一种红土镍矿制备镍铁精矿的装置的制作方法

本实用新型涉及冶金领域，尤其涉及一种红土镍矿制备镍铁精矿的装置。

背景技术：

镍是不锈钢的基本合金元素，我国每年需要生产和消耗大量的镍铁。镍的主要来源包括硫化镍矿与红土镍矿，虽然硫化镍矿品位低，但是易于选矿富集，因此得到优先使用。红土镍矿结晶水多，镍分布弥散、晶粒细小，选矿难于富集，且加工能耗高，工业应用相对落后。但是,随着硫化镍矿资源的枯竭，促进了红土镍矿的利用。从长远看来,未来我国镍铁生产的原料将以中低品位红土镍矿为主。因此，不断优化和提升现有的红土镍矿的利用水平、开发新型的红土镍矿冶炼镍铁工艺将成为今后一段时期内我国镍铁生产的主题，也是提高我国不锈钢冶炼水平和降低钢铁冶炼能耗的重要方面。

由于红土镍矿中的品位低而且主要赋存于其他矿物中,例如在硅镁型红土镍矿(ni：1.2-1.8％、fe：10-25％、mgo：15-30％、sio2：30-40％)中，ni主要以镍纤蛇纹石(ni3si2o5(oh)4)赋存于硅酸盐蛇纹石中，低铁高硅镁型红土镍矿适宜采用火法冶炼工艺。

火法冶炼镍铁是目前红土镍矿利用的主流方法，包括高炉法、回转窑干燥－电炉还原熔炼法、日本“大江山”法。

高炉熔炼法冶炼红土镍矿，兴起于我国民营企业，其核心技术是使用小高炉冶炼，并在原料中添加部分萤石作为炉料，该技术于2007年得到专利授权。高炉生产镍铁的主要工序有：矿石干燥筛分、配料、烧结、烧结矿和焦炭及熔剂加入高炉中熔炼、镍铁水铸锭和熔渣水淬、产出镍铁锭和水淬渣。高炉法主要用于冶炼高铁低镍型的褐铁型红土镍矿，并且由于炉料强度低，只能采用小型高炉(矮高炉)生产镍铁，原料适应性差、高炉无法大型化。高炉冶炼硅镁型红土镍矿时渣量大、炉缸铁水温度低及铁水流动性差，渣铁难分。除此外，高炉法直接冶炼红土镍矿还存在焦炭、熔剂的用量大，硫、磷大部分进入产品，镍铁品位低、杂质含量高，能耗和生产成本高，环境污染较严重，钴不能回收利用等不足。因此，只能用于较小规模生产。

回转窑干燥－电炉还原熔炼法是火法处理红土镍矿的典型工艺，也是目前采用红土镍矿生产镍铁的主要工艺，可处理高硅高镁型红土镍矿和褐铁矿型红土镍矿。红土镍矿先在回转窑内进行干燥及预还原(800～1000℃)，而后将其加入还原电炉(1500～1600℃)进行熔分得到粗镍铁，经转炉精炼后可得含镍10％以上的镍铁合金。工艺优点是熔池可达到较高的温度且温度易于控制，矿物适应性强；镍回收率高；生产容易控制，易于实现机械化和自动化；产品镍铁可用作不锈钢生产原料。缺点是无法回收镍矿中的钴；耗电量大，要求当地具备充沛的电力和燃料供应；产渣量大，渣未直接利用。

日本“大江山”法即采用回转窑处理红土镍矿生产镍铁工艺，是由日本大江山冶炼厂最先采用的。该工艺使用烟煤和无烟煤取代电能和焦炭，用火法湿法相结合的工艺处理氧化镍矿，主要工艺过程为：原矿磨细与粉煤混合制团，团矿经干燥和高温还原焙烧(焙烧温度在1300℃以上)；焙烧后的矿团再磨细，将矿浆进行选矿分离得到镍铁合金产品。该工艺对操作和控制的要求非常高,生产过程中回转窑极易形成结圈,且生产规模较小,限制了该工艺的推广应用。

