专利名称：钼镍矿直接还原熔炼制取钼镍合金的方法
技术领域：
本发明涉及一种钥镍矿直接还原熔炼钥镍合金的方法，属于矿物提取冶金技术领域。
背景技术：
在我国的湘、鄂、川、黔、桂、渝、陕、甘、新等省市蕴藏有大量的石煤矿，这种石煤矿中常伴生有钒、钥、镍等有色金属。因成矿条件及地区位置不同，石煤中伴生的有价元素也不尽相同，有些地区的石煤伴生的元素以钒为主，而有些地区的石煤伴生元素又以钥为主，通常含有钥的石煤也同时伴生有镍，属钥镍共生矿，通常被称为镍钥矿或钥镍矿。其伴生元素还有钻、钒、锌等，以及贵金属金、银和钼族元素，同时一般还含有10% -15%的炭、 20%-30%的硫，是一种多金属硫化矿物。利用钥镍矿炼制粗钥镍合金是富集钥镍矿中的有价成份的有效方法，再通过从粗钥镍合金回收钥镍矿中的有价成份，是提高钥镍矿的综合利用率的有效途径。目前，在我国的湖南、贵州钥镍矿床的主要产地，利用钥镍矿炼制粗钥镍合金，其方法是将钥镍矿破碎至I IOmm进行焙烧脱硫，将钥镍矿中的金属硫化物转变为易于被还原的金属氧化物，得烧结料。然后以生石灰作为造渣剂、无烟煤作为炭质还原剂，将烧结料和生石灰、炭质还剂按一定的比例混合后制块，在630KVA电炉内进行还原熔炼。该法存在的问题是I、入炉熔炼的钥镍矿是经过氧化焙烧后的烧结料，氧化焙烧的目的在于脱硫，使钥镍矿中的金属硫化物转变为氧化物，而在下一阶段被还原成金属，为间接熔炼法。钥镍矿为含有炭的硫化矿物，在焙烧过程中，会释放出大量含SO2和CO2气体，对大气环境的污染极
其严重。2、钥镍矿经过氧化焙烧，原料中的炭被烧掉，在熔炼烧结料时，必须重新配入炭质还原剂，不仅增加作业成本，而且降低了钥镍矿的综合利用率。3、钥镍矿为含有炭的硫化矿物，氧化焙烧的热效应很大，炭和硫的燃烧都会释放出大量的热，采用平地堆烧的方法，焙烧温度根本无法控制，会造成钥的挥发损失，这种焙烧的方法钥的挥发损失高达4 5%。6、所得粗钥镍合金的品质差，有害元素磷和硫的含量高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺方法简单合理、操作方便、 制备的钥镍合金硫、磷含量低、环境友好、生产成本低的钥镍矿直接还原熔炼钥镍合金的方法。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法，包括下述步骤第一步磨矿、造球将钥镍矿磨细至平均粒度小于等于O. 18mm的钥镍矿粉，向所述钥镍矿粉中添加平均粒度小于等于O. 18mm的造渣剂及平均粒度小于等于O. 18mm还原剂得到炉料，将炉料混合均匀后造球，得球团矿；炉料混合时，混合精度相对偏差变异系数CV < 1.5% ；第二步熔炼将第一步所得球团矿置于熔炼炉，加热至熔炼温度1600 1800°C，保温20_60分钟，分别收集液态合金、炉渣、烟尘和炉气；所述液态合金即为粗钥镍合金。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，第一步造球前，向炉料中添加助熔剂，所述助熔剂为含CaF2 > 85%的萤石，其添加量为炉料重量的O 3%，平均粒度小于等于O. 18mm。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述造渣剂由CaO与 Na2CO3 组成，其中CaO Na2CO3= (O I) 3。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述造渣剂的添加量根据实测的钥镍矿粉中Si02、CaO及S的含量，按质量比(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) = O. 9-1. I添加。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述还原剂选自焦炭、煤炭中的一种，其添加量根据实测的钥镍矿粉中C的含量与添加的还原剂质量之和满足钥镍矿粉中总炭含量> 11%。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述造球采用高压对辊压球机压制成型、球团尺寸20 40mm,成型压力17 20Mpa,经干燥后的球团水份< I. 5% 本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述粗钥镍合金的产率为钥镍矿重量的16 20%，钥、镍的直收率分别大于96%、94%。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述炉渣的产率以钥镍矿计为70 80%，炉渣固硫率> 96% ;炉渣中含钥彡O. 2%，含镍彡O. 30%。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述烟尘的产率以钥镍矿计为3 5%，烟尘含钥< O. 2%，含镍< O. 1%。本发明一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法中，所述炉气经填料塔吸收处理后，SO2浓度彡400mg/m3，直接排放。