红土镍矿在隧道窑中直接还原含镍生铁的方法

专利名称：红土镍矿在隧道窑中直接还原含镍生铁的方法
技术领域：
本发明属于有色金属冶金领域，特别涉及利用红土镍矿在隧道窑中直接还原含镍生铁的方法。
背景技术：
随着社会的发展，科技的进步，不锈钢在世界上己得到广泛应用，传统的镍金属主要从硫化镍矿中提取，但其资源已不能满足社会的需要，迫使人们对占地
球镍资源约80%的红土镍矿中提取金属镍。
目前世界上红土镍矿中提取金属镍的工艺有三种。即火法工艺、湿法工艺、火湿法结合工艺。其中火法工艺主要为鼓风炉和回转窑-电炉熔炼。炉外还原冶炼镍铁工艺，高炉冶炼和隧道窑还原——电炉熔炼不仅要求红土镍矿的品位要高，而且需要消耗大量的能源，对原料的硅镁比例也有要求。湿法工艺，即硫酸加压浸出法，虽然目前已实现工业化生产，但由于其采用高压条件操作，对设备、规模、投资、操作控制及矿石品位、氧化镁等有较高的要求，尤其在硫酸价格昂贵的今天，用酸浸法提取金属镍，不仅成本高，而且产生大量废液，可对环境造成严重污染。火湿法结合工艺，主要是原矿还原焙烧一氨浸工艺，处理低品位红土镍矿，但回收率低、成本高，已属淘汰工艺。上述工艺设备不仅投资大、能耗多，而且其生产出的镍铁品位也较低。目前国内有部分地区利用高炉冶炼镍铁合金，同样存在投资大、加工成本高的缺点，并且还严重地污染了环境。在先申请的以红土镍矿为原料用隧道窑生产直接还原镍铁的方法(专利号
CN 100424191C)。其工艺过程选取红土镍矿为原料，所述红土镍矿原料中，镍 的质量占红土镍矿总质量的0.75 2.60%，铁的质量占红土镍矿总质量的8.00 55.0%;将红土镍矿和还原剂按照重量比为1.00: 0.25 0.55的配比装入还原罐 中，之后将还原罐放入隧道窑中，还原罐经预热烘千、加热还原、冷却、出窑， 再经过破碎、磁选、压块，得到合格的直接还原镍铁。这种方法生产的直接还原 镍铁不仅对原料要求高，而且生产周期长，生产效率也不高，还原不彻底、不均 匀，容易氧化，还得压块处理，影响还原物的产量和质量，增加了反应罐本身的 消耗和导热慢，带来能耗高的问题；再则上述还原方法不能彻底解决渣铁分离， 只能达到富集矿的目的，在精矿里仍然含有大量脉石。

发明内容
本发明的目的是克服目前的工艺缺陷，提供一种红土镍矿在隧道窑中直接还 原生产含镍生铁的方法，使红土镍矿还原速度加快，生产周期縮短，生产效率大 幅度提高，达到渣铁分离的含镍生铁。
本发明是一种红土镍矿在隧道窑中直接还原生产含镍生铁的方法，按以下步
骤完成首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅袢混合均匀，使红土镍矿 脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和生镍铁聚集剂，混合均匀；其 后，在隧道窑台车上均匀喷一层隔离剂，再在喷有隔离剂的台车上面堆上经上述 步骤混合均匀后的红土镍矿，紧接着在红土镍矿上面覆盖一层焦粉，装好隧道窑 台车后，依次进入隧道窑内还原焙烧，还原焙烧后的含镍生铁和炉渣一起从炉内 排出，经过水淬冷却，破碎，自磨，便可得到含镍生铁。
本发明与现有的技术相比，生产工艺流程短，操作简单，设备投资少，不用烘干红土镍矿的设备、粉磨设备、压制成球团设备、干燥球团的设备，同时省掉 了还原红土镍矿所用的反应罐，提高了红土镍矿的传热性，改变了传统隧道窑反 应罐内产生的CO气体， 一层一层向被还原的红土镍矿里渗透的还原方法，造成 还原时间长、生产效率低、还原不彻底、不均匀，容易再氧化的后果。在隧道窑
台车上堆铺的红土镍矿上面铺的焦粉和红土镍矿混合的焦粉燃烧产生的co，可
