CN103436698A - 一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，属于冶金化工技术领域。所述方法包括下述步骤：(1)将红土镍矿原矿石与碳质还原剂和复合添加剂混合后进球磨机磨细；(2)对步骤(1)中的混合物搅拌均匀后进行压球；(3)将步骤(2)的球团送预热器预热脱除自然水份，预热后球团直接进入氮化硅结合碳化硅还原罐，进行还原；(4)步骤(3)的还原产物，经水淬磨细后采用磁选机进行渣铁分离，分离后即得镍铁合金。本发明的方法具有缩短了还原时间、降低了生产成本、提高了生产效率，为冶炼高级镍合金粒，提供了一种新的优质原料；同时生产成本仅为传统工艺的1/3，该工艺可实现大规模连续生产，自动化程度高，工艺流程短的优点。
Description
技术领域
本发明属于冶金化工技术领域，具体涉及一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法。
背景技术
镍是一种重要的有色金属合金元素，主要用于冶炼不锈钢，镍用于生产不锈钢，镍是生产不锈钢企业需求量是非常之大，通常的镍基不锈钢生产需添加8wt-11wt％的镍，随着我国不锈钢产业的发展，镍的需求量也日益增大，而目前可供人类开发有利用的镍资源矿仅限于硫化镍矿和红土镍矿(氧化镍矿)，其中30％为硫化镍矿，70％为红土镍矿。
目前常见的红土镍矿生产镍铁方法有火法、湿法、火湿结合法三种方法，虽然三种方法都能冶炼出镍铁，但存在不同的不足之处是，前者是矿冶炼品位要求高，能耗高；后者是工艺路径复杂、流程长、能耗高、环境污染严重，也有还原磨矿后用摇床去重选，在工业上非常不现实，虽然目前对开发镍铁研究十分活跃，但尚未看到有较好的方法能够解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于公开了一种新的直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，包括下述步骤：
(1)、将红土镍矿原矿石与碳质还原剂和复合添加剂混合后进球磨机磨细，其中碳质还原剂由椰壳粉和兰炭组成；所述复合添加剂由珊瑚石粉、光卤石粉和白云石粉组成；各成分占矿石重量比为：椰壳粉4-10％、兰炭4-10％、珊瑚石粉4-6％、光卤石粉2-4％、白云石粉3-7％；
(2)、对步骤(1)中的混合物搅拌均匀后进行压球，球团水分为25-32％，球团大小为15-25mm；
(3)、将步骤(2)的球团送预热器预热脱除自然水份，预热后球团直接进入氮化硅结合碳化硅还原罐，在600℃-1450℃窑内温度下还原时间2.5-3小时；
(4)、步骤(3)的还原产物，经水淬磨细至80目占90％以上，采用3000-5000高斯的磁选机进行渣铁分离，分离后即得本发明镍铁合金。
上述技术方案所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其中，步骤(1)中原料经球磨机磨细程度为粒径0.15mm颗粒占90％以上。
上述技术方案所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其中，步骤(1)中各成分占矿石重量比为：椰壳粉6％，兰炭4％，珊瑚石粉5％，光卤石粉3％，白云石粉5％。
上述技术方案所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其中，步骤(1)中各成分占矿石重量比为：椰壳粉5％，兰炭10％，珊瑚石粉4％，光卤石粉2％，白云石粉6％。
上述技术方案所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其中，步骤(1)中各成分占矿石重量比为：椰壳粉6％，兰炭4％，珊瑚石粉6％，光卤石粉4％，白云石粉7％。
上述技术方案所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其中，步骤(3)中预热温度为150℃-300℃，预热时间为1.5-2h。
由于红土镍矿产地不同，镍的含量不一样，本发明的上述技术方案可用于含镍0.8％-到3％、含铁6％到50％的红土镍矿范围。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用珊瑚石粉脱硫，珊瑚石粉为活性碳酸钙，其活性是普通石灰石的40倍，产出的镍铁合金颗粒含硫量在0.03％以下，可以直接冶炼高级镍合金；
