[發明專利]一種從紅土氧化鎳礦冶煉鎳鐵合金的方法

有效

• 申請號: 200810238940.9
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN101481753A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發明（設計）人: 徐萌;趙志星
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C22B1/14
• 分類號: C22B1/14;C22B23/00;C21B11/00;B03C1/02
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明涉及鎳鐵合金冶煉技術領域，特別是提供了一種從紅土氧化鎳礦冶煉鎳鐵合金的方法。采用火法冶煉的方法對紅土氧化鎳礦中鎳和鐵進行綜合提取，特別是涉及采用轉底爐，以紅土氧化鎳礦、熔劑與煤粉制成的復合含碳球團為原料，經高溫還原并熔融，液態鎳鐵在粘性渣中聚并成小顆粒，然后急冷并破碎，經過磁選后得到含硫較高的粗制鎳鐵合金，隨后在電爐或感應熔煉爐中熔化并精煉脫硫，澆鑄成合金錠，作為冶煉不銹鋼的原料。

背景技術

紅土氧化鎳礦因含鎳品位低而未得到廣泛的利用。隨著鎳需求的增加和鎳資源的越來越匱乏，對紅土氧化鎳礦的利用受到高度重視。紅土氧化鎳礦的利用分為濕法和火法，以往的紅土氧化鎳礦火法冶煉工藝中，主要有小高爐冶煉工藝，以日本、烏克蘭為代表的回轉窯—礦熱電弧爐冶煉法，以南非為代表的直流電弧爐工藝。

小高爐冶煉工藝首先將紅土氧化鎳礦進行燒結，然后將燒結礦加入高爐，以焦炭作為還原劑，冶煉溫度1700℃，渣量大，能耗高。

回轉窯法首先將混合均勻的礦煤粉加入回轉窯中焙燒脫水，其中的鐵和鎳被還原并形成了溫度為600～700℃的含鎳渣；然后含鎳渣在隔熱、密封的狀態下被送入礦熱爐內，通過電弧冶煉，分離出粗制的鎳鐵和電爐渣，同時產生含CO75％的還原性氣體，這種氣體經過凈化以后返回到回轉窯中作為燃料進行燃燒，提供回轉窯所需要的熱能，塵灰返到礦熱爐繼續參與冶煉。從礦熱爐中得到的鎳鐵含硫、硅、碳、磷等雜質高，還不適用于冶煉高級不銹鋼。這些粗制的鎳鐵還需要進行精煉以后才能作為成品出廠。回轉窯法存在窯內結圈的難題，一直以來都難以得到徹底解決，且礦熱爐渣量大、耗電高。

直流電弧爐法的流程是：礦石經過干燥和流化床焙燒后，將溫度為800～850℃的焙砂加入直流電弧爐，在1650℃下熔煉，產生的液態鎳鐵，可直接輸送到鄰近的不銹鋼廠，生產不銹鋼；或再經精煉、制粒，以粒狀鎳鐵產品上市銷售。可直接利用細粒礦石，傳熱好，氣氛容易控制。但是流化床內易粘結，爐內冶煉操作溫度高，同樣具有大渣量、電耗高的缺點。

轉底爐早在20世紀70年代就開始在直接還原煉鐵領域得到應用，經過三十多年的發展已經成為成熟技術。申請號為200610163834.X的專利即公示了一種利用轉底爐冶煉鎳鐵的方法，其過程為將紅土鎳礦粉與煤粉混合制成含碳球團，進入轉底爐在950～1300℃溫度下進行預還原，然后將預還原球團裝入電爐進行熔分。該方法并未明顯改善以往工藝渣量大、電耗高的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種從紅土氧化鎳礦冶煉鎳鐵合金的方法，使紅土氧化鎳礦中的鐵氧化物和鎳氧化物在轉底爐還原段被有效地還原，克服上述方法渣量大、能耗高的缺點而提供的一種冶煉鎳鐵的新工藝，特別是將轉底爐應用于處理紅土氧化鎳礦，最終得到鎳鐵合金，作為冶煉不銹鋼的原料。該工藝路線以煤、燃氣或重油為燃料，以煤粉為還原劑，克服了回轉窯結圈的技術難題。轉底爐冶煉鎳鐵由于在轉底爐內經歷了先還原后高溫熔融聚并的過程，因此可以采用磁選的方法先將大部分廢渣去除，而將磁性物質加入電爐進行熔化和精煉。

本發明是從紅土氧化鎳礦冶煉得到鎳鐵合金的一種工藝，工藝步驟如下：

a、將紅土氧化鎳礦粉、煤粉、熔劑和粘結劑按配比加入混合機混勻，用壓球機生產出含碳球團，經干燥機干燥后鋪到轉底爐爐缸中，裝含碳球團的爐缸在環形爐膛旋轉一周，依次經過加熱段、還原段、熔融段和冷卻段，還原含鎳和鐵的礦物，形成含有過剩的自由碳的預還原鎳鐵，并在熔融狀態下聚集長大為嵌布于渣中、具有可磁選性的粒狀鎳鐵，在后序的步驟b中可實現富金屬相和渣相之間的良好分離。所說的粒狀鎳鐵其粒度在0.5-5mm范圍。

b、將經歷還原、熔融的含碳球團在冷卻后由螺旋出料機排出轉底爐，經冷卻機冷卻，再經破碎機破碎，然后用磁選機將富金屬相的磁性物質磁選出來，去除70％～80重量％渣相，在后序的步驟c中可大大地節省能量消耗。

c、所得到的富金屬相包含粒狀鎳鐵和少部分渣相，于熔煉爐中進行終還原、熔化，進一步分離渣鐵，得到含硫較高的含鎳鐵水，所說的含鎳鐵水其鎳含量為6～20重量％。

d、含硫較高的含鎳鐵水經脫硫處理后，澆鑄成精制鎳鐵合金。

在步驟a采用轉底爐9作為含碳球團還原熔融的工藝設備，在轉底爐加熱段溫度控制在1000～1200℃，在還原段溫度控制在1200～1350℃，在熔融段溫度控制在1350～1500℃，冷卻段將球團冷卻到1100～1200℃。