一种制备红土镍矿氧化球团的系统和方法与流程

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种制备红土镍矿氧化球团的系统和方法。

背景技术：

目前，全球矿山镍产量的60％来源于硫化镍矿，40％来源于红土镍矿。在全球镍矿2.2亿吨的储量中，红土镍矿约占70％。随着硫化镍矿资源的不断减少和红土镍矿冶炼技术的不断进步，利用红土镍矿生产镍的比重不断增加。

针对不同的红土镍矿具有火法工艺、湿法工艺、火湿法结合工艺及其他工艺。其中，火法工艺流程短、效率高、处理规模大，是处理红土镍矿的主导工艺。其中，高炉冶炼和电炉冶炼是传统工艺流程。高炉冶炼产能大，但是投资高、生产成本高、流程长、污染重。电炉冶炼能耗的80％以上需要电能提供，能耗高。

现有技术制备红土镍矿氧化球团的工艺存在以下问题：①红土镍矿中的游离水和结晶水可在氧化球团焙烧过程中除去，但是结晶水的去除会导致氧化球团中形成大量多孔结构，导致氧化球团的强度低，不符合进料要求。②低强度的球团在还原过程中容易粉化，形成大量粉末，影响炉料的透气性，发生炉料的粘接，导致生产效率下降。③红土镍矿粘性极大，圆盘造球过程中成球时间较长，生球的形状极其不规则。若生球形状为球形，会导致压球脱模困难，无法实现压球工艺的连续操作。④设置了预焙烧步骤，增加能耗。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种制备红土镍矿氧化球团的系统和方法。该系统和方法生产效率高，节省能源，制备的产物品质较高。

本发明提供了一种制备红土镍矿氧化球团的系统，包括依次连接的干燥装置、破碎筛分装置、混料装置、造球装置、焙烧装置、冷却装置。

所述干燥装置具有红土镍矿入口、干燥红土镍矿出口。

所述破碎筛分装置具有干燥红土镍矿入口、块状红土镍矿出口。所述干燥红土镍矿入口与所述干燥红土镍矿出口连接。

所述混料装置具有块状红土镍矿入口、入水口、添加剂入口、混合原料出口。所述块状红土镍矿入口与所述块状红土镍矿出口连接。

所述造球装置具有混合原料入口、成型料出口。所述混合原料入口与所述混合原料出口连接。且，所述造球装置中设有椭球形模具，用于放置混合原料。

所述焙烧装置具有成型料入口、产物出口。所述成型料入口与成型料出口连接。

所述冷却装置具有产物入口、红土镍矿氧化球团出口。所述产物入口与产物出口连接。

优选的，所述造球装置为对辊压球机。

本发明还提供了一种利用上述系统制备红土镍矿氧化球团的方法，将红土镍矿干燥，得到干燥红土镍矿。所述干燥红土镍矿进行破碎筛选，得到块状红土镍矿。所述块状红土镍矿、水、添加剂按照质量配比为：60～85：10～15：5～25混合，得到混合原料。将所述混合原料放入所述造球装置的椭球形模具中，并控制所述造球装置的压力为5～10MPa，所述混合原料压制成型，得到椭球形的成型料。所述成型料进行氧化焙烧、冷却后，得到红土镍矿氧化球团。并且，将所述氧化焙烧设为多段氧化焙烧过程。

上述制备红土镍矿氧化球团的方法中，所述多段氧化焙烧过程包括三段：第一段氧化焙烧过程温度为105～200℃，时间为10～15min；第二段氧化焙烧过程温度为650～1000℃，时间为10～30min；第三段氧化焙烧过程温度为1250～1300℃，时间为10～30min。

上述制备红土镍矿氧化球团的方法中，所述椭球形的成型料的形状尺寸为：a：b：h＝15～25㎜：10～20㎜：5～15㎜。

上述制备红土镍矿氧化球团的方法中，所述添加剂为钙质添加剂。

上述制备红土镍矿氧化球团的方法中，所述干燥温度为100～200℃。

上述制备红土镍矿氧化球团的方法中，所述干燥红土镍矿的含水率为10～15wt％。

上述制备红土镍矿氧化球团的方法中，所述压制成型过程选用所述对辊压球机。

上述制备红土镍矿氧化球团的方法中，所述块状红土镍矿的粒径≤3㎜。

本发明通过控制造球过程中对辊压球机的压力及混合原料的配比，可制备出椭球形的成型料，解决了红土镍矿压球过程中脱模困难的难题，保证了工艺流程的连续化操作，提高了生产效率。同时，采用多段氧化焙烧工艺制度，阶段脱除红土镍矿中的游离水和结晶水，避免了红土镍矿爆裂的发生，提高了红土镍矿氧化球团的生产质量。

