅土礦含鎳1.48%、含鐵30.77%，屬於褐鐵礦型紅土鎳礦。回收鎳鐵精礦粉的還原焙燒條件為:在120°C乾燥3h ;將乾燥後樣品磨細至100%粒度0.5mm以下；在700°C焙燒120min，冷卻；在還原氣體比例CO:0)2為0.3:0.7的氣氛下還原，通入氣體流量按理論需要的1.2倍通入，還原溫度為700°C，還原時間為60min ;還原產品經過自然冷卻至室溫後在球磨機中進行球磨，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;磨礦產品在磁場強度1.8kGs條件下磁選。得到鎳品位5.32%，鎳回收率80.12%的鎳鐵精礦粉，磁選尾礦中鐵的品位提高到33.24%。然後將尾礦於還原氣氛下還原，還原溫度為900°C，還原時間為60min，還原氣氛為CO = CO2=0.9:0.1 ;還原產品經過自然冷卻至室溫後在球磨機中進行球磨，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;磨礦產品在磁場強度1.8kGs條件下磁選，可以得到鐵品位84.56%，鐵相對於尾礦的回收率達到了 80.67%。
[0010]實施例2
某紅土礦含鎳1.39%、含鐵18.99%。回收鎳鐵精礦粉的還原焙燒條件為:在120°C乾燥3h ;將乾燥後樣品磨細至100%粒0.5mm以下；在700°C焙燒120min，冷卻；在還原氣體比例CO =CO2為0.1:0.9的氣氛下還原，通入氣體流量按理論需要的1.3倍通入，還原溫度為700°C，還原時間為120min ;還原產品經過自然冷卻至室溫後在球磨機中進行球磨，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;磨礦產品在磁場強度1.8kGs條件下磁選。得到鎳品位6.41%,鎳回收率85.77%的鎳鐵精礦粉，磁選尾礦中鐵的品位提高到20.21%。然後將尾礦於還原氣氛下還原，還原溫度為900°C，還原時間為120min，還原氣氛為100%C0 ;焙燒產品經過自然冷卻至室溫後在球磨機中進行球磨，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;磨礦產品在磁場強度1.8kGs條件下磁選，可以得`到鐵品位86.55%，鐵相對於尾礦的回收率達到了 76.23%。
【權利要求】
1.一種從紅土鎳礦中通過兩步還原法回收鎳鐵精礦粉和鐵粉的方法，其特徵在於具有以下的過程和步驟: a.紅土鎳礦原礦的預處理:首先將原礦磨碎至100%粒度Imm以下,在100°C~150°C下等溫乾燥3h~5h脫去自由水，然後在700°C~800°C焙燒120mirTl80min ； b.第一步還原處理:以⑶和C02混合氣體為還原劑，體積比CO= CO2 =(0.1~0.3): (0.9^0.7);通入氣體流量按理論需要的1.2~1.5倍通入；還原溫度為6000C~800°C之間，還原時間為30mirTl80min ;在還原劑的作用下，紅土鎳礦中的鎳氧化物和少部分鐵氧化物被還原為單質態的金屬鎳和金屬鐵；還原產品經過自然冷卻至室溫後進行球磨，磨礦質量濃度60%，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;然後在磁選時磁場強度為1.8^2.0kGs下磁選；磁選得到鎳品位在5%以上的鎳鐵精礦粉； c.第二步還原處理:將磁選尾礦通入CO和CO2的還原混合氣體，體積比CO= CO2=(0.^0.7):(0.1~0.3);通入氣體流量按理論需要的1.2~1.5倍通入；還原溫度為8000C~1100°C之間，還原時間為30mirTl80min ;還原產品經過自然冷卻至室溫後進行球磨，磨礦質量濃度60%，磨礦產品粒度0.075mm以下佔90% ;然後在磁選時磁場強度為1.8^2.0kGs下磁選；磁選得到鐵品位在80%以上的還原鐵粉和富含矽鎂的廢渣，其中鐵的相對於磁選 尾礦的回收率在75%以上。
【文檔編號】C22B1/02GK103740927SQ201410000689
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優先權日:2014年1月2日
【發明者】郭曙強, 徐玉稜, 卞玉洋, 陳松, 姜蘭, 丁偉中, 談定生 申請人:上海大學