2、本发明采用的还原剂为价格低廉的椰子壳、兰炭，使用量值仅有传统工艺的20％，镍回收率大于95％，铁回收率70％，尾矿含镍0.05％以下，缩短了还原时间，降低了生产成本，提高了生产效率，降低了后续精炼成本，为冶炼高级镍合金粒，提供了一种新的优质原料；
3、采用本发明的方法还原红土镍矿生产镍铁合金的成本仅为传统工艺的1/3，该工艺可实现大规模连续生产，自动化程度高，工艺流程短；氮化硅结和碳化硅还原罐窑炉尾气可用作发电，操作简单，易于控制，原料适应性强，减小了环境污然，产品经电炉熔炼后可直接冶炼高级镍铁合金，产品质量好，成本低，为红土镍矿生产镍铁合金粒开辟了一条新途径，既克服了回转窑焙烧一电炉熔炼(RKEF法)对矿冶炼品位要求高、生产成本高的缺点，又解决了湿法酸浸工艺路径复杂、流程长、能耗高、环境污染存在的问题。
具体实施方式：
为使本发明的技术方案便于理解，以下结合具体试验例对本发明直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法作进一步的说明。
实施例1：一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法：
(1)、将红土镍矿原矿石与碳质还原剂和复合添加剂混合后进球磨机磨细，经真空过滤水分，无需烘干；其中碳质还原剂由椰壳粉和兰炭组成；所述复合添加剂由珊瑚石粉、光卤石粉和白云石粉组成；各成分占矿石重量比为：椰壳粉6％、兰炭4％、珊瑚石粉5％、光卤石粉3％、白云石粉5％；原料经球磨机磨细程度为粒径0.15mm颗粒占90％以上；
(2)、对步骤(1)中的混合物搅拌均匀后进行压球，球团水分为25-32％，球团大小为15-25mm；
(3)、将步骤(2)的球团送预热器中，在温度为150℃-300℃下预热1.5-2h脱除自然水份，预热后球团直接进入氮化硅结合碳化硅还原罐，在600℃-1350℃窑内温度下还原时间3小时；氮化硅结合碳化硅还原罐(购自洛阳耐火材料研究院)镶嵌在炉膛内，跟据产量大小可以镶嵌N个还原罐在炉膛内，加温热源为天然气或发生炉煤气，氮化硅结合碳化硅还原罐底部出渣口采用液压传动开封罐口；
(4)、步骤(3)的还原产物，经水淬磨细至80目粒径的颗粒占90％以上，采用4000高斯的磁选机进行渣铁分离，分离后即得本发明镍铁合金。
在本实施例工艺条件下制备所得的镍铁合金通过光谱分析和化学分析检测，其中镍铁合金含镍9.25％，镍回收率95％，铁品位70.15％，铁回收率70％，硫0.03％，尾渣含镍0.036％。
实施例2：一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法：
(1)、将红土镍矿原矿石与碳质还原剂和复合添加剂混合后进球磨机磨细，经真空滤去水分，无需烘干；其中碳质还原剂由椰壳粉和兰炭组成；所述复合添加剂由珊瑚石粉、光卤石粉和白云石粉组成；各成分占矿石重量比为：椰壳粉5％、兰炭10％、珊瑚石粉4％、光卤石粉2％、白云石粉6％；原料经球磨机磨细程度为粒径0.15mm颗粒占90％以上；
(2)、对步骤(1)中的混合物搅拌均匀后进行压球，球团水分为25-32％，球团大小为15-25mm；
(3)、将步骤(2)的球团送预热器中，在温度为150℃-300℃下预热1.5-2h脱除自然水份，预热后球团直接进入氮化硅结合碳化硅还原罐，在600℃-1400℃窑内温度下还原时间3小时；氮化硅结合碳化硅还原罐按顺序镶嵌在炉膛内，跟据产量大小可以镶嵌N个还原罐在炉膛内，加温热源为天然气或发生炉煤气，氮化硅结合碳化硅还原罐底部出渣口采用液压传动开封罐口；
(4)、步骤(3)的还原产物，经水淬磨细至80目粒径的颗粒占90％以上，采用3500高斯的磁选机进行渣铁分离，分离后即得本发明镍铁合金。
在本实施例工艺条件下制备所得的镍铁合金通过光谱分析和化学分析检测，其中镍铁合金含镍8.3％，镍回收率94％，铁品位66.3％，铁回收率72％，硫0.03％，尾渣含镍0.04％。
实施例3：一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法：