本发明制备的红土镍矿氧化球团主要成分合理，不仅便于氢气竖炉还原过程中氧化铁还原率的控制。而且，在熔分制备镍铁过程中不需要加入任何添加剂，更利于整个工艺流程的进行。

附图说明

图1为本发明中制备红土镍矿氧化球团的系统示意图。

图2为本发明实施例利用图1所示的系统制备红土镍矿氧化球团的方法流程图。

图3为经造球装置处理后得到的成型料的剖面示意图。

附图中的附图标记如下：

1、干燥装置；2、破碎筛分装置；3、混料装置；4、造球装置；5、焙烧装置；6、冷却装置。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1，为本发明制备红土镍矿氧化球团的系统示意图。该系统包括依次连接的干燥装置1、破碎筛分装置2、混料装置3、造球装置4、焙烧装置5、冷却装置6。其中，各装置的连接关系如下：

干燥装置1用于干燥红土镍矿，其具有红土镍矿入口、干燥红土镍矿出口。

破碎筛分装置2用于破碎经干燥处理的红土镍矿，并筛选出其中粒径符合要求的块状红土镍矿，其具有干燥红土镍矿入口、块状红土镍矿出口。其中，干燥红土镍矿入口与干燥装置1的干燥红土镍矿出口连接。

混料装置3用于均匀混合块状红土镍矿、水、添加剂，得到混合原料，其具有块状红土镍矿入口、入水口、添加剂入口、混合原料出口。其中，块状红土镍矿入口与破碎筛分装置2的块状红土镍矿出口连接。

造球装置4用于将混合原料压制成型，其具有混合原料入口、成型料出口。其中，混合原料入口与混料装置3的混合原料出口连接。并且，在造球装置4中设置有椭球形模具，用于将混合原料压制为椭球形。

焙烧装置5可对成型料进行氧化焙烧，其具有成型料入口、产物出口。其中，成型料入口与造球装置4的成型料出口连接。

冷却装置6用于冷却产物，其具有产物入口、红土镍矿氧化球团出口。其中产物入口与焙烧装置5的产物出口连接。

本发明中，不对上述各装置的具体类型进行限定，可为任意能达到处理要求的装置。

如图2所示，为本发明实施例利用图1所示的系统制备红土镍矿氧化球团的方法流程图。

首先将红土镍矿送入干燥装置1中，在100～200℃的温度下干燥至含水率为10～15wt％，得到干燥红土镍矿。将干燥红土镍矿送入破碎筛选装置2中破碎，筛选出其中粒径≤3㎜的块状红土镍矿，并送入混料装置3中。同时，向混料装置3中加入水和添加剂，得到混合原料。控制三种物料的质量配比为：块状红土镍矿：水：添加剂＝60～85：10～15：5～25。本发明中，选用的添加剂主要由钙质添加剂组成。

将上述混合物料送入造球装置4中的椭球形模具中，压制成型。本发明中，选用的造球装置为对辊压球机。实施例中，控制对辊压球机的压力为5～10MPa。

本发明中，将混合物料置于椭球形模具中，并控制混合原料中块状红土镍矿、水、添加剂的比例以及造球装置4的压力，使得混合原料在造球装置4中通过压制成型，得到椭球形的成型料。所得椭球形成型料的形状如图3所示。其中，a：b：h＝15～25㎜：10～20㎜：5～15㎜。

将上述成型料送入焙烧装置5中进行氧化焙烧。本发明中，氧化焙烧选用多段焙烧过程。实施例中，包括三段焙烧过程：第一段氧化焙烧过程温度为105～200℃，时间为10～15min；第二段氧化焙烧过程温度为650～1000℃，时间为10～30min；第三段氧化焙烧过程温度为1250～1300℃，时间为10～30min。氧化焙烧后得到的产物送入冷却装置6中冷却，即得到红土镍矿氧化球团。

随机选取15个本发明制备的红土镍矿氧化球团，采用抗压强度测试机进行检测。取15个红土镍矿氧化球团的抗压强度平均值作为抗压强度值。得出，本发明制备的红土镍矿氧化球团抗压强度均在2500N/个以上。

