利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及一种利用红土镍矿制备羰基镍 粉的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土 镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。为了解决红土镍矿的合理利用问题，以红土镍矿 为原料，煤粉为还原剂，采用直接还原法将矿石中的铁镍氧化物还原成金属铁和金属镍，再 经过熔分炉使镍富集到镍铁合金中。目前对镍铁合金的工业应用，对其研究也仅仅停留在 将其作为冶炼不锈钢的原料的层面上，产品的附加值不高。
[0003] 羰基镍是1889年由蒙德和兰基发现的，他们发现四个分子的CO在常压和40~ l〇〇°C内能与一个分子的活性镍反应生成无色气体即羰基镍，并且他们进一步证明这个反 应是可逆的，加热羰基镍到150~300°C便分解成镍和C0。羰基法生产纯金属，不仅能选择 性地生成羰基产物，而且能在适当的条件下容易分离和分解成高纯度的金属。例如，镍和铁 的羰基化合物由于它们的沸点相差很大，分别为43°C及103°C，可用简单方法加以分离。加 拿大国际镍公司报道，具有一定硫含量的铜镍合金，经过雾化制粒后，可获得高活性的羰基 合成原料，原料成分Ni 65~70%，Cu 15%，Fe 1%，S 4~5%。
[0004] 中国研究羰化冶金技术也有50多年的历史，但都没有形成系统化和产业化，且原 料选自电解镍，这都造成了生产羰基镍镍粉成本居高不下，利用其它含镍物料生产羰基镍 仍是一个技术难题。
[0005] 中国专利CN 1603240A公开了一种羰基镍的合成方法，该方法将镍铜合金或镍 铜一次合金置于固定床反应器内，通入一氧化碳进行羰化反应，在羰化反应条件压力5~ 15MPa，温度150~250°C下得到羰基镍产品。然而该方法的缺点是镍铜合金中的镍没有被 活化，镍的反应活性低，此外合金也没有粒化，与CO的接触面积有限，这些将严重影响羰基 镍的合成。
[0006] 中国专利CN 1775695A公开了一种羰基镍的合成方法，该方法将镍铜合金在熔融 态进行雾化处理制粒，在10升的高压釜内进行羰基化反应，羰基合成条件：CO含量多92%; CO气体在羰基合成的系统中循环速度8~12次/小时，压力：5~12Mpa ;温度：100~ 150°C;合成时间：24~32小时。然而该方法的缺点是镍铜合金中的镍没有经过活化处理， 镍的反应活性低，不利于羰基镍的合成。
[0007] 因此，现有的制备银的技术有待进一步改进。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法和系统，该方法可以有效利用价 格低廉的红土镍矿制备得到高纯度的羰基镍粉，并且工艺流程简单、环境友好。
[0009] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法，根 据本发明的实施例，该方法包括：
[0010] (1)将红土镍矿、高硫煤和添加剂进行混合造球，以便得到混合球团；
[0011] (2)将所述混合球团进行还原-熔分处理，以便得到含镍铁水和尾渣；
[0012] (3)将所述含镍铁水进行制粒处理，以便得到镍铁合金颗粒；
[0013] (4)将所述镍铁合金颗粒与一氧化碳接触，以便得到含有羰基镍、羰基铁和一氧化 碳的气态混合物以及铁粉；
[0014] (5)将所述含有羰基镍、羰基铁和一氧化碳的气态混合物进行提纯处理，以便得到 气态羰基镍和第 氧化碳；以及
[0015] (6)将所述气态羰基镍进行分解处理，以便分别得到羰基镍粉和第二一氧化碳。
[0016] 由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法可以有效利用价格 低廉的红土镍矿制备得到高纯度的羰基镍粉，并且工艺流程简单、环境友好。
[0017] 另外，根据本发明上述实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法还可以具有如 下附加的技术特征：
[0018] 在本发明的一些实施例中，在步骤（1)中，所述高硫煤中硫含量高于3wt%。由此， 不仅可以降低还原剂成本，而且可以显著简化后续羰基合成工艺流程。
[0019] 在本发明的一些实施例中，在步骤（1)中，所述添加剂为选自碱金属氧化物、碱金 属盐、碱土金属氧化物和碱土金属盐中的至少一种。
[0020] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿制备羰基镍粉的系统， 根据本发明的实施例，该系统包括：
[0021] 混合造球装置，所述混合造球装置具有红土镍矿入口、高硫煤入口、添加剂入口和 混合球团出口，且适于将红土镍矿、高硫煤和添加剂进行混合造球，以便得到混合球团；
[0022] 还原-熔分装置，所述还原-熔分装置具有混合球团入口、含镍铁水出口和尾渣出 口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连，且适于将所述混合球团进行还原-熔分 处理，以便得到含镍铁水和尾渣；
[0023] 制粒装置，所述制粒装置具有含镍铁水入口和镍铁合金颗粒出口，所述含镍铁水 入口与所述含镍铁水出口相连，且适于将所述含镍铁水进行制粒处理，以便得到镍铁合金 颗粒；
[0024] 羰基合成装置，所述羰基合成装置具有一氧化碳入口、镍铁合金颗粒入口、气态混 合物出口和铁粉出口，所述镍铁合金颗粒入口和所述镍铁合金颗粒出口相连，且适于将所 述镍铁合金颗粒与一氧化碳接触，以便得到含有羰基镍、羰基铁和一氧化碳的气态混合物 以及铁粉；
[0025] 提纯装置，所述提纯装置具有气态混合物入口、气态羰基镍出口和第一一氧化碳 出口所述气态混合物入口与所述气态混合物出口相连，且适于将所述含有羰基镍、羰基铁 和一氧化碳的气态混合物进行提纯处理，以便得到气态羰基镍和第一一氧化碳；以及
[0026] 分解装置，所述分解装置具有气态羰基镍入口、羰基镍粉出口和第二一氧化碳出 口，所述气态羰基镍入口和所述气态羰基镍出口相连，且适于将所述气态羰基镍进行分解 处理，以便分别得到羰基镍粉和第二一氧化碳。
[0027] 由此，根据本发明实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的系统可以有效利用价格 低廉的红土镍矿制备得到高纯度的羰基镍粉，并且工艺流程简单、环境友好。
[0028] 另外，根据本发明上述实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的系统还可以具有如 下附加的技术特征：
[0029] 在本发明的一些实施例中，所述第一一氧化碳出口与所述一氧化碳入口相连，且 适于将所述第一一氧化碳返回所述羰基合成装置与所述镍铁合金颗粒接触。由此，可以显 著提高一氧化碳的循环利用率。
[0030] 在本发明的一些实施例中，所述第二一氧化碳出口与所述一氧化碳入口相连，且 适于将所述第二一氧化碳返回所述羰基合成装置与所述镍铁合金颗粒接触。由此，可以进 一步提尚一氧化碳的循环利用率。
[0031] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0032] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中：
[0033] 图1是根据本发明一个实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法流程示意图；
[0034] 图2是根据本发明再一个实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法流程示意 图；
[0035] 图3是根据本发明又一个实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的方法流程示意 图；
[0036] 图4是根据本发明一个实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的系统结构示意图；
[0037] 图5是根据本发明再一个实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的系统结构示意 图；
[0038] 图6是根据本发明又一个实施例的利用红土镍矿制备羰基镍粉的系统结构示意 图。
【具体实施方式】
[0039] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0040] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时 针"、"逆时针"、"轴向"、"径向"、"周向"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或 位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0041] 此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个， 三个等