本发明涉及冶金及材料科学技术领域，具体来说，涉及一种红土镍矿回转窑快速还原工艺。
背景技术：
世界目前60%左右的镍从硫化矿中提取，高品位的硫化矿逐渐减少，而且开采深度日益增加，成本逐渐提高。由于硫化镍矿资源的逐渐枯竭，新建开采的硫化镍矿山并不多，红土镍矿的开发日益引起重视。红土镍矿在不远的将来必将取代硫化镍矿成为主要的镍产量来源，对于改进冶炼红土镍矿的传统工艺以及新工艺的开发研究势在必行。已探明世界红土镍矿镍金属储量1.6亿吨，但我国仅80万吨，且属于低品位矿。由于国内不锈钢需求的旺盛以及进口低品位红土镍矿的低廉价格，低品位红土镍矿的火法冶炼对于我国镍资源以及钢铁工业的长远发展意义仍然重大。
由于红土镍矿中镍主要以类质同相的形式分布在硅镁橄榄石或针铁矿中，物理分选难以富集。近年来，大量的研究表明，直接还原是处理这种难冶矿物的有效手段。但是由于红土镍矿中，硅、镁含量高，熔点高，矿化能力弱，还原需要温度高，时间长，且红土镍矿含水量大，难以干燥，直接入窑能耗高。因此，迫切需要开发低品位红土镍矿高效利用的快速还原技术。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，以低品位红土镍矿为原料，开发出复合添加剂提高团块强度，团块内配燃料、竖炉预热团块、热风送煤三种方式确保红土镍矿团块热装入窑，实现全窑高温快速还原，从而降低回转窑温度，缩短还原时间，有效地从低品位红土镍矿中制取高镍精矿。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，包括以下步骤：
s1、将红土镍矿和复合添加剂混合后压制成团块，所述复合添加剂包括煤粉和石灰石；
s2、将所述团块干燥预热后进入回转窑内，加入还原煤，在还原性气氛下进行还原得到还原产品；
s3、将所述还原产品冷却、筛分和磁选得到磁性产物；
s4、将所述磁性产物破碎、磨矿和磁选得到高镍精矿。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s1步骤中，所述复合添加剂的添加量为红土镍矿和复合添加剂混合物总量的15wt%～30wt%。其中所述煤粉的添加量为红土镍矿、煤粉和石灰石混合物的5wt%～15wt%；所述石灰石的添加量为红土镍矿、煤粉和石灰石混合物的7wt%～15wt%。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s1步骤中，所述复合添加剂还包括水玻璃和腐殖酸钠，所述复合添加剂中，所述水玻璃的含量为5wt%～15wt%；所述腐植酸钠的含量为5%wt%～20wt%；所述煤粉的含量为40wt%～65wt%，所述石灰石的含量为15wt%～35wt%。进一步的，所述复合添加剂包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸钠和35wt%的石灰石。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述水玻璃的模数为2.00～3.55，水分为40wt%～49.5wt%，密度为1.297kg•m-3～1.418kg•m-3；所述煤粉平均粒度0.074mm～3mm；所述腐植酸钠平均粒度-0.074mm，所述石灰石平均粒度0.074mm～3mm。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s1步骤中，所述压制成团块过程中，压力为45mpa。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s2步骤中具体为：
s2-1、将团块干燥，利用回转窑的热尾气对团块预热850℃～950℃；将还原煤通过氮气预热至700℃～950℃；
s2-2、预热后的团块进入回转窑内，根据c/fe质量比0.5～1.0喷入还原煤，在还原性气氛下进行还原。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s2-1步骤中，将所述团块预热至850℃～950℃。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s2-2步骤中，所述s2-2步骤中，所述还原煤先通过氮气预热至700℃～950℃，再利用热气流送入窑内，所述氮气为来自竖式冷却器冷却还原产品后被加热的氮气。还原煤先通过氮气预热到，保证窑内温度不因煤粉的加入而降低。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s2-2步骤中，所述还原过程中，还原温度1200℃～1250℃，还原时间为30min～60min。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s3步骤中，所述还原产品经过氮气在竖式冷却机冷却至120℃以下，所述氮气为经热交换预热还原煤后的冷却氮气。
上述的加工方法，优选的，所述s4步骤中，将磁性产物经破碎，磨矿后，90%以上颗粒粒度小于0.074mm。
上述的红土镍矿回转窑快速还原工艺，优选的，所述s4步骤中，所述磁选时，磁场强度为0.06t～0.10t。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明提供了一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，以低品位红土镍矿为原料，针对红土镍矿中镍、铁矿物紧密共生，嵌布粒度微细，不能采用常规选矿方法进行分选富集，且红土镍矿中镍、铁均以难还原的硅酸盐矿物形成存在等特点，开发出团块内配燃料、竖炉预热团块（回转窑余热尾气预热团块）、热风送煤（来自于冷却还原产品的热氮气预热煤）三种方式确保红土镍矿热装入窑直接还原，进一步强化红土镍矿在回转窑内还原，从而将回转窑还原温度从1350℃以上降低到1250℃以下，还原时间从80min以上缩短到60min以内，提高镍回收率10个百分点以上。本发明通过全窑高温快速还原，可显著降低能耗，提高生产效率，进而有效地从低品位红土镍矿中制取高镍精矿，为强化电炉冶炼镍铁合金提供优质原料。
（2）本发明提供了一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，在压团过程中添加了复合添加剂，提高红土镍矿团块的热态和冷态机械强度，在高温还原焙烧阶段减少红土镍矿团块的爆裂粉化。
