本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体来说，涉及一种红土镍矿加压致密化烧结的方法。
背景技术：
世界范围内镍资源分为硫化镍矿和氧化镍矿两类，氧化镍矿即红土镍矿。目前世界上40%左右的镍产品来产自红土镍矿，其余都来自硫化镍矿，但随着高品位、易开采的硫化镍矿的过度开发以及红土镍矿冶炼工艺日渐成熟等因素的影响，运用红土镍矿生产镍产品正逐步成为世界主流。
世界范围内红土镍矿主要分布在赤道线南北30°以内的热带国家，已探明陆地上的镍矿资源储量约 8000万t，主要有古巴（2300万t）、印度尼西亚（1300万t）、菲律宾（1100万t）、澳大利亚（1100万t）、新喀里多尼亚（1400万t）等，其中硫化镍矿仅占20%，红土镍矿约占75%，而硅酸镍矿占5%。我国的红土镍矿主要分布在四川省的会理、云南省的元江和墨江以及青海省的元石山等地区。红土镍矿储量约占全国镍资源保有储量的9.6%，而硫化镍矿占全国镍资源保有储量的86%。由于国内红土镍矿储量相对较少，我国每年从菲律宾和印度尼西亚进口大量的红土镍矿，相当大部分依赖进口。
目前，我国采取火法冶炼镍铁较为普遍，大致分为烧结-高炉法，生产中镍和低镍产品；回转窑电炉法（RKEF法），生产高镍铁。由于高品位红土镍矿资源大多数被西方大国所控制，而且价格很贵，我国大多数镍铁生产厂家只能使用中低品位红土镍矿资源。但由于低品位红土镍矿物理水和结晶水含量高，烧损大，烧结过程液相生成量少，导致烧结矿疏松多孔，强度低，对后续高炉生产不利。
现阶段，未发现有相关红土镍矿外加压力场强化烧结的专利与报道。
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加压致密化烧结的方法，通过向红土镍矿烧结料面施加一定压力，在外加力场作用下使表层到中部料层中的疏松烧结矿自致密化，提高红土镍矿烧结矿强度和产量。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种红土镍矿加压致密化烧结的方法，包括以下步骤：
S1、将红土镍矿、返矿粉、燃料和生石灰混合得到混合料；
S2、调节所述混合料水分为16wt%～18wt%，混合制粒得到烧结料；
S3、将所述烧结料装入烧结机，点火；
S4、在烧结料面施加外加力场，烧结得到热烧结矿；
S5、撤除外加力场，将所述热烧结矿冷却后，破碎筛分得到成品烧结矿。
上述的方法，优选的，所述燃料为无烟煤。所述混合料的二元碱度为1.0～1.4。
上述的方法，优选的，所述S1步骤中，所述红土镍矿的质量百分含量为51.5wt%～57wt%、所述返矿粉的质量百分含量为30wt%、所述燃料的质量百分含量为7wt%～8.5wt%，所述生石灰的质量百分含量为6wt%～10wt%。
上述的方法，优选的，所述S2步骤中，所述混合制粒过程中，混合机转速18 r·min-1～30r·min-1，充填率12%～19%，制粒时间3min～8min，所述烧结料中粒径大于0.5mm为95%以上，粒径大于1mm的颗粒为 80%以上。
进一步优选的，混合机转速25 r·min-1，充填率15%，制粒时间5min。
上述的方法，优选的，所述S3步骤中，点火温度为1100±50℃，点火负压4kPa～6kPa，点火时间为1.5min～2.5min。
上述的方法，优选的，所述S4步骤中，所述施加外加力场的方式为：在距烧结点火罩15m处的烧结料面开始连续放置压辊，给予烧结料面均匀外加力场，在烧结终点前撤除压辊。
上述的方法，优选的，所述S4步骤中，所述外加力场为2500 N/m2～10000N/m2。
上述的方法，优选的，所述S4步骤中，所述冷却时间为5min～10min，冷却负压为5kPa～7kPa。
上述的方法，优选的，冷却后烧结矿温度小于120℃。
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加压致密化烧结的方法，针对低品位红土镍矿烧结矿疏松多孔、强度差的问题，开发出加压烧结致密化技术，有效改善烧结料层中固相及液相反应，减少气孔大小及数量，改善红土镍矿烧结矿微观结构，使烧结矿在外加力场下自致密化，以提高烧结矿产量和强度。
（2）本发明提供了一种红土镍矿加压致密化烧结的方法，在烧结生产中易于实现，操作简单方便，明显改善烧结矿产量，具有很大推广价值。
（3）本发明提供了一种红土镍矿加压致密化烧结的方法，优选的外加力场强度范围，在该外加力场范围内，随外加力场增加，红土镍矿烧结的产量提高，转鼓强度升高，而固体燃耗明显降低。当外加力场低于2500N/m2时，外加压力不足以使烧结料饼密实，达不到自致密化；当外加力场高于10000N/m2时，外加压力过大，将烧结料饼中粘结强度较弱区域压破，明显降低烧结矿成品率，导致烧结产量降低。
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为本发明实施例1的工艺流程图。
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，红土镍矿的铁品位44%～50%，镍含量0.8%～1.4%。
实施例1
一种红土镍矿加压致密化烧结的方法，参见图1，包括以下步骤：
（1）配料：将53wt%的含镍品位1.4%的红土镍矿、30wt%的返矿粉、7.5wt%无烟煤、9.5wt%的生石灰混合，得到混合料。
（2）混匀、制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分位为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速25 r·min-1，充填率15%，制粒时间5min，得到水分为17.0%的烧结料。烧结料中，粒度大于0.5mm为96 wt%，粒度大于1mm的烧结料为86 wt%。
（3）点火：将步骤（2）的烧结料装入烧结机中，烧结料层的填充高度为680mm。控制点火负压为5kPa，点火温度为1100℃，点火时间为1.5min，对烧结料进行点火。