以直接作用于红土镍矿的内外层，向红土镍矿的四面八方扩散渗透还原，从而加 快了红土镍矿的还原速度，缩短了还原时间，提高了产量和质量。
生产出的还原含镍生铁由于含碳量高和经过熔融，再氧化性不强，所以在排
料之后，可以用水粹方法冷却，故不用N2和大型冷却罩的保护，所用的生镍铁 聚集剂，对还原红土镍矿中的铁和镍有催化聚集作用，可使还原速度进一步加快， 改变红土镍矿的烧结熔融状态。本发明具有生产工艺简单、设备投资少、产量高、 成本低、节能效果显著、镍铁回收率高等优点。 具体设施方式-
本发明是一种红土镍矿在隧道窑中直接还原含镍生铁的方法，按以下步骤完 成首先在红土镍矿(即原矿)中加入干燥剂，搅拌混合均匀，所述干燥剂为钙 质生石灰或镁质生石灰，使用生石灰作干燥剂，不仅解决了红土镍矿的烘干问题， 而且还可作为红土镍矿生产含镍生铁的脱硫剂。干燥剂的用量为红土镍矿重量的
3 4%，加入的干燥剂使红土镍矿脱水干燥至湿度为含水量11~16%。接着把 脱水干燥的混合料破碎成颗粒，颗粒大小为最大3mm，再加入还原剂和生镍铁聚 集剂混合均匀。所述还原剂为碳质还原剂，采用煤粉或焦炭粉，碳质还原剂的重 量为原矿重量的10 15%;所述的隔离剂为硅质细沙，所述生镍铁聚集剂为颗 粒状的硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡，颗粒大小为最大3咖，镍铁聚集剂的重量为原矿重量的4 7%,其中硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡之间的重量比为 4:1.5:1:1。上述混合均匀的料不用粉磨、造球、烘干。其后，在隧道窑台车上 均匀地喷一层隔离剂。在隧道窑台车上喷洒一层隔离剂，是为了防止含镍生铁黏 附在隧道窑台车的耐火砖上。然后，在焦粉上面堆上经上述步骤混合均匀的红土 镍矿，厚度为250 400mm，紧接着在红土镍矿上面覆盖一层20 25mm厚的焦 粉。在红土镍矿上覆盖焦粉，不仅增大了还原红土镍矿和隧道窑内的还原气氛， 而且能使红土镍矿还原后残余的还原剂和灰分将还原的红土镍矿覆盖，阻止空气 进入，防止氧化。装好隧道窑台车后，依次进入隧道窑内还原，温度控制在1250 140(TC，时间为4 6小时。在生镍铁聚集剂的作用下，高温下渗碳，形成含镍 生铁。还原焙烧后的含镍生铁及矿渣一起从窑内排出，经水粹冷却到25 50'C， 然后破碎分拣大块生铁，小块渣铁自磨，使含镍生铁合金与矿渣达到有效分离， 便可获得含镍生铁。
实施例l:
将含水的红土镍矿(Nil. 01%， TFe45%)用3%钙质生石灰拌匀干燥，破碎到 3mra以下，加入原矿重量15%的还原煤，7%的生镍铁聚集剂混合均匀，然后在隧 道窑台车上均匀地喷一层隔离剂，再在喷有隔离剂的台车上面堆上混合均匀的红 土镍矿250mm，紧接着在红土镍矿上面覆盖一层焦粉15mm，装好隧道窑台车 后，依次进入隧道窑内还原，温度控制在1250°C，还原时间6小时，还原焙烧 后经水淬冷却、破碎、分拣大块生铁、小块渣铁在自磨机中自磨，使含镍生铁合 金与渣达到有效分离，得到含镍生铁。其中镍回收率94.1%，铁回收率95.2%。
实施例2:
将含水的红土镍矿(Nil. 14%, TFe42%)用3. 5條丐质生石灰拌匀干燥，破碎到3mm以下，加入原矿重量20%的还原煤，6%的粒镍铁聚集剂混合均匀，然后在 隧道窑台车上均匀地喷一层隔离剂，再在喷有隔离剂的台车上面堆上混合均匀的 红土镍矿300mm，紧接着在红土镍矿上面覆盖一层焦粉20mm，装好隧道窑台 车后，依次进入隧道窑内还原，温度控制在135(TC，还原时间5小时，还原焙 烧后经水淬冷却、破碎、分拣大块生铁、小块渣铁在自磨机中自磨，使含镍生铁 合金与渣达到有效分离，得到含镍生铁。其中镍的回收率94.8%，铁的回收率 95. 5%。