(1)、将红土镍矿原矿石与碳质还原剂和复合添加剂混合后进球磨机磨细，经真空滤去水分，无需烘干；其中碳质还原剂由椰壳粉和兰炭组成；所述复合添加剂由珊瑚石粉、光卤石粉和白云石粉组成；各成分占矿石重量比为：椰壳粉6％、兰炭4％、珊瑚石粉6％、光卤石粉4％、白云石粉7％；原料经球磨机磨细程度为粒径0.15mm颗粒占90％以上；
(2)、对步骤(1)中的混合物搅拌均匀后进行压球，球团水分为25-32％，球团大小为15-25mm；
(3)、将步骤(2)的球团送预热器中，在温度为150℃-300℃下预热1.5-2h脱除自然水份，预热后球团直接进入氮化硅结合碳化硅还原罐，在600℃-1450℃窑内温度下还原时间2.5小时；氮化硅结合碳化硅还原罐镶嵌在炉膛内，跟据产量大小可以镶嵌N个还原罐在炉膛内，加温热源为天然气或发生炉煤气，氮化硅结合碳化硅还原罐底部出渣口采用液压传动开封罐口；
(4)、步骤(3)的还原产物，经水淬磨细至80目粒径的颗粒占90％以上，采用5000高斯的磁选机进行渣铁分离，分离后即得本发明镍铁合金。
在本实施例工艺条件下制备所得的镍铁合金通过化验室通用的光谱分析和化学分析检测，其中镍铁合金含镍8.9％，镍回收率96％，铁品位59.05％，铁回收率70％，硫0.03％，尾渣含镍0.049％。
上述实施例1的红土镍矿原矿石通过光谱分析和化学分析检测，其中化学成分为：镍：1.92％，铁：19.5％，氧化镁：15.5％，三氧化二铝：3.7％，二氧化硅：35％。
上述实施例2的红土镍矿原矿石通过光谱分析和化学分析检测，其中化学成分为：镍：1.92％，铁：18.5％，氧化镁：15％，三氧化二铝：3.7％，二氧化硅：34％。
上述实施例3的红土镍矿原矿石通过光谱分析和化学分析检测，其中化学成分为：镍：1.95％，铁：18％，氧化镁：16.5％，三氧化二铝：4％，二氧化硅：36％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上和实质上的限制，凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用以上所揭示的技术内容，而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，包括下述步骤：
(1)、将红土镍矿原矿石与碳质还原剂和复合添加剂混合后进球磨机磨细，其中碳质还原剂由椰壳粉和兰炭组成；所述复合添加剂由珊瑚石粉、光卤石粉和白云石粉组成；各成分占矿石重量比为：椰壳粉4-10％、兰炭4-10％、珊瑚石粉4-6％、光卤石粉2-4％、白云石粉3-7％；
(2)、对步骤(1)中的混合物搅拌均匀后进行压球，球团水分为25-32％，球团大小为15-25mm；
(3)、将步骤(2)的球团送预热器预热脱除自然水份，预热后球团直接进入氮化硅结合碳化硅还原罐，在600℃-1450℃窑内温度下还原时间2.5-3小时；
(4)、步骤(3)的还原产物，经水淬磨细至80目占90％以上，采用3000-5000高斯的磁选机进行渣铁分离，分离后即得本发明镍铁合金。
2.根据权利要求1所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：步骤(1)中原料经球磨机磨细程度为粒径0.15mm颗粒占90％以上。
3.根据权利要求1所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：步骤(1)中各成分占矿石重量比为：椰壳粉6％，兰炭4％，珊瑚石粉5％，光卤石粉3％，白云石粉5％。
4.根据权利要求1所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：步骤(1)中各成分占矿石重量比为：椰壳粉5％，兰炭10％，珊瑚石粉4％，光卤石粉2％，白云石粉6％。
5.根据权利要求1所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：步骤(1)中各成分占矿石重量比为：椰壳粉6％，兰炭4％，珊瑚石粉6％，光卤石粉4％，白云石粉7％。
6.根据权利要求1所述的一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，其特征在于：步骤(3)中预热温度为150℃-300℃，预热时间为1.5-2h。
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