[發明專利]利用紅土鎳礦制備鎳鐵的方法和系統

在審

• 申請號: 201710351936.2
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107177741A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 李紅科;王靜靜;宋文臣;曹志成;汪勤亞;吳道洪
• 申請（專利權）人: 江蘇省冶金設計院有限公司
• 主分類號: C22B23/02
• 分類號: C22B23/02;C22B1/24;C22B1/00;C22B5/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

技術領域

本發明屬于化工冶金領域，具體而言，本發明涉及一種利用紅土鎳礦制備鎳鐵的方法和系統。

背景技術

鎳是一種重要的有色金屬，主要由紅土鎳礦和硫化鎳礦冶煉而來。由于近年來鎳消耗量的不斷增加以及硫化鎳礦儲量不斷減少，紅土鎳礦的開發日益受到重視。紅土鎳礦基本上分為兩類：一類是褐鐵礦型，位于礦床的上部，是風化淋濾作用的結果，這類紅土鎳礦鐵多、硅少、鎂少、鎳較低，但含鈷量較高，宜采用濕法冶金工藝處理，所得的爐渣可用于鋼的生產；另一類是硅鎂鎳礦，位于礦床的下部，由于風化富集，這類紅土鎳礦多硅、多鎂、低鐵、低鈷，但鎳含量較高，因而又被稱之為鎂質硅酸鎳礦，這種礦石宜采用火法冶金工藝處理，所得的爐渣可用于生產建筑材料和化肥。而處于中間過渡層的礦石可以采用火法冶金，也可以采用濕法冶金工藝進行處理。

采用傳統的火法冶金工藝冶煉紅土鎳礦的工藝方法均存在以下不足：環境污染嚴重，能耗高，違背國家環保政策和能源政策；要求礦石原料有較高的鎳品位；回轉窯還原溫度低、易結圈；生產成品的鎳品位低；產率低。隨著高品位硫化鎳礦的枯竭及國內不銹鋼產業的快速發展，低品位紅土鎳礦已經成為生產鎳鐵產品的主要原料。由此，需進一步改進現有紅土鎳礦生產工藝流程長、設備投資大、生產成本高和能耗高等缺陷。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種利用紅土鎳礦制備鎳鐵的方法和系統。該方法通過在原料中配入石灰石，并調整還原煤配入量來控制混合物料中的碳氧比，從而降低生產過程能耗，具有處理流程短、設備投資低、能耗低、應用范圍廣泛等優點。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種利用紅土鎳礦制備鎳鐵的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：

(1)將紅土鎳礦進行預處理，以便得到紅土鎳礦顆粒；

(2)將還原煤進行預處理，以便得到還原煤顆粒，其中，所述石灰石顆粒包含粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒；

(3)將石灰石進行預處理，以便得到石灰石顆粒；

(4)將所述紅土鎳礦顆粒、所述還原煤顆粒和所述石灰石顆粒進行混合處理，以便得到混合物料；

(5)將所述混合物料進行制球，以便得到混合球團；

(6)將所述混合球團進行還原處理，以便得到金屬化球團；

(7)將所述金屬化球團進行水淬-磁選處理，以便得到鎳鐵粒和一次尾渣；

(8)將所述一次尾渣進行磨選處理，以便得到鎳鐵粉和二次尾渣。

根據本發明實施例的利用紅土鎳礦制備鎳鐵的方法通過將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒與石灰石顆粒進行混合，其中，石灰石顆粒是由粗粒度和細粒度按一定比例混勻組成的，由于混合物料中配入粗粒度石灰石在高溫還原焙燒過程中分解成氧化鈣，其中的一部分并沒有充分參與反應，仍以CaO形式存在，水淬時金屬化球團中未反應的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使金屬化球團破裂，碎裂的金屬化球團可直接經磁選得到部分鎳鐵粒；同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大；此外，通過調整還原煤顆粒的配入量來控制混合物料的碳氧比，進而控制混合球團的還原度，使混合球團內的鎳全部被還原，而鐵部分被還原為金屬鐵，部分被還原為氧化亞鐵，當還原反應結束后混合球團中的脈石和氧化亞鐵結合生成低熔點的鐵橄欖石，可使得金屬化球團在相對較低的還原溫度下實現渣、鐵分離并促進鎳鐵的聚集形成鎳鐵粒，并且所得尾渣經磨選處理后可以得到鎳鐵粉，從而實現鎳鐵的高效回收。由此，該方法可在不影響鎳鐵粒品質的前提下，降低石灰石預處理的能源消耗，減少后續金屬化球團破碎工序，進而縮短工藝流程、降低設備投資，具有處理流程短、設備投資低、能耗低、應用范圍廣泛等優點。

另外，根據本發明上述實施例的利用紅土鎳礦制備鎳鐵的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述粗粒度石灰石顆粒的粒度不高于5mm，所述細粒度石灰石顆粒的粒度不高于0.5mm。由此，可以顯著提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，在所述石灰石顆粒中，所述粗粒度石灰石顆粒與所述細粒度石灰石顆粒的質量比為(0.4～0.8)：1。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。