本发明由于采用上述工艺方法，与现有技术相比具有以下优点I、本法采用钥镍矿直接还原熔炼炼制粗钥镍合金，钥镍矿无需氧化焙烧，从而避免了钥镍矿氧化焙烧产生的SO2和CO2对大气环境的污染。2、熔炼得到的熔融炉渣，由于其比重比钥镍合金的比重小且与钥镍合金不相混融，因此熔融炉渣和钥镍合金在熔炼过程中将沉降分离。可以实现分类收集，可以实现连续熔炼。3、本方法利用钥镍矿与炭共生的特点，以钥镍矿自身所含的炭为还原剂，不加或补加少量炭质还原剂，保持熔炼气氛为强还原性，提高了原料的综合利用率，降低了成本。4、本方法在原料中加入了强碱性的氧化钙与碳酸钠作造渣剂，在熔炼中起到了固硫和强化熔炼的作用，不仅避免了在熔炼过程中含硫气体的溢出，而且抑制了硫、磷有害元素进入合金，提高了粗钥镍合金的品质。5、本方法熔炼的产物为粗钥镍合金、炉渣、烟尘和炉气，粗钥镍合金产率高，钥和镍的直收率高；炉渣中钥、镍含量低，固硫率高；烟尘中钥、镍含量低；炉气中SO2经填料塔吸收处理后，排空气体几乎不含SO2。6、本方法具有良好的社会效益和经济效益。综上所述，本发明工艺方法简单合理、操作方便、钥镍矿不经过氧化焙烧脱硫，利用钥镍矿中自身含有的炭作还原剂，直接还原熔炼制取粗钥镍合金，使间接熔炼变为直接熔炼。制备的钥镍合金硫、磷含量低、环境友好、生产成本低，适于钥镍矿物的提取。
具体实施例方式以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。本发明可以以发明内容所描述的任何方式进行实施。实施例I :取Mo 4. I %, Ni 2.94%，Zn 2. 23%，V O. 619%，Fe 13. 29%，C 10.23%， Si0220. 74%, Al2O3 2. 13%, CaO 6. 49%, MgO 2. 25%, S 19. 21%, P O. 28%的钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金，其实施过程为将钥镍矿直接破磨至平均粒度小于O. 18_。配入造渣剂生石灰粉(CaO含量为92. 3% )和碳酸钠(Na2CO3 98. 8% )，其配料比为钥镍矿粉生石灰粉碳酸钠=100 25. 5 10 (重量比)，炉料中的(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) = 1.002。 造渣剂CaO Na2CO3 = 3 I。由于用于配料的钥镍矿的炭含量为10. 23%，未达到11% 的含量，因此在以上配料中按镍钥矿重量的I %加入焦炭粉(固定碳含量大于80% )，再在上述配料中按上述配料总重量的3%加入萤石粉(CaF287. 6% )。以上几种炉料除焦碳粉粒度为O I. 5_外，其他平均粒度均小于O. 18_。按上述配料方法，将称量准确的几种物料加入混料机内充分混匀，物料用高压对辊压球机压制成Φ22 30_的球团，团球经过干燥后水份彡I. 5%。还原熔炼作业是在设有布袋收尘器的还原电炉内进行的，电炉熔炼温度为 1650°C。将干燥后的所述球团矿分批慢慢加入电炉内，直至将炉膛逐渐填满，待炉膛内的炉料全部融化后保温30分钟。熔炼得到的粗钥镍合金沉积于炉膛底部。将合金与熔渣分别从炉膛内放出。钥镍矿经上述直接还原熔炼所得粗钥镍合金的成份如下Mo 21.8%, Ν 15. 4%, Fe 56. 01%, S O. 86%,P 0.54%。熔炼过程排放出的熔炼渣中含Ni O. 20%、含Mo O. 19%、含S 24%。实施例2 取Mo 5. 8%, Ni 4. 6%, Zn 2. 1%,V O. 52%, Fe 10. 3%, C 12. 3%, SiO2 22. 8%, Al2O3 2. 3%, CaO 7. 6%, MgO 2.0%, S 21. 2%, P O. 35%的钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金，其实施过程为将钥镍矿直接破磨至平均粒度小于O. 18mm。配入造渣剂生石灰粉(CaO 含量为92. 3% )和碳酸钠(Na2CO3 98.8% )，其配料比为钥镍矿粉生石灰粉碳酸钠= 100 O 41 (重量比)，炉料中的(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) =1.1。按上述配料方法，将称量准确的几种物料加入混料机内充分混匀，物料用高压对辊压球机压制成Φ22 30_的球团，团球经过干燥后水份< 1.5%。还原熔炼作业是在设有布袋收尘器的还原电炉内进行的，电炉熔炼温度为 ISOO0C。将干燥后的所述球团矿分批慢慢加入电炉内，直至将炉膛逐渐填满，待炉膛内的炉料全部融化后保温60分钟。熔炼得到的粗钥镍合金沉积于炉膛底部。将合金与熔渣分别从炉膛内放出。钥镍矿经上述直接还原熔炼所得粗钥镍合金的成份如下Mo 34.5%, Ν 26. 86%、 Fe 33. 