以上三种工艺都是利用高温还原使得还原后的镍铁合金和炉渣在高温下呈现熔融或半熔融态,需要的熔融温度较高,导致能耗大、冶炼成本高。不仅如此,还原过程需要加入大量的添加剂如石灰、钠盐等以促进渣的形成和镍铁晶粒的长大，进一步增加了生产成本。当红土镍矿自身镍含量较低时,导致生产过程中产生的渣量进一步增加。

技术实现要素：

鉴于以上现有技术存在的问题，本实用新型提出一种红土镍矿制备镍铁精矿的装置，主要解决冶炼成本高且能耗大问题。

为了实现上述目的及其他目的，本实用新型采用的技术方案如下。

一种红土镍矿制备镍铁精矿的装置，包括：用于将红土镍铁精矿与煤粉混合的第一混合模块、用于对物料进行成型并干燥的干燥成型模块、用于将成型的物料与煤粒均匀混合的第二混合模块、用于将含煤粒的物料进行焙烧并获取还原产物的熔炼模块和用于对所述还原产物进行筛选的磨选模块；

所述第一混合模块包括红土镍矿入口、煤粉入口和含煤粉混合物出口；所述干燥成型模块包括含煤粉混合物入口和成型混合物出口，所述含煤粉混合物出口与所述含煤粉混合物入口相连；所述第二混合模块包括成型混合物入口、煤粒入口和含煤粒混合物出口；所述成型混合物出口与所述成型混合物入口相连；所述含煤粒混合物出口与所述熔炼模块的入料口相连，所述磨选模块的入料口与所述熔炼模块的出料口相连。

可选地，所述第一混合模块还设置有入水口，在物料混合过程中通过所述入水口加入水。

可选地，所述干燥成型模块包括烘烤单元和成型单元，所述成型单元的出料口与所述烘烤单元的入料口相连，所述成型单元将所述含煤粉混合物压制成型，并通过所述烘烤单元对所述成型混合物进行烘干。

可选地，所述熔炼模块的出料口与所述磨选模块的入料口的连接通路上设置有冷却模块，通过所述冷却模块将所述还原产物冷却至室温。

可选地，所述磨选模块包括磨矿单元和筛选单元，所述磨矿单元的出料口与所述筛选单元的入料口相连，所述磨矿单元对所述还原产物进行磨矿后，所述筛选单元从经过磨矿的所述还原产物中分离出镍铁精矿。

可选地，所述成型单元采用对辊压球成型。

可选地，所述冷却模块采用水淬冷却。

可选地，所述筛选单元至少包括一个磁选器，所述磁选器包括进料口、镍铁精矿出口、残渣回收口。

可选地，所述磁选器采用湿式磁选，所述湿式磁选的磁场强度为800-1200高斯。

可选地，所述熔炼模块的焙烧温度为1200-1250℃。

如上所述，本实用新型一种红土镍矿制备镍铁精矿的装置，具有以下有益效果。

将红土镍矿破碎后直接与煤粉混合，不需要额外添加粘结剂，降低了压球的生产成本；还原产物直接进行磁选，缩短了生产流程，简化了生产工艺；通过配煤和磁选实现红土镍矿中镍的富集，提高镍铁精矿的品味和回收率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中红土镍矿制备镍铁精矿的装置的模块图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本实用新型提供一种红土镍矿制备镍铁精矿的装置，包括第一混合模块001、干燥成型模块002、第二混合模块003、熔炼模块004和磨选模块005。

在一实施例中，装置还可包括干燥模块和破碎模块，干燥模块的出料口与破碎模块的入料口相连，将红土镍矿放入干燥模块中进行干燥，进而通过破碎模块对经过干燥的红土镍矿进行破碎，减小红土镍矿的粒度。

在一实施例中，第一混合模块001包括红土镍矿入口、煤粉入口和含煤粉混合物出口。破碎模块的出料口与红土镍矿入料口相连，经过破碎的红土镍矿从红土镍矿入口进入第一混合模块001中，再从煤粉入口按比例加入煤粉，使得煤粉与红土镍矿充分混合，获取含煤粉混合物。

在一实施例中，在混入煤粉时，可按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧原子与煤粉中碳原子的摩尔比为0.8-0.9加入煤粉，进行充分混合。煤粉的煤种可包括烟煤和褐煤，且煤粉的粒度为100-200μm，或煤粉中粒度小于200μm的颗粒占比在76％以上。