（4）烧结：在距烧结点火罩位置15m处的烧结料表面放置连续压辊，给予烧结料的表面均匀外加压力场2500 N/m2，在烧结负压12kPa下烧结，料层最高烧结温度1400℃，烧结时间23min，得到热烧结矿。
（5）冷却：将热烧结矿通过鼓风冷却，冷却负压为5kPa，冷却时间为5min，得到冷烧结矿。
（6）破碎、筛分：将冷烧结矿破碎，筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度48.67%，成品率61.68%，利用系数0.87t·m-2·h-1，固体燃耗145.36Kg/t。
实施例2
一种红土镍矿加压致密化烧结的方法，包括以下步骤：
（1）配料：将53wt%的含镍品位1.4%的红土镍矿、30wt%的返矿粉、7.5wt%无烟煤、9.5wt%的生石灰混合，得到混合料。
（2）混匀、制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分位为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速25 r·min-1，充填率15%，制粒时间5min，得到水分为17.0%的烧结料。烧结料中，粒度大于0.5mm为96 wt%，粒度大于1mm的烧结料为86 wt%。
（3）点火：将步骤（2）的烧结料装入烧结机中，烧结料层的填充高度为680mm。控制点火负压为5kPa，点火温度为1100℃，点火时间为1.5min，对烧结料进行点火。
（4）烧结：在距烧结点火罩位置15m处的烧结料表面放置连续压辊，给予烧结料的表面均匀外加压力场5000 N/m2，在烧结负压12kPa下烧结，料层最高烧结温度1410℃，烧结时间22.5min，得到热烧结矿。
（5）冷却：将热烧结矿通过鼓风冷却，冷却负压为5kPa，冷却时间为5min，得到冷烧结矿。
（6）破碎、筛分：将冷烧结矿破碎，筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度48.27%，成品率65.09%，利用系数0.94t·m-2·h-1，固体燃耗137.55Kg/t。
实施例3
一种红土镍矿加压致密化烧结的方法，包括以下步骤：
（1）配料：将57wt%的含镍品位1.4%的红土镍矿、30wt%的返矿粉、6.5wt%无烟煤、6.5wt%的生石灰混合，得到混合料。
（2）混匀、制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分位为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速25 r·min-1，充填率15%，制粒时间5min，得到水分为17.0%的烧结料。烧结料中，粒度大于0.5mm为96 wt%，粒度大于1mm的烧结料为86 wt%。
（3）点火：将步骤（2）的烧结料装入烧结机中，烧结料层的填充高度为680mm。控制点火负压为5kPa，点火温度为1100℃，点火时间为1.5min，对烧结料进行点火。
（4）烧结：在距烧结点火罩位置15m处的烧结料表面放置连续压辊，给予烧结料的表面均匀外加压力场7500 N/m2，在烧结负压12kPa下烧结，料层最高烧结温度1430℃，烧结时间22min，得到热烧结矿。
（5）冷却：将热烧结矿通过鼓风冷却，冷却负压为5kPa，冷却时间为5min，得到冷烧结矿。
（6）破碎、筛分：将冷烧结矿破碎，筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度47.87%，成品率66.77%，利用系数1.01t·m-2·h-1，固体燃耗130.44Kg/t。
实施例4
一种红土镍矿加压致密化烧结的方法，包括以下步骤：
（1）配料：将57wt%的含镍品位1.4%的红土镍矿、30wt%的返矿粉、6.5wt%无烟煤、6.5wt%的生石灰混合，得到混合料。
（2）混匀、制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分位为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速25r·min-1，充填率15%，制粒时间5min，得到水分为17.0%的烧结料。烧结料中，粒度大于0.5mm为96 wt%，粒度大于1mm的烧结料为86 wt%。
（3）点火：将步骤（2）的烧结料装入烧结机中，烧结料层的填充高度为680mm。控制点火负压为5kPa，点火温度为1100℃，点火时间为1.5min，对烧结料进行点火。
（4）烧结：在距烧结点火罩位置15m处的烧结料表面放置连续压辊，给予烧结料的表面均匀外加压力场10000 N/m2，在烧结负压11kPa下烧结，料层最高烧结温度1450℃，烧结时间22min，得到热烧结矿。
（5）冷却：将热烧结矿通过鼓风冷却，冷却负压为5kPa，冷却时间为5min，得到冷烧结矿。
（6）破碎、筛分：将冷烧结矿破碎，筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度47.09%，成品率66.29%，利用系数1.09t·m-2·h-1，固体燃耗124.18Kg/t。
对比例1
没有外加压力场，其余条件与实施例1相同。
烧结矿转鼓强度45.87%，成品率64.88%，利用系数0.97t·m-2·h-1，固体燃耗140.52Kg/t。
由上述实施例得到的数据可知：外加压力的变化，烧结矿转鼓强度47.09 - 48.67%，成品率61.68～66.77%，利用系数0.87～1.09t·m-2·h-1，固体燃耗124.18～145.36Kg/t。与对比例1数据相比，采用本发明的方法，在最优条件下（实施例4），烧结矿转鼓强度提高1.22个百分点，成品率提高1.41个百分点，利用系数提高0.12t·m-2·h-1，固体燃耗降低10.08Kg/t。
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。