专利名称：一种以红土镍矿为原料生产镍铁的方法
技术领域：
本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其是一种镍铁的生产方法。
背景技术：
镍铁是制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢必不可少的原料，自然界中的镍资源主要以硫化镍矿和氧化镍矿(红土镍矿)的形式存在，而以红土镍矿为原料冶炼镍铁主要有高炉法和矿热炉法两种方法，高炉法通常采用含铁50%左右、含镍1%左右的红土镍矿生产含镍2%左右的低镍生铁，矿热炉法通常是指回转窑加矿热炉法，该方法可以用任何品位的矿石生产镍铁，但矿热炉耗电巨大致使镍铁的生产成本较高。CN101418389A公开了一种用红土镍矿在回转窑中直接还原粒镍铁的方法，该方法首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀脱水干燥，然后把上述混合料破 碎，加入还原剂和粒镍铁聚集剂，混合均匀后送入回转窑中进行还原焙烧，还原焙烧后料经过水淬冷却、破碎、球磨、磁选，便可得到高品位的粒镍铁合金。这种方法适用于各种品位和不同类型的红土镍矿，具有生产简单、操作方便、节约能耗，成本低等特点。但是，由于这种方法采用在原矿中直接加入聚集剂进行焙烧，因此，聚集剂的消耗量大，且含稀土的聚集剂成本较高，此外，聚集剂同原矿中的还原剂在窑内低温区发生反应，阻碍了红土镍矿同还原剂在低温区还原反应效果，造成窑内还原不充分、还原气氛不可靠、产品渣铁不分、产品的碳含量过高(1%以上)、磷含量过高(O. 08%以上)不可直接使用、窑中结圈等问题。
发明内容
发明要解决的技术问题是针对以上现有技术的不足，提供一种以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，采用该方法生产镍铁还原催化剂消耗量小，生产出的镍铁中的碳、磷含量低，金属的收得率高。解决技术问题所采取的技术方案一种以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，所述镍铁是按以下工艺步骤生产的
1)向红土镍矿中加入石灰石及碱性调节剂，混合均匀，干燥脱水后，破碎过筛，得红土镍矿干混料；
2)向前步制得的红土镍矿干混料中加入煤粉，混合均匀后直接从回转窑窑尾送入回转窑内预还原段进行预还原，得预还原金属料；
3)采用窑中喂料的方式向窑内的预还原金属料中加入还原催化剂；
4)将预还原金属料和还原催化剂直接送入回转窑的还原段进行还原，还原所生成的熔融状态的镍铁合金从窑头排出；
5)将从回转窑头排出的熔融状态的镍铁合金直接导入冷却水池，在回转窑外冷却水淬成黑色的镍铁渣块；
6)将镍铁渣块破碎、磁选分离出沙状颗粒镍铁，得到含镍为8% 18%镍铁。作为本发明的改进在步骤I)中，石灰石的加入量为红土镍矿原矿重量的8%。在步骤I)中，碱性调节剂的加入量为红土镍矿原矿重量的12%，所述碱性调节剂为石灰石与白灰的混合物，石灰石与白灰的重量比为I :5。在步骤I)中，红土镍矿干混料的粒径小于5mm，含水量小于15%。作为本发明的进一步改进
在步骤3)中，所述还原催化剂为硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡的混合物。还原催化剂中硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡依前序重量比为3 2 2 :1。在步骤3)中，还原催化剂的加入量为红土镍矿原矿重量的8%。
作为本发明的再进一步改进
在步骤2)中，预还原的温度为920°C— 1110°C，预还原时间为240— 300分钟。在步骤4)中，还原的温度为1200°C—1350°C，还原时间为160—190分钟。作为本发明的优选
在步骤2)中，煤粉的加入量为红土镍矿原矿重量的12-15%。有益效果本发明的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，由于采用了先将红土镍矿干混料与煤粉混合，然后直接从回转窑窑尾送入回转窑内预还原段进行预还原，再采用窑中喂料的方式向窑内的预还原金属料中加入还原催化剂，最后将预还原金属料和还原催化剂直接送入回转窑的还原段进行还原，还原所生成的熔融状态的镍铁合金从窑头排出，再将从回转窑头排出的熔融状态的镍铁合金水淬成黑色的镍铁渣块，镍铁渣块经破碎、磁选得到含镍为8% 18%镍铁的生产方法，克服了现有技术中将煤粉、还原催化剂与红土镍矿混合后直接送入回转窑中焙烧，而导致还原催化剂在窑内低温区发生反应，阻碍红土镍矿同煤粉的预还原反应效果，造成窑内还原不充分、还原气氛不可靠，致使产品渣铁不分、产品的碳含量过高(1%以上)、磷含量过高(O. 080%以上)，窑中容易结圈等缺陷，采用本发明方法生产的镍铁中的碳含量小于或等于O. 30%，磷含量小于或等于O. 025%，可以不需脱磷、脱碳处理而直接使用；采用窑中喂料的方式在红土镍矿预还原完成后加入还原催化剂不仅解决了上述问题，还减少了还原催化剂的用量，此外，由于还原催化剂直接与预还原金属料混合并发生还原反应，因此，还可以显著改善还原效果，有效提高金属的收得率，经测定，采用本发明方法生产镍铁较采用在原矿中加入聚集剂直接进行焙烧的普通方法生产镍铁的金属收得率可以提高10%，并可以根据窑内的物料实时状况在还原催化剂中加入萤石来调节物料的流动性，解决窑中结圈问题，提高窑体耐火材料的使用寿命。本发明中，由于合理地限定了还原催化剂的成分和构成比例，降低了还原催化剂的单价，使得这种还原催化剂与窑中喂料的加入方式相配合，进一步提高了还原效果，减少了还原催化剂的消耗量，降低了镍铁的生产成本；由于合理地限定了预还原、还原的温度，使采用本发明方法生产镍铁时，矿物与还原催化剂的反应更彻底，窑内的还原气氛更稳定，所生产出的镍铁品质更好。