实施例1

将红土镍矿在120℃的温度下干燥至含水率为10％。红土镍矿的主要成分为：TFe 15.28％、FeO 0.55％、Ni 1.73％、CaO 1.26％、MgO 15.70％、SiO₂ 48.48％、Al₂O₃ 2.17％、S 0.002％、P痕迹。然后对干燥红土镍矿进行破碎筛选，筛选出粒径为3mm以下的块状红土镍矿。将块状红土镍矿、水、生石灰按67：13：20的质量配比混匀。混合原料在对辊压球机上压制成型，压力为10MPa。得到成型料的形状尺寸为a：b：h＝25mm：20mm：15mm。然后对成型料进行氧化焙烧。第一段温度为150℃，时间为10min；第二段温度为800℃，时间为10min；第三段温度为1275℃，时间为30min。焙烧完毕后，经冷却后得到红土镍矿氧化球团，其抗压强度为3043.8N/个。

实施例2

选用与实施例1相同的红土镍矿，在120℃的温度下干燥至含水率为10％。然后对干燥红土镍矿进行破碎筛选，筛选出粒径为3mm以下的块状红土镍矿。将块状红土镍矿、水、生石灰按75：13：12的质量配比混匀。混合原料在对辊压球机上压制成型，压力为12MPa。得到成型料的形状尺寸为a：b：h＝15mm：10mm：10mm。然后对成型料进行氧化焙烧，第一段温度为150℃，时间为10min，第二段温度为800℃，时间为10min，第三段温度为1275℃，时间为30min。焙烧完毕后，经冷却后得到红土镍矿氧化球团，其抗压强度为3207.3N/个。

实施例3

将红土镍矿在120℃的温度下干燥至含水率为12％，红土镍矿的主要成分为：TFe 42.37％、FeO 1.06％、Ni 1.38％、CaO 1.26％、MgO 6.76％、SiO₂ 20.47％、Al₂O₃ 3.25％、S痕迹、P 0.004。然后对干燥红土镍矿进行破碎筛选，筛选出粒径为3mm以下的块状红土镍矿。将块状红土镍矿、水、石灰石按79：13：8的质量配比混匀。混合原料在对辊压球机上压制成型，压力为10MPa。得到成型料的形状尺寸为a：b：h＝20mm：20mm：10mm。然后对成型料进行氧化焙烧。第一段温度为150℃，时间为10min，第二段温度为800℃，时间为10min，第三段温度为1285℃，时间为30min。焙烧完毕后，经冷却后得到红土镍矿氧化球团，其抗压强度为3815.6N/个。

实施例4

将红土镍矿在200℃的温度下干燥至含水率为10％，红土镍矿的主要成分为：TFe 20.62％、FeO 0.73％、Ni 1.45％、CaO 1.29％、MgO 10.64％、SiO₂ 35.86％、Al₂O₃ 3.01％、S痕迹、P 0.004。然后对干燥红土镍矿进行破碎筛选，筛选出粒径为3mm以下的块状红土镍矿。将块状红土镍矿、水、石灰石按60：9：26的质量配比混匀。混合原料在对辊压球机上压制成型，压力为5MPa。得到成型料的形状尺寸为a：b：h＝15mm：20mm：15mm。然后对成型料进行氧化焙烧。第一段温度为200℃，时间为15min，第二段温度为1000℃，时间为20min，第三段温度为1250℃，时间为30min。焙烧完毕后，经冷却后得到红土镍矿氧化球团，其抗压强度为2956.9N/个。

实施例5

将红土镍矿在100℃的温度下干燥至含水率为15％，红土镍矿的主要成分为：TFe 35.64％、FeO 0.89％、Ni 1.52％、CaO 1.32％、MgO 8.75％、SiO₂ 25.98％、Al₂O₃2.95％、S痕迹、P 0.004。然后对干燥红土镍矿进行破碎筛选，筛选出粒径为3mm以下的块状红土镍矿。将块状红土镍矿、水、石灰石按84：16：4的质量配比混匀。混合原料在对辊压球机上压制成型，压力为8MPa。得到成型料的形状尺寸为a：b：h＝25mm：20mm：5mm。然后对成型料进行氧化焙烧。第一段温度为105℃，时间为12min，第二段温度为650℃，时间为30min，第三段温度为1300℃，时间为10min。焙烧完毕后，经冷却后得到红土镍矿氧化球团，其抗压强度为3167.3N/个。

上述实施例中的分数均为质量百分数。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。