5%, S O. 55%,P O. 32%熔炼过程排放出的熔炼渣中含Ni O. 30%、含Mo O. 20%、含S 26%。实施例3 取Mo 3. 0%,Ni 2. 1%,Ζη 2. 1%,V O. 42%, Fe 15. 6%, C 11. 2%, SiO2 21. 6%, Al2O3 2. 2%, CaO 5. 6%, MgO 2. 3%, S 16. 2%, P O. 22%的钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金，其实施过程为将钥镍矿直接破磨至平均粒度小于O. 18mm。配入造渣剂生石灰粉(CaO 含量为92. 3% )和碳酸钠(Na2CO3 98.8% )，其配料比为钥镍矿粉生石灰粉碳酸钠= 100 15. 4 14. 4 (重量比)，炉料中的(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) =0.9。造渣剂CaO Na2CO3 = 1:1。再在上述配料中按上述配料总重量的2%加入萤石粉(CaF2 87.6%)。以上几种炉料的平均粒度均小于O. 18mm。按上述配料方法，将称量准确的几种物料加入混料机内充分混匀，物料用高压对辊压球机压制成Φ 22 30mm的球团，团球经过干燥后水份彡1.5%。还原熔炼作业是在设有布袋收尘器的还原电炉内进行的，电炉熔炼温度为 1700°C。将干燥后的所述球团矿分批慢慢加入电炉内，直至将炉膛逐渐填满，待炉膛内的炉料全部融化后保温40分钟。熔炼得到的粗钥镍合金沉积于炉膛底部。将合金与熔渣分别从炉膛内放出。钥镍矿经上述直接还原熔炼所得粗钥镍合金的成份如下Mo 14.5%,Ν 9. 9%,Fe 66. 8%, S O. 72%,P O. 43%。熔炼过程排放出的熔炼渣中含Ni O. 14%、含Mo O. 12%、含S 20%。
权利要求
1.一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法，包括下述步骤第一步磨矿、造球将钥镍矿磨细至平均粒度小于等于O. 18mm的钥镍矿粉，向所述钥镍矿粉中添加平均粒度小于等于O. 18mm的造渣剂及平均粒度小于等于O. 18_还原剂得到炉料，将炉料混合均匀后造球，得球团矿；炉料混合时，混合精度相对偏差变异系数CV < I. 5% ；第二步熔炼将第一步所得球团矿置于熔炼炉，加热至熔炼温度1600 1800°C，保温20-60分钟，分别收集液态合金、炉渣、烟尘和炉气；所述液态合金即为粗钥镍合金。
2.根据权利要求I所述的一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法，其特征在于 第一步造球前，向炉料中添加助熔剂，所述助熔剂为含CaF2 > 85%的萤石，其添加量为炉料重量的O 3%，平均粒度小于等于O. 18mm。
3.根据权利要求I或2所述的一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法，其特征在于所述造渣剂由CaO与Na2CO3组成，其中CaO Na2CO3 = (O I) 3。
4.根据权利要求I或2所述的一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法，其特征在于所述造渣剂的添加量根据实测的钥镍矿粉中Si02、CaO及S的含量，按质量比 (CaCHNa2CO3)/(Si02+S) = O. 9-1. I 添加。
5.根据权利要求I或2所述的一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法，其特征在于所述还原剂选自焦炭、煤炭中的一种，其添加量根据实测的钥镍矿粉中C的含量与添加的还原剂质量之和满足钥镍矿粉中总炭含量> 11%。
6.根据权利要求I或2所述的一种钥镍矿直接还原熔炼粗钥镍合金的方法，其特征在于所述造球采用高压对棍压球机压制成型、球团尺寸20 40mm,成型压力17 20Mpa,经干燥后的球团水份< I. 5%。
全文摘要
一种钼镍矿直接还原熔炼粗钼镍合金的方法，是将钼镍矿磨细至平均粒度小于等于0.18mm的钼镍矿粉后，向其中添加平均粒度小于等于0.18mm的造渣剂及还原剂，得到炉料，将炉料混合均匀后造球，得球团矿；然后，将球团矿加热至1600～1800℃，熔炼，分别收集液态合金、炉渣、烟尘和炉气；所述液态合金即为粗钼镍合金，钼、镍的直收率分别大于96％、94％；烟尘含钼＜0.2％，含镍＜0.1％；炉气中SO2浓渡≤400mg/m3；本发明工艺方法简单合理、操作方便、钼镍矿不经过氧化焙烧脱硫，利用钼镍矿中自身含有的炭作还原剂，直接还原熔炼制取粗钼镍合金，使间接熔炼变为直接熔炼。制备的钼镍合金硫、磷含量低、环境友好、生产成本低，适于钼镍矿物的提取。
文档编号C22C1/02GK102586636SQ20121006968
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者朱和平, 缪加坦, 霍广生 申请人:中南大学, 朱和平, 缪加坦