在一实施例中，第一混合模块001还设置有入水口，当红土镍矿与煤粉混合时，通过入水口加入一定比例的水，保证获取的含煤粉混合物的含水率在9％左右，以便于后续成型。

在一实施例中，干燥成型模块002包括烘烤单元和成型单元，成型单元的入料口与含煤粉混合物出料口相连，通过成型单元可将含煤粉混合物压制成含碳球团。成型单元的出料口与烘烤单元的入料口相连，通过烘烤单元降低含碳球团的含水率。

在一实施例中，成型单元可以采用对辊压球机。

在一实施例中，第二混合模块003包括成型混合物入口、煤粒入口和含煤粒混合物出口，烘烤单元的出料口与成型混合物入口相连，含碳球团通过成型混合物入口进入第二混合模块003中，再通过煤粒入口按比例加入煤粒，使煤粒与含碳球团充分混合，获取含煤粒混合物。在混入煤粒时，可按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧原子与煤粒中碳原子的摩尔比为0.3-0.5加入煤粒，煤粒的煤种可包括无烟煤、焦炭等，对应的粒度为1-5mm。

在一实施例中，含煤粒混合物出口与熔炼模块004的入料口相连，含煤粒混合物经过熔炼模块004焙烧后，得到还原产物。焙烧温度可设置为1200-1250℃。

在一实施例中，磨选模块005包括磨矿单元和筛选单元，磨矿单元的入料口与熔炼模块004的出料口相连，通过磨矿单元对还原产物进行磨矿处理，缩小还原产物的粒度。可设置还原产物经过磨矿后的粒度小于74μm较佳，也可设置经过磨矿的还原产物的粒度小于200μm占比在85％以上为符合要求产品，允许进入下一工序。

在一实施例中，在磨矿单元与熔炼模块004的连接通路上设置有冷却模块，还原产物流经冷却模块，通过冷却模块降温度降低到室温。冷却模块可采用水淬冷却的方式。

在一实施例中，筛选单元至少包括一个磁选器，将经过磨矿的还原产物送入磁选器中，分理处有磁物。磁选器包括进料口、镍铁精矿出口和残渣回收口。当两个或以上的磁选器相连时，将其中一个磁选器的进料口与磨矿单元的出料口相连，该磁选器的镍铁精矿出口与另一磁选器的进料口相连，依次串接多个磁选器，进行多次磁选。

在一实施例中，可采用湿式磁选，设置磁选的磁场强度为800-1200高斯。经过磁选后便可获取镍铁精矿粉。

具体地，以硅镁质型红土镍矿制备镍铁精矿为例，硅镁质型镍铁精矿的组成成分为：ni：1.53％、fe：15.83％、mgo：20.43％、sio2：34.57％、cao：3.44％。

在一实施例中，将硅镁质型红土镍矿烘干粉碎至粒度小于3mm，然后按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粉中碳的摩尔比为0.9的比例加入煤粉混匀，其中，煤粉可设置粒度小于200μm占比为76％；将混合物加水至含水率9％，利用对辊式压球机将混合物压制成球团，球团尺寸通常为18×25×32mm，球团烘干；再将烘干球团与煤粒按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粒中碳的摩尔比为0.3的比例混合，其中煤粒的粒度1-5mm，在烟气气氛中，1200℃的温度下加热120min；水淬冷却至室温得到还原产物，经过磨矿使得还原产物中粒度小于200μm的颗粒占比为85％以上；进行第一次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含镍铁的有磁物；再将含镍铁的有磁物进行第二次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含ni：4.13％、tfe：32.63％的镍铁精矿粉。其镍铁精矿产率为27.35％，镍铁回收率分别为72.86％和55.64％。

