本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种利用镍渣制备不锈钢原料烧结矿的方法及其制备的不锈钢原料烧结矿。
背景技术：
根据我国现有的镍生产工艺，每生产1吨镍约排出6～16吨镍渣，仅金川集团每年就要排放近80万吨镍渣，而年利用量却只有10万吨，其余70万吨则要进行堆存，目前堆存量已超过1000万吨。经调查，国内堆存的镍渣已达到4000多万吨，每年还要新增约200万吨。堆存闲置的镍渣，由于长期得不到合理利用，不仅占用场地，造成环境污染，而且镍渣中有价组分也得不到循环利用，不符合循环经济的理念。
目前利用镍渣的途径主要有回收提取镍渣中的镍、钴、铜、铁、贵金属等，用于作井下矿坑的填充材料，用于生产微晶玻璃、建材和无机纤维等。但这些利用途径规模小、投资较高，使得利用量较少；此外，镍渣中含有质量百分数为40％～48％的fe、质量百分数为1％～10％的mgo、质量百分数为1％～4％的cao、质量百分数约为1％的ni以及质量百分数为4～5％的cr，都是重要的二次资源。如何高效利用镍渣，并使镍渣中的重要成分得到再次利用，变废为宝，对现循环经济具有重要意义。
技术实现要素：
针对现有的镍渣的利用率低，其中的重要成分得不到充分利用，堆积污染环境，不符合循环经济的问题，提供一种利用镍渣制备不锈钢原料烧结矿的方法及其制备的不锈钢原料烧结矿。
本发明提供的一种利用镍渣制备不锈钢原料烧结矿的方法，所述方法包括以下步骤：
配料、混合制粒、布料、烧结、冷却以及筛分；
所述配料步骤中，包括以下重量份数的原料：
磁铁矿粉20份～45份、赤铁矿粉20份～40份、镍渣10份～30份、石灰石2份～4份、白灰3份～5份、焦粉2份～4份以及玉米芯块3份～4份。
在其中一个实施例中，所述玉米芯块的粒径为3mm～8mm。
在其中一个实施例中，所述赤铁矿粉为低硅赤铁矿粉，所述低硅赤铁矿粉中的sio2质量百分数不大于5％。
在其中一个实施例中，所述筛分步骤中，筛出粒径小于5mm的矿作为返矿。
在其中一个实施例中，在所述配料步骤中，还包括以下重量份数的原料：返矿8份～12份。
在其中一个实施例中，所述混合制粒步骤中，将所述原料混合，加水，制得混合料，所述混合料中水的质量百分数为7.6％～8.0％。
在其中一个实施例中，所述混合制粒步骤中，将所述混合料制粒，制得烧结混合料，所述烧结混合料的平均粒径为3mm～6mm。
在其中一个实施例中，所述布料步骤中，料层的厚度为450mm～550mm。
在其中一个实施例中，所述烧结步骤中，点火温度为1050℃～1150℃。
本发明还提供了一种不锈钢原料烧结矿，所述烧结矿由如上所述的利用镍渣制备不锈钢原料烧结矿的方法制备而成。
上述利用镍渣制备不锈钢原料烧结矿的方法，利用镍渣作为原料制备不锈钢原料烧结矿，能够提高镍渣的利用率，不仅充分利用镍渣，变废为宝，避免镍渣堆放引起的环境问题，而且能够降低不锈钢原料烧结矿的成本，使镍渣的再利用符合循环经济要求。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
我国钢铁产量已居世界首位，不锈钢的需求量和产能也大幅度提高。铬镍系不锈钢占世界不锈钢产量的三分之二。为保证不锈钢固有的耐腐蚀性，钢需含有铬16％以上、镍8％以上。因此，铬、镍是不锈钢生产过程中的基本添加元素，因此需要大量的铬铁和镍铁作为不锈钢原料烧结矿的原料。然而我国是一个铬贫乏国家，因此生产不锈钢需要大量进口铬矿石，使不锈钢生产的成本增加。
一方面，不锈钢生产需要大量的铬铁和镍铁，另一方面，含有大量铁、铬、镍的镍渣得不到充分的再利用。本发明通过特定的配料方式，通过磁铁矿粉、赤铁矿粉、镍渣的上述配比，能够使制得的烧结矿各元素含量满足不锈钢生产的需求。将镍渣用于不锈钢原料烧结矿中，开拓了一条镍渣利用的途径，既可以使镍渣中的有价组分得到充分利用，又可以减轻由于堆积储存镍渣影响环境的问题，还可以解决不锈钢生产原料不足的问题，对于不锈钢原料生产企业具有重要的经济意义。
本发明一实施方式的利用镍渣制备不锈钢原料烧结矿的方法，包括以下步骤：
配料，按配方比采用配料圆盘或电子秤进行配料；
混合制粒，将配料后的原料用皮带输送到混合料筒中加水进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料；
布料，将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度进行布料；
烧结，用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，制得烧结矿；
冷却，将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却；
筛分，将冷却后的烧结矿进行筛分，得到成品烧结矿。
其中，配料步骤中，包括以下重量份数的原料：磁铁矿粉20份～45份、赤铁矿粉20份～40份、镍渣10份～30份、石灰石2份～4份、白灰3份～5份、焦粉2份～4份以及玉米芯块3份～4份。
优选地，磁铁矿粉为磁铁精矿粉。
进一步优选地，配料步骤中，包括以下重量份数的原料：磁铁矿粉35份～45份、赤铁矿粉20份～40份、镍渣10份～30份、石灰石2份～4份、白灰3份～5份、焦粉2份～4份以及玉米芯块3份～4份。优选地，磁铁矿粉为磁铁精矿粉，赤铁矿粉为赤铁精矿粉。
可选地，本发明实施例的镍渣中含有质量百分数为40％～48％的fe、质量百分数为29％～35％的sio2、质量百分数为1％～10％的mgo、质量百分数为1％～4％的cao、质量百分数0～3％的ni以及质量百分数为4～5％的cr。
