专利名称：一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法
技术领域：
本发明属于资源利用领域，涉及一种从低镍高铁红土镍矿中，通过直接还原分别回收镍铁粉和直接还原铁粉的工艺方法。该工艺主要是以煤为还原剂，并向低镍高铁红土镍矿中加入添加剂，然后采用选择性还原焙烧一磁选回收镍铁粉，尾矿再用直接还原焙烧回收直接还原铁粉的工艺方法。
背景技术：
我国正处于工业化阶段，随着经济发展的加速，对镍的需求也日益增长。从2005 年开始中国已取代日本成为世界上镍消费量最大的国家。目前世界65%的镍用于生产不锈钢。随着不锈钢业的快速发展，世界上对镍的需求也不断增加，出现了供不应求的状况。目前可供人类开发利用的镍资源只限于陆地的硫化镍矿和以红土镍矿为主的氧化镍矿两种， 其中硫化矿约占30%，红土镍矿约占70%。硫化镍矿由于其易于开采和利用，已经被大量开发，资源越来越少。这使得开发利用红土镍矿的任务越来越紧迫。红土镍矿具有矿产资源丰富、可露天开采、勘察和采矿成本低等优势。这些优势使红土镍矿具有更加广阔的开发利用前景。但由于红土镍矿中矿物组成复杂多变，用一般的选矿方法回收其中的镍比较困难，回收铁更困难。目前红土镍矿的处理工艺主要分为火法处理和湿法处理两类，但这两类工艺都是针对高镍低铁的红土镍矿，一般要求红土镍矿中镍的品位大于2%,铁的品位低于20%, 而对于低镍高铁的红土镍矿，即镍品位在I. 5% 2. 0%，铁品位在25% 35%之间的红土镍矿，没有找到有效的利用方法，目前基本是堆存或废弃，因此造成资源的浪费。
发明内容
本发明针对现有低镍高铁红土镍矿中铁和镍不能同时回收的问题，采用煤为还原剂，通过加入添加剂进行还原焙烧，焙烧后产物经磁选分别回收其中的铁和镍，并得到镍铁粉和直接还原铁粉两种产品，从而达到简化工艺流程、节省投资、实现资源的综合利用的目的。一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法，分为回收镍和回收铁两
止 /J/ O首先，以煤为还原剂，加入适量添加剂对低镍高铁红土镍矿进行还原焙烧，使其中的镍还原为金属镍，并在该过程中通过控制工艺条件抑制铁的还原，使其大部分仍然以铁的氧化物的形式存在。焙烧后的红土镍矿经过磨矿和弱磁选，镍和部分金属铁进入到精矿， 得到高品位的镍铁粉，余下的磁选尾矿由于仍然含有大量铁的氧化物，需在第二步中压球焙烧继续回收铁。第一步中得到的镍铁粉产品中镍的品位高于10%，最高可以达到12%以上，镍的回收率大于80%。第二步是从第一步磁选尾矿中回收铁。在尾矿中添加煤和粘结剂混匀，混合物压成球后再进行还原焙烧，其中铁的氧化物被还原为金属铁，然后再通过磨矿、弱磁选的方式回收金属铁，就可以得到品位大于90%的直接还原铁粉，且铁对尾矿的回收率可以达到80% 以上。实施该方法的具体步骤和条件为第一步，将低镍高铁红土镍矿破碎到100% -2mm，加入还原剂煤和添加剂(所用添加剂为氢氧化钠和氯化钙的混合物，比例为1:0. 5)，不同矿石的煤和添加剂用量有所不同，煤用量一般为红土镍矿质量59Γ15%，添加剂用量一般为红土镍矿质量的8% 20%左右。以上成分混合均匀后，在1100°C 1150°C条件下焙烧 40 80min左右，具体时间根据矿石的性质不同而有所不同；在添加剂和还原剂的共同作用下，红土镍矿中的镍氧化物和少部分铁氧化物被还原为单质状态的金属镍和铁，并通过抑制铁氧化物的还原，使大部分铁仍然以氧化物的形式存在。焙烧产品经过自然冷却后在球磨机中进行磨矿，磨矿质量浓度60%左右，磨矿产品粒度98% - O. 074mm ;磨矿产品在磁场强度I. 