[發(fā)明專利]紅土礦流化床法生產(chǎn)含鎳鐵合金的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910048293.X
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101845530A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周渝生;張友平;范建峰;朱彤
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21B13/10
• 分類號: C21B13/10
• 代理公司: 上海開祺知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣基直接還原生產(chǎn)鐵合金領(lǐng)域，特別涉及紅土礦流化床法生產(chǎn)含鎳鐵合金的工藝，利用煤氣還原紅土礦生產(chǎn)含鎳鐵合金，為不銹鋼生產(chǎn)提供廉價的鎳鐵合金原料。

背景技術(shù)

不銹鋼的生產(chǎn)主要合金原料為碳素鉻鐵和電解鎳，其成本占不銹鋼生產(chǎn)成本的50～70％，因此使用廉價的合金原料是降低不銹鋼成本的重要措施。

鎳礦主要有硫化礦和氧化礦兩大類，其中硫化礦約占13％，氧化礦約占87％。目前鎳的產(chǎn)量有60％來自于硫化礦，來自氧化礦的比例不大。

其中以硫化鎳礦為原料生產(chǎn)電解鎳的火法冶金和溶液電解相結(jié)合的工藝流程如下：

硫化鎳礦的熔煉-冰鎳的吹煉-高冰鎳的磨浮分離-粗鎳或硫化鎳的電解-電解鎳

上述工藝可生產(chǎn)出高品質(zhì)的電解鎳，但由于其工藝流程的復(fù)雜性，使電解鎳的價格十分昂貴，例如2007年電解鎳板的價格最高時達(dá)42萬元/噸。從世界范圍來看，鎳主要用于不銹鋼生產(chǎn)，而發(fā)達(dá)國家主要用于生產(chǎn)高級合金鋼。對于生產(chǎn)不銹鋼來說，并不要求含鎳原料達(dá)到電解鎳的純度(＞99.90％)，有些元素如Fe、Cr等本身就是不銹鋼的主要合金元素，因此從冶煉不銹鋼的原料來看，使用電解鎳是不經(jīng)濟(jì)的。

由于自然界的氧化礦儲量大，特別是紅土礦(占80％)，因此它將是未來鎳的主要來源。紅土礦的組成比硫化鎳礦復(fù)雜得多，不能通過傳統(tǒng)的選礦工藝進(jìn)行富集，品位較高的鎳礦仍以加壓酸浸等濕法冶金工藝處理，最終產(chǎn)品為電解鎳。

氧化鎳礦的另一種處理工藝是在礦熱爐中采用碳熱法生產(chǎn)鎳鐵，隨后進(jìn)行精煉。礦石經(jīng)干燥后，放在還原爐內(nèi)(轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯或隧道窯等等)預(yù)熱到750℃。在經(jīng)預(yù)熱的熱礦石中，加入約4％的焦粉，然后即將這種混合料，放在還原電爐中冶煉。得到的粗鎳鐵經(jīng)精煉后得到含鎳約30％的鐵合金。這種傳統(tǒng)紅土礦處理方法所需塊礦要經(jīng)干燥和預(yù)熱等過程，需要焦粉作還原劑，尤其在處理粉礦時仍需要造塊，通過溫度和配煤量調(diào)節(jié)鐵的還原量。

目前，國內(nèi)一些企業(yè)利用紅土礦燒結(jié)-高爐法生產(chǎn)低鎳生鐵，生產(chǎn)一噸含鎳～5％的低鎳生鐵焦比達(dá)1.2-2噸以上，耗紅土礦3.4-5噸，電耗150kwh，折合每生產(chǎn)1噸金屬鎳要耗30-40噸焦炭，耗電3000kwh，根據(jù)目前原燃料市場價格測算，高爐法生產(chǎn)低鎳生鐵每噸金屬鎳的生產(chǎn)成本超過20萬元。僅當(dāng)電解鎳市場價格高于20萬元/t時，才能維持生產(chǎn)。

該工藝存在能耗高，污染嚴(yán)重，原料適應(yīng)性差，產(chǎn)品鎳含量低，P、S雜質(zhì)元素含量高等缺點(diǎn)，不符合國家的產(chǎn)業(yè)政策。

現(xiàn)有利用紅土礦生產(chǎn)鎳鐵合金的專利申請有：中國專利CN200710034750.0“紅土鎳礦熔融還原制取鎳鐵合金工藝”，CN200610163832.0“一種轉(zhuǎn)底爐快速還原含碳紅土鎳礦球團(tuán)富集鎳的方法”，CN200610163834.X“一種轉(zhuǎn)底爐-電爐聯(lián)合法處理紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵方法”，CN101037713“以紅土鎳礦為原料用隧道窯直接還原鎳鐵的方法”，CN200710066019.6“一種從紅土礦中提取鎳鐵合金的方法”，CN200610031071.3“利用紅土礦和煤直接生產(chǎn)含鎳鐵合金的方法”等等。上述專利都是以煤為還原劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種紅土礦流化床法生產(chǎn)含鎳鐵合金的工藝，利用煤氣還原紅土礦生產(chǎn)鎳鐵合金，生產(chǎn)用于不銹鋼冶煉的鎳鐵合金，取代昂貴的電解鎳，從而顯著降低不銹鋼生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，

紅土礦流化床法生產(chǎn)含鎳鐵合金的工藝，其包括如下步驟：

1)紅土礦的干燥

使紅土礦水分控制在小于4％，可以采用干燥爐、或回轉(zhuǎn)窯、流化床焙燒爐；

2)紅土礦的破碎

將干燥后的紅土礦首先用3mm的篩子進(jìn)行篩分，將大于3mm的塊礦進(jìn)行破碎，得到小于3mm的紅土礦粉用于流化床煤氣選擇性還原；

3)紅土礦的預(yù)熱

將干燥后的紅土礦粉在流化床焙燒爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，使紅土礦粉預(yù)熱到700～950℃，預(yù)熱后的紅土礦粉經(jīng)下料管輸送到還原流化床內(nèi)；

4)紅土礦的選擇性還原

還原流化床的還原反應(yīng)溫度650～900℃，在還原流化床內(nèi)使用含CO+H₂55～90％體積比的煤氣對紅土礦進(jìn)行還原，還原反應(yīng)的時間控制在30～100min；得到金屬化紅土礦；