本发明在研究中发现，虽然镍渣中的有价成分能够作为生产不锈钢原料烧结矿的原料，但是由于镍渣中的的feo含量以及sio2含量都较高，主要以硅酸铁形式的铁橄榄石和铁镁橄榄石存在，而且较多地以玻璃相存在，在烧结过程中随温度升高而融化、流动恶化料层的透气性，会阻碍热量传递到料层底部，易使料层底部产生生料。此外，镍渣中的feo熔融氧化时发生放热反应又会过熔进而影响料层的透气性。研究中发现，燃料的配比影响镍渣的软熔程度和熔化流动性。燃料配比过低时镍渣不软熔，影响结块；燃料配比高并持续给热时，会使料层中下部融化结大块，透气性严重恶化，料层下层易产生生料。本发明鉴于镍渣是高熔点物质，一方面需给予其热量让其软熔，另一方面要限制其热量防止过分熔化流动，通过本发明的上述焦粉与玉米芯块混合燃料配比，使镍渣既能够软熔，又不过分流动。进一步研究发现，燃料的种类与镍渣的软熔程度、熔化流动性也有一定的关系，同样的燃料比例，选用本发明的焦粉与玉米芯块混合燃料与全部为焦粉相比，本发明镍渣软熔程度好，没有出现熔化流动的现象；全部为焦粉时，则出现了料层下层产生生料的现象。
作为一种可选实施方式，玉米芯块的粒径为3mm～8mm。玉米芯块一方面提供了烧结的热量，另一方面通过使玉米芯块的粒径为3mm～8mm，能够改善料层的透气性，有利于保证料层底部的烧结，防止产生生料。
作为一种可选实施方式，赤铁矿粉为低硅赤铁矿粉，低硅赤铁矿粉中的sio2质量百分数不大于5％。由于镍渣中的sio2含量较高，因此优选赤铁矿粉为低硅赤铁矿粉，以确保烧结矿中的si含量更适宜冶炼不锈钢。
作为一种可选实施方式，筛分步骤中，筛出粒径小于5mm的矿作为返矿。
作为一种可选实施方式，在配料步骤中，还包括以下重量份数的原料：返矿8份～12份。优选地，配料中的返矿重量份数为10份。
在其他实施例中，配料步骤还可以包括原料白云石等常用的烧结矿原料。
作为一种可选实施方式，混合制粒步骤中，将原料混合，加水，制得混合料，混合料中水的质量百分数为7.6％～8.0％。本发明的水含量能够使原料润湿、混匀使混合料的水分、粒度及各组分能够均匀分布，并且便于制粒，改善料层的透气性。进一步地，适宜的含水量，使得在烧结过程中，利用水分有吸热、传热功能，有效改善或增加料层的热交换条件，降低物料表面粗糙度，提供类似润滑剂作用下，供给了烧结燃烧过程微量的氧，减少气流阻力，强化烧结过程。
进一步，作为一种可选实施方式，混合制粒步骤中，将混合料制粒，制得烧结混合料，烧结混合料的平均粒径为3mm～6mm。烧结混合料的粒径影响烧结料层的透气性，烧结混合料粒径过小时，料层透气性差，影响烧结质量和产量，烧结混合料粒径过大时，会使料层高温保持时间过短，影响结块和烧结矿质量。本发明通过使烧结混合料的平均粒径为3mm～6mm，能够均衡烧结质量和产量，使烧结质量和产量达到最优的平衡。
作为一种可选实施方式，布料步骤中，料层的厚度为450mm～550mm。优选为480mm～530mm，更优选为500mm。
作为一种可选实施方式，烧结步骤中，点火温度为1050℃～1150℃。在烧结机上完成烧结过程。点火温度优选为1080℃～1120℃，点火温度更优选为1100℃。
对比例1
称取赤铁矿粉36.3kg、磁铁矿精粉31kg、返矿10.0kg、白云石5.9kg、白灰6.8kg、焦粉5.0kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。
配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.8％后进行混合，混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。
将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为600mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1030℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
对比例1的配料成本为660元/吨，烧结矿中镍含量为0.13％。
实施例1
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉35.0kg、磁铁矿精粉26.0kg、镍渣15.5kg、返矿10.0kg、石灰石3.0kg、白灰4.5kg、焦粉3.0kg、玉米芯粒块3.5kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.8％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为550mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1080℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例1的配料成本为580.6元/吨，烧结矿中镍含量为0.39％。配料成本较对比例1低79.4元/吨，烧结矿中镍含量增加了0.26个百分点。
实施例2
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉33.0kg、磁铁矿精粉24.0kg、镍渣20.0kg、返矿10.0kg、石灰石2.5kg、白灰4.0kg、焦粉3.0kg、玉米芯粒块4.0kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.8％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为500mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1100℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例2的配料成本为562.5元/吨，烧结矿中镍含量为0.48％。配料成本较对比例1低97.5元/吨，烧结矿中镍含量增加了0.35个百分点。
实施例3