8^2. OkGs条件下磁选得到镍品位在10%以上的镍铁粉和铁含量在30% 40%的磁选尾矿。第二步，对铁品位在30% 40%的磁选尾矿添加还原剂和粘结剂压成球，磁选尾矿和还原剂以及粘结剂混匀压球进行直接还原焙烧，焙烧的温度在1150 1200°C，时间为 40 60分钟。还原剂煤的用量范围为磁选尾矿质量的10°/Γ25%，具体用量根据原矿性质及磁选尾矿性质决定；所用的粘结剂由膨润土和生石灰按质量比3:1混合制成，粘结剂用量范围为磁选尾矿质量的59TlO%。焙烧后的产品，在质量浓度60%的条件下磨细到90% -
O.074mm,经弱磁选可以得到铁品位大于90%的直接还原铁粉,其中铁相对于磁选尾矿的回收率在80%以上。利用本发明的工艺方法，可有效从低镍高铁红土镍矿中回收镍和铁，镍的回收率可以达到80%以上，铁的总回收率也在80%以上，从而实现了低镍高铁红土镍矿中镍和铁的分别回收。与现有方法相tli，本发明方法具有如下特点 Φ目前低镍高铁红土镍矿还没有有效的处理方法，其中的铁和镍都很难回收。采用本方法后可以分别回收其中的镍和铁，并分别得到镍品位大于10%的镍铁粉和铁品位大于90%的还原铁粉两种产品；:.f:回收镍抑制铁依靠的是还原剂和添加剂的组合，本工艺所用还原剂
和添加剂的种类简单，来源广，价格低Zf:使用成本低的煤粉为还原剂，避免了使用成本较
高的焦炭，从而省掉了炼焦过程的成本并减轻了对环境的污染；④能够实现低镍高铁红土镍矿中的镍和铁的分别回收，并可以显著提高资源利用率能够实现更高的经济价值。由于镍铁粉的价格是以镍的品位作为计价的标准，而镍铁粉中的铁是不计价的，因此镍的品位越高，镍铁粉的经济价值越高。本工艺不仅可以保证镍的回收率，同时还可以得到镍品位高的镍铁粉，因此可以实现更高的经济价值。此外，本方法还可同时得到含铁90%以上的还原铁粉，可以作为炼钢的原料产品出售，能够实现更高的经济效益。
附图I所示为低镍高铁红土镍矿还原焙烧一磁选分别回收镍铁粉和还原铁粉的工艺流程。
具体实施例方式为更好地描述本发明，下面结合附图用实施例对本发明提供的方法作进一步详细描述。实施例I
某红土镍矿含镍I. 48%、含铁33. 56%，属于低镍高铁红土镍矿，且其中镍主要存在于硅酸盐中。回收镍铁粉的还原焙烧条件为还原剂煤的用量为5% ;添加剂用量为20% ;所用添加剂为氢氧化钠和氯化钙的混合物，比例为1:0. 5 ;混匀后在马弗炉中1100°C下还原焙烧 40min ;冷却；在质量浓度60%左右时磨细至粒度一 O. 076mm占90%，在磁场强度I. 8kGs下进行磁选。可以获得镍品位10. 61%，镍回收率80. 71%的镍铁粉，磁选尾矿中铁的品位提高到37. 35%。然后在磁选尾矿中添加8%的粘结剂(膨润土 生石灰=3:1)、25%的煤为还原剂压球，在1200°C下还原焙烧50min。焙烧后的球进行两段磨矿磁选，一段磨矿细度为一
O.074mm占65%，二段磨矿细度为一 O. 074mm占90% ;两段磁选，磁场强度都为I. 8kGs，可以得到铁品位90. 85%的还原铁粉，铁对尾矿的回收率达到了 81. 34%。实施例2
某红土镍矿含镍I. 42%、含铁29. 29%，属于低镍高铁红土镍矿。回收镍铁粉的还原焙烧条件为还原剂煤的用量为5% ;添加剂用量为10%，所用添加剂为氢氧化钠和氯化钙的混合物，比例为1:0. 5 ;混匀后在马弗炉中1150°C下还原焙烧50min，冷却后在浓度60%左右磨细至粒度一 O. 076mm占95%，在磁场强度2. OkGs下磁选。获得镍品位10. 21%，镍回收率 80. 23%的镍铁粉，磁选尾矿中铁的品位提高到30. 21%。然后添加7%的粘结剂(膨润土 生石灰=3:1 )，再添加23%的煤为还原剂压球，在1200°C下还原焙烧45min，焙烧后的球进行两段磨矿磁选，一段磨矿细度为一 O. 074mm占70%，二段磨矿细度为一 O. 074mm占95% ;两段磁选，磁场强度都为I. 9kGs，可以得到铁品位90. 23%，铁对尾矿回收率75. 45%的还原铁粉。