（3）本发明提供了一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，通过红土镍矿团块内配煤进入窑内还原，改变了铁、镍矿物的还原机制，由未反应核模型转变为体积反应模型，加速了还原反应速率，缩短还原反应时间，强化了红土镍矿还原。
（4）本发明提供了一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，通过竖炉预热团块，既可快速提高团块入窑后升温速率，加速还原反应进程，又可避免生料入窑后，干燥、预热过程消耗的大量热量。
（5）本发明提供了一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，通过冷却还原产品的换热氮气事先预热还原煤，并经热风送煤系统送入回转窑，避免了常规红土镍矿还原过程中冷风喷煤导致窑内温度急剧的降低而影响红土镍矿的还原，并导致热量消耗大幅增加的问题，同时充分利用了还原产品的余热，大幅提高了系统的热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的红土镍矿回转窑快速还原工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售，其中，水玻璃的模数为2.00～3.55，水分为40wt%～49.5wt%，密度为1.297kg•m-3～1.418kg•m-3。煤粉平均粒度0.074mm～3mm。腐植酸钠平均粒度-0.074mm。石灰石平均粒度0.074mm～3mm。
实施例1
一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，包括以下步骤：
（1）取占混合料总量80wt%的低品位红土镍矿（低品位红土镍矿含铁18.56%，含镍1.80%），与占混合料总量20wt%的复合添加剂混合得到混合物。复合添加剂包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸钠和35wt%的石灰石。
（2）将混合物压制成团块得到生团。该生团的成品率82.45%，落下强度94%，团块抗压强度134n/个，热爆裂指数0.50%。
（3）将生团经过竖炉干燥，再利用回转窑窑尾热废气将团块预热到950℃后装入回转窑中,同时利用冷却还原产品的热氮气预热煤粉至900℃，并将煤粉喷入回转窑内，在还原气氛下以1250℃还原40min，还原过程中以c/fe质量比为0.8∶1添加还原煤，得到还原产品。
（4）将还原产品经氮气冷却至120℃，再经筛分和干式磁选，得到的磁性产物经过破碎-磨矿并磨矿至90%以上颗粒细度-0.074mm，然后在磁场强度0.08t的条件下湿式磁选得到高镍精矿。
高镍精矿铁品位为64.21%，铁回收率65.33%，镍品位6.78%，镍回收率为86.56%。
实施例2
一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，包括以下步骤：
（1）取占混合料总量85wt%的低品位红土镍矿（低品位红土镍矿含铁18.56%，含镍1.80%的），15wt%的复合添加剂混合得到混合物。复合添加剂包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸钠和35wt%的石灰石。
（2）将混合物压制成团块得到生团。该生团的成品率80.35%，落下强度92%，团块抗压强度128n/个，热爆裂指数0.60%。
（3）将生团经过竖炉干燥，再利用回转窑窑尾热废气将团块预热到900℃后装入回转窑中，同时利用冷却还原产品的热氮气预热煤粉至950℃，并将煤粉喷入回转窑内，在还原气氛下以1250℃还原60min，还原过程中以c/fe质量比为0.8∶1添加还原煤，得到还原产品。
（4）将还原产品经氮气冷却至90℃，再经筛分和干式磁选，得到的磁性产物经过破碎-磨矿得到的磁性产物经过破碎-磨矿并磨矿至90%以上颗粒细度-0.074mm，然后在磁场强度0.08t的条件下磁选得到高镍精矿。
高镍精矿铁品位为66.33%，铁回收率67.11%，镍品位6.56%，镍回收率为88.62%。
实施例3
一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，包括以下步骤：
（1）取占混合料总量75wt%的的低品位红土镍矿（低品位红土镍矿含铁18.56%，含镍1.80%），与占混合料25wt%的复合添加剂混合得到混合物。复合添加剂包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸钠和35wt%的石灰石。
（2）将混合物压制成团块得到生团。该生团的成品率84.55%，落下强度96%，团块抗压强度142n/个，热爆裂指数0.40%。
（3）将生团经过竖炉干燥，再利用回转窑窑尾热废气将团块预热到900℃后装入回转窑中,同时利用冷却还原产品的热氮气预热煤粉至950℃，并将煤粉喷入回转窑内，在还原气氛下以1250℃还原60min，还原过程中以c/fe质量比为0.6∶1添加还原煤，得到还原产品。
（4）将还原产品经氮气冷却至90℃，再经筛分和干式磁选，得到的磁性产物经过破碎-磨矿并磨矿至90%以上颗粒细度-0.074mm，然后在磁场强度0.09t的条件下磁选得到高镍精矿。
高镍精矿铁品位为65.33%，铁回收率67.89%，镍品位6.89%，镍回收率为89.97%。
对比例1
一种红土镍矿回转窑快速还原工艺，包括以下步骤：
（1）取含铁18.56%，含镍1.80%的低品位红土镍矿，加入10wt%石灰石混合。
（2）将混合物压制成团块得到生团。该生团的成品率74.85%，落下强度78%，团块抗压强度104n/个，热爆裂指数5.80%。
（3）将生团在回转窑内进行还原，并将煤粉喷入回转窑内，在还原气氛下以1350℃还原80min，还原过程中以c/fe质量比为0.8∶1添加煤粉，得到还原产品。
（4）将还原产品经氮气冷却至120℃破碎并磨矿至90%以上颗粒细度-0.074mm，然后在磁场强度0.08t的条件下磁选得到高镍精矿。
高镍精矿铁品位为56.33%，铁回收率57.89%，镍品位5.89%，镍回收率为75.34%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。