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉20.0kg、磁铁矿精粉20.0kg、镍渣10.0kg、返矿8.0kg、石灰石2.0kg、白灰3.0kg、焦粉3.0kg、玉米芯粒块3.0kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.6％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为450mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1050℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例4
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉40.0kg、磁铁矿精粉45.0kg、镍渣30.0kg、返矿12.0kg、石灰石4.0kg、白灰5.0kg、焦粉4.0kg、玉米芯粒块4.0kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为8.0％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为550mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1150℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例5
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉20.0kg、磁铁矿精粉20.0kg、镍渣30.0kg、返矿10.0kg、石灰石2.0kg、白灰3.0kg、焦粉3.0kg、玉米芯粒块3.0kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.8％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为500mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1100℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例6
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉40.0kg、磁铁矿精粉45.0kg、镍渣10.0kg、返矿10.0kg、石灰石4.0kg、白灰5.0kg、焦粉4.0kg、玉米芯粒块4.0kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.8％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为500mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1100℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例7
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉20.0kg、磁铁矿精粉35.0kg、镍渣21.0kg、返矿10.0kg、石灰石3.0kg、白灰4.0kg、焦粉3.0kg、玉米芯粒块3.5kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.8％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为500mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1100℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例8
将玉米芯进行破碎后，进行筛分，取3mm～8mm的玉米芯块作为配料原料备用。称取赤铁矿粉30.0kg、磁铁矿精粉32.0kg、镍渣20.0kg、返矿10.0kg、石灰石3.0kg、白灰4.0kg、焦粉3.0kg、玉米芯粒块3.5kg，采用配料圆盘或电子秤进行配料。配料后的原料用皮带输送到混料筒中加水至水含量为7.8％后进行混合，将混合料送入圆筒制粒机中进行制粒，制得烧结混合料，取平均粒径为3mm～6mm的烧结混合料备用。将经过制粒后的烧结混合料带入矿槽，调整料层厚度为500mm进行布料。用煤气进行点火，在烧结机上进行烧结，其中点火温度为1100℃制得烧结矿。将烧结好的烧结矿输送到冷却机中进行冷却，将冷却后的烧结矿进行筛分，筛除粒径小于5mm烧结矿作为返矿，粒径不小于5mm的烧结矿作为成品烧结矿。
实施例3至8的配料成本及检测结果如表1所示。
表1实施例3至实施例8的配料成本及检测结果
实施例9至实施例13
实施例9至实施例13与实施例8的不同之处在于原料配比，实施例9至实施例13的原料配比如表2所示，配料成本及检测结果如表3所示。
表2实施例9至实施例13的原料配比
表3实施例9至实施例13的配料成本及检测结果
实施例14至实施例17
实施例14至实施例17与实施例8的不同之处在于原料配比，实施例14至实施例17的原料配比如表4所示，配料成本及检测结果如表5所示。
表4实施例14至实施例17的原料配比
表5实施例14至实施例17的配料成本及检测结果
上述利用镍渣制备不锈钢原料烧结矿的方法，利用镍渣作为原料制备不锈钢原料烧结矿，能够提高镍渣的利用率，不仅充分利用镍渣，变废为宝，避免镍渣堆放引起的环境问题，而且能够降低不锈钢原料烧结矿的成本，使镍渣的再利用符合循环经济要求。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。