具体实施例方式下面对本发明方法作进一步详细说明。一种以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，所述镍铁是按以下工艺步骤生产的
I)向红土镍矿中加入红土镍矿原矿重量8%的石灰石，红土镍矿原矿重量的12%的碱性调节剂，混合均匀，干燥脱水后，破碎过筛，制成粒径小于5_，含水量小于15%的红土镍矿干混料，所述碱性调节剂为石灰石与白灰的混合物，石灰石与白灰的重量比为I :5 ；
2)向前步制得的红土镍矿干混料中加入红土镍矿原矿重量12-15%的煤粉，混合均匀后直接从回转窑窑尾送入回转窑内预还原段进行预还原，预还原的温度为920°C—1110°C，预还原时间为240— 300分钟，得预还原金属料；
3)采用窑中喂料的方式在回转窑的窑中喂料段向窑内的预还原金属料中加入红土镍矿原矿重量8%的还原催化剂，所述还原催化剂为硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡的混合物，硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡依前序重量比为3 2 2 :1，还原催化剂的粒径彡2mm ；
4)将预还原金属料和还原催化剂直接送入回转窑的还原段进行还原，还原的温度为12000C-1350 V，还原时间为160—190分钟，还原所生成的熔融状态的镍铁合金从窑头排出；
5)将从回转窑头排出的熔融状态的镍铁合金直接导入冷却水池，在回转窑外冷却水淬成黑色的镍铁渣块；
将镍铁渣块破碎、磁选分离出沙状颗粒镍铁，得到含镍为8% 18%镍铁。
权利要求
1.一种以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是所述镍铁是按以下工艺步骤生产的 向红土镍矿中加入石灰石及碱性调节剂，混合均匀，干燥脱水后，破碎过筛，得红土镍矿干混料； 向前步制得的红土镍矿干混料中加入煤粉，混合均匀后直接从回转窑窑尾送入回转窑内预还原段进行预还原，得预还原金属料； 采用窑中喂料的方式向窑内的预还原金属料中加入还原催化剂； 将预还原金属料和还原催化剂直接送入回转窑的还原段进行还原，还原所生成的熔融状态的镍铁合金从窑头排出； 将从回转窑头排出的熔融状态的镍铁合金直接导入冷却水池，在回转窑外冷却水淬成 黑色的镍铁渣块； 将镍铁渣块破碎、磁选分离出沙状颗粒镍铁，得到含镍为8% 18%镍铁。
2.根据权利要求I所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤I)中，石灰石的加入量为红土镍矿原矿重量的8%。
3.根据权利要求I或2所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤I)中，碱性调节剂的加入量为红土镍矿原矿重量的12%,所述碱性调节剂为石灰石与白灰的混合物，石灰石与白灰的重量比为I :5。
4.根据权利要求3所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤I)中，红土镍矿干混料的粒径小于5_，含水量小于15%。
5.根据权利要求3所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤3)中，所述还原催化剂为硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡的混合物。
6.根据权利要求5所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是还原催化剂中硼镁石、石膏、蛭石、碳酸钡依前序重量比为3 :2 :2 :1。
7.根据权利要求6所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤3)中，还原催化剂的加入量为红土镍矿原矿重量的8%。
8.根据权利要求7所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤2)中，预还原的温度为920°C— 1110°C，预还原时间为240— 300分钟。
9.根据权利要求8所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤4)中，还原的温度为1200°C—1350°C，还原时间为160—190分钟。
10.根据权利要求9所述的以红土镍矿为原料生产镍铁的方法，其特征是在步骤2)中，煤粉的加入量为红土镍矿原矿重量的12-15%。
全文摘要
本发明公开了一种以红土镍矿为原料生产镍铁的方法向红土镍矿中加入石灰石及碱性调节剂，干燥脱水后，得红土镍矿干混料；向前步制得的红土镍矿干混料中加入煤粉，混合均匀后直接从回转窑窑尾送入回转窑内预还原段进行预还原，得预还原金属料；采用窑中喂料的方式向窑内的预还原金属料中加入还原催化剂；将预还原金属料和还原催化剂直接送入回转窑的还原段进行还原，还原所生成的熔融状态的镍铁合金从窑头排出直接导入冷却水池，水淬成黑色的镍铁渣块；将镍铁渣块破碎、磁选分离出沙状颗粒镍铁，得到镍铁，采用该方法生产镍铁还原催化剂消耗量小，生产出的镍铁的碳、磷含量低，金属的收得率高。
文档编号B03C1/02GK102828055SQ201210346039
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者江国利, 张洪良 申请人:辽宁凯圣锻冶有限公司