实施例3:
将含水的红土镍矿(Nil.2%， TFe40%)用4%镁质生石灰拌匀干燥，破碎到 3mm以下，加入原重量13%的还原煤，5%的生镍铁聚集剂混合均匀，然后在隧道 窑台车上均匀地喷一层隔离剂，再在喷有隔离剂的台车上面堆上混合均匀的红土
镍矿400mm，紧接着在红土镍矿上面覆盖一层焦粉25mm，装好隧道窑台车后， 依次进入隧道窑内还原，温度控制在140(TC，还原时间4小时，还原赔烧后经 水淬冷却、破碎、分拣大块生铁、小块渣铁在自磨机中自磨，使含镍生铁合金与 渣达到有效分离，，得到含镍生铁。其中镍的回收率95%，铁的回收率94.5%。
权利要求
1、一种以红土镍矿在隧道窑中直接还原含镍生铁的方法，其特征在于它是按以下步骤完成首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，使红土镍矿脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和生镍铁聚集剂，混合均匀；其后，在隧道窑台车上均匀喷一层隔离剂，再在喷有隔离剂的台车上面堆上经上述步骤混合均匀后的红土镍矿，紧接着在红土镍矿上面覆盖一层焦粉，装好隧道窑台车后，依次进入隧道窑内还原焙烧，还原焙烧后的含镍生铁和炉渣一起从炉内排出，经过水淬冷却，破碎，自磨，便可得到含镍生铁。
2、 根据权利要求1所述的方法，所述干燥剂为钙质生石灰或镁质生石灰，干燥剂的用量为红土镍矿重量的3 — 4%。
3、 根据权利要求1所述的方法，脱水干燥后的混合料被破碎成颗粒；颗粒大小为最大3mra。
4、 根据权利要求1所述的方法，所述还原剂为碳质还原剂，采用煤粉或焦炭粉，碳质还原剂的重量为红土镍矿重量的10—15%。
5、 根据权利要求1所述的方法，所述生镍铁聚集剂为硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡，生镍铁聚集剂的重量为红土镍矿重量的4一7%。
6、 根据权利要求1所述的方法，隧道窑中的还原温度控制在1250 — 140(TC，还原焙烧的时间为4-6小时。
7、 根据权利要求1所述的方法，在隧道窑台车表面喷有隔离剂。
8、 根据权利要求l、 7所述的方法，在隧道窑台车表面焦粉上面的混合均匀的红土镍flT的厚度为250-400mm。
9、 根据权利要求1所述的方法，所述的混合均匀的红土镍矿表面上覆盖的焦粉厚度为20-25咖。
10、 根据权利要求1所述的方法，所述水淬温度55—6(TC。
全文摘要
本发明涉及用红土镍矿在隧道窑中直接还原含镍生铁的方法，按以下步骤完成首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和生铁铁聚集剂，混合均匀后送入喷有隔离剂的隧道窑台车上面，再覆盖一层焦粉进行还原焙烧；还原焙烧后料经过水淬冷却、破碎、分拣大铁块、小块渣铁在自磨机中自磨，使含铁生铁合金与矿渣达到彻底分离，得到含镍生铁合金。本发明不用传统的还原罐，生产简单、还原时间短、产量高、操作方便、节约能耗，成本低、镍的回收率高，生产出的含镍生铁可直接作为冶炼不锈钢的优质原料。
文档编号C21B13/00GK101638703SQ200910169399
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者毛黎生 申请人:毛黎生;毛耐文