权利要求
1.一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法，其特征在于以镍品位I.5% 2. 0%，铁品位25% 35%的低镍高铁红土镍矿为原料，分两步分别回收其中的镍和铁；第一步以煤为还原剂，还原剂煤粉的用量在5% 15%之间；加入添加剂进行选择性还原焙烧一磁选，所用添加剂为氢氧化钠和氯化钙的混合物，比例为1:0. 5，用量为红土镍矿质量的8% 20% ;添加剂的作用是在第一阶段抑制铁的还原；在第一步中，通过加入添加剂和工艺条件控制，使红土镍矿中的镍还原为金属镍，同时尽可能抑制铁的还原，使铁尽量以氧化物的形态存在，然后通过磨矿、弱磁选得到镍品位大于10%的镍铁粉，而铁主要进入到磁选尾矿中；第二步磁选尾矿添加还原剂煤和粘结剂造块，再经直接还原焙烧，把其中的铁还原为金属铁，经磨矿、磁选，得到品位大于90%,对磁选尾矿铁回收率大于80%的还原铁粉。
2.如权利要求I所述的一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法，其特征在于第一步中选择性还原焙烧，还原温度1100°C 1150°C，还原时间40 80分钟。
3.如权利要求I所述的一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法，其特征在于第一步的焙烧产品经过自然冷却后在球磨机中进行磨矿，磨矿质量浓度为60%，磨矿产品粒度98% - O. 074mm ;磨矿产品在磁场强度I. 8 2. OkGs条件下磁选得到镍品位在10% 以上的镍铁粉和铁含量在30% 40%的磁选尾矿。
4.如权利要求3所述的一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法，其特征在于对铁品位在30% 40%的磁选尾矿添加还原剂和粘结剂压成球，所用还原剂为煤，用量范围为磁选尾矿质量的10°/Γ25%，具体用量根据原矿性质及磁选尾矿性质决定；所用的粘结剂由膨润土和生石灰按质量比3:1混合制成，粘结剂用量范围为磁选尾矿质量的 59TlO% ;磁选尾矿和还原剂以及粘结剂混匀压球进行直接还原焙烧，焙烧的温度在1150 1200°C，时间为40 60分钟。
全文摘要
本发明属于资源利用领域，涉及一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法，与常规方法中将镍铁同时回收生产镍铁合金精矿不同的是，本发明经过两步直接还原焙烧分别得到镍含量高的镍铁粉和直接还原铁粉两种产品，实现对镍和铁的分别回收。其特征在于工艺方法本身较其他方法简单，使用成本低的煤粉直接为还原剂，避免了使用成本较高的焦炭；依靠还原剂和添加剂可实现回收镍和抑制铁的同步完成，在保证镍回收率的同时抑制铁的还原；最终得到镍品位在10%以上的镍铁粉和铁品位大于90%的直接还原铁粉，镍和铁的回收率一般都大于80%。
文档编号C22B23/00GK102605174SQ201210098480
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者刘志国, 孙体昌, 寇珏, 张士元, 张建华, 蒋曼 申请人:北京科技大学