在另一实施例中，将硅镁质型红土镍矿烘干粉碎至粒度小于3mm，然后按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粉中碳的摩尔比为0.9的比例加入煤粉混匀，其中煤粉的粒度小于200μm占比在76％以上；将混合物加水至含水率9％，利用对辊式压球机将混合物压制成球团，并进行球团烘干，其中球团尺寸为18×25×32mm，再将烘干球团与煤粒按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粒中碳的摩尔比为0.3的比例混合，其中煤粒的粒度为1-5mm，在烟气气氛中，1220℃的温度下加热120min；水淬冷却至室温得到还原产物，经过磨矿后还原产物中粒度小于200μm的颗粒占比为85％以上；进行第一次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含镍铁的有磁物；再将含镍铁的有磁物进行第二次湿式磁选设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含ni：4.21％、tfe：31.59％镍铁精矿粉。其镍铁精矿产率为28.75％，镍铁回收率分别为78.05％和56.59％。

在另一实施例中，将硅镁质型红土镍矿烘干粉碎至粒度小于3mm，然后按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粉中碳的摩尔比为0.9的比例加入煤粉混匀，其中煤粉的粒度小于200μm占比为76％以上；将混合物加水至含水率9％，利用对辊式压球机将混合物压制成球团，并进行球团烘干，其中球团尺寸为18×25×32mm；再将烘干球团与煤粒按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粒中碳的摩尔比为0.3的比例混合，其中煤粒的粒度为1-5mm；在烟气气氛中，1250℃的温度下加热60min；水淬冷却至室温得到还原产物，经过磨矿后还原产物中粒度小于200μm的颗粒占比为85％以上；进行第一次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含镍铁的有磁物；再将含镍铁的有磁物进行第二次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含ni：3.73％、tfe：24.96％镍铁精矿粉。其镍铁精矿产率为36.44％，镍铁回收率分别为87.67％和57.70％。

在另一实施例中，将硅镁质型红土镍矿烘干粉碎至粒度小于3mm，然后按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粉中碳的摩尔比为0.9的比例加入煤粉混匀其中，煤粉的粒度小于200μm占比为76％以上；将混合物加水至含水率9％，利用对辊式压球机将混合物压制成球团，并进行球团烘干，其中球团尺寸为18×25×32mm；再将烘干球团与煤粒按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粒中碳的摩尔比为0.3的比例混合，其中煤粒的粒度为1-5mm；在烟气气氛中，1250℃的温度下加热120min；水淬冷却至室温得到还原产物，经过磨矿后还原产物中粒度小于200μm的颗粒占比为85％以上；进行第一次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含镍铁的有磁物；再将含镍铁的有磁物进行第二次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含ni：4.44％、tfe：33.48％镍铁精矿粉。其镍铁精矿产率为34.04％，镍铁回收率分别为97.48％和71.04％。

在另一实施例中，将硅镁质型红土镍矿烘干粉碎至粒度小于3mm，然后按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粉中碳的摩尔比为0.8的比例加入煤粉混匀，其中煤粉的粒度小于200μm占比为76％以上；将混合物加水至含水率9％，利用对辊式压球机将混合物压制成球团，并进行球团烘干，其中，球团尺寸为18×25×32mm；再将烘干球团与煤粒按照红土镍矿的镍铁氧化物中氧与煤粒中碳的摩尔比为0.3的比例混合，其中煤粒的粒度为1-5mm；在烟气气氛中，1250℃的温度下加热120min；水淬冷却至室温得到还原产物，经过磨矿后还原产物中粒度小于200μm的颗粒占比为85％以上；进行第一次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含镍铁的有磁物；再将含镍铁的有磁物进行第二次湿式磁选，设置磁选的磁场强度为1000高斯，得含ni：4.08％、tfe：31.09％镍铁精矿粉。其镍铁精矿产率为33.87％，镍铁回收率分别为89.33％和65.79％。

综上所述，本实用新型一种红土镍矿制备镍铁精矿的的装置，可用于处理硅镁质型低镍红土镍矿，提高低品位红土镍矿的综合利用率；将红土镍矿干燥破碎后与煤粉混合，不需要额外的粘结剂，直接压制成含碳球团，降低压球的成本；在获取还原产物过程中，不需要额外添加助溶剂或造渣剂，能够在较低温度下实现镍铁还原，降低焙烧能耗和还原生产的成本；还原焙烧后直接进行磁选，缩短生产流程，简化生产工艺；采用两次配煤和磁选的方式，有利于红土镍矿中镍的有效富集，提高镍铁精矿的品位和回收率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。