专利名称：：一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法
技术领域：
：本发明涉及镍铁合金冶炼
技术领域：
，特别是提供了一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法。采用火法冶炼的方法对红土氧化镍矿中镍和铁进行综合提取，特别是涉及采用转底炉，以红土氧化镍矿、熔剂与煤粉制成的复合含碳球团为原料，经高温还原并熔融，液态镍铁在粘性渣中聚并成小颗粒，然后急冷并破碎，经过磁选后得到含硫较高的粗制镍铁合金，随后在电炉或感应熔炼炉中熔化并精炼脱硫，浇铸成合金锭，作为冶炼不锈钢的原料。
背景技术：
：红土氧化镍矿因含镍品位低而未得到广泛的利用。随着镍需求的增加和镍资源的越来越匮乏，对红土氧化镍矿的利用受到高度重视。红土氧化镍矿的利用分为湿法和火法，以往的红土氧化镍矿火法冶炼工艺中，主要有小高炉冶炼工艺，以日本、乌克兰为代表的回转窑一矿热电弧炉冶炼法，以南非为代表的直流电弧炉工艺。小高炉冶炼工艺首先将红土氧化镍矿进行烧结，然后将烧结矿加入高炉，以焦炭作为还原剂，冶炼温度170(TC，渣量大，能耗高。回转窑法首先将混合均匀的矿煤粉加入回转窑中焙烧脱水，其中的铁和镍被还原并形成了温度为60070(TC的含镍渣；然后含镍渣在隔热、密封的状态下被送入矿热炉内，通过电弧冶炼，分离出粗制的镍铁和电炉渣，同时产生含C075X的还原性气体，这种气体经过净化以后返回到回转窑中作为燃料进行燃烧，提供回转窑所需要的热能，尘灰返到矿热炉继续参与冶炼。从矿热炉中得到的镍铁含硫、硅、碳、磷等杂质高，还不适用于冶炼高级不锈钢。这些粗制的镍铁还需要进行精炼以后才能作为成品出厂。回转窑法存在窑内结圈的难题，一直以来都难以得到彻底解决，且矿热炉渣量大、耗电高。直流电弧炉法的流程是矿石经过干燥和流化床焙烧后，将温度为800850'C的焙砂加入直流电弧炉，在1650'C下熔炼，产生的液态镍铁，可直接输送到邻近的不锈钢厂，生产不锈钢；或再经精炼、制粒，以粒状镍铁产品上市销售。可直接利用细粒矿石，传热好，气氛容易控制。但是流化床内易粘结，炉内冶炼操作温度高，同样具有大渣量、电耗高的缺点。3转底炉早在20世纪70年代就开始在直接还原炼铁领域得到应用，经过三十多年的发展已经成为成熟技术。申请号为200610163834.X的专利即公示了一种利用转底炉冶炼镍铁的方法，其过程为将红土镍矿粉与煤粉混合制成含碳球团，进入转底炉在950130(TC温度下进行预还原，然后将预还原球团装入电炉进行熔分。该方法并未明显改善以往工艺渣量大、电耗高的问题。
发明内容本发明的目的在于提供一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法，使红土氧化镍矿中的铁氧化物和镍氧化物在转底炉还原段被有效地还原，克服上述方法渣量大、能耗高的缺点而提供的一种冶炼镍铁的新工艺，特别是将转底炉应用于处理红土氧化镍矿，最终得到镍铁合金，作为冶炼不锈钢的原料。该工艺路线以煤、燃气或重油为燃料，以煤粉为还原剂，克服了回转窑结圈的技术难题。转底炉冶炼镍铁由于在转底炉内经历了先还原后高温熔融聚并的过程，因此可以采用磁选的方法先将大部分废渣去除，而将磁性物质加入电炉进行熔化和精炼。本发明是从红土氧化镍矿冶炼得到镍铁合金的一种工艺，工艺步骤如下a、将红土氧化镍矿粉、煤粉、熔剂和粘结剂按配比加入混合机混匀，用压球机生产出含碳球团，经干燥机干燥后铺到转底炉炉缸中，装含碳球团的炉缸在环形炉膛旋转一周，依次经过加热段、还原段、熔融段和冷却段，还原含镍和铁的矿物，形成含有过剩的自由碳的预还原镍铁，并在熔融状态下聚集长大为嵌布于渣中、具有可磁选性的粒状镍铁，在后序的步骤b中可实现富金属相和渣相之间的良好分离。所说的粒状镍铁其粒度在0.5-5mm范围。b、将经历还原、熔融的含碳球团在冷却后由螺旋出料机排出转底炉，经冷却机冷却，再经破碎机破碎，然后用磁选机将富金属相的磁性物质磁选出来，去除70%80重量％渣相，在后序的步骤c中可大大地节省能量消耗。c、所得到的富金属相包含粒状镍铁和少部分渣相，于熔炼炉中进行终还原、熔化，进一步分离渣铁，得到含硫较高的含镍铁水，所说的含镍铁水其镍含量为620重量％。d、含硫较高的含镍铁水经脱硫处理后，浇铸成精制镍铁合金。在步骤a采用转底炉9作为含碳球团还原熔融的工艺设备，在转底炉加热段温度控制在10001200°C，在还原段温度控制在12001350°C，在熔融段温度控制在13501500°C，冷却段将球团冷却到1100120CTC。在步骤a所述的含碳球团中应配入5%10重量％的熔剂，使得还原后球团中MgO、Si02等高熔点物质能够与熔剂形成低熔点相并在转底炉熔融段熔化，为液态金属镍铁聚集长大成适宜的粒度创造良好的扩散条件。所说的熔剂包括石灰石、萤石、二氧化锰、苏打、芒硝，这些熔剂可以单独使用，也可以组合使用。本发明可以根据原料成份条件的不同在含碳球团中配入不同含量的还原剂，所述的还原剂为焦粉或者煤粉，加入还原剂的重量比为5%~10重量％。本发明通过将粉状红土氧化镍矿、还原剂、造渣熔剂、粘结剂混合并圆盘造球或压制成含碳球团，通过布料设备装入转底炉，在高温下将红土氧化镍矿中铁氧化物还原为铁，镍氧化物还原成镍，而矿中其它脉石形成渣，还原后的镍铁在更高温度下形成固溶体熔化并在渣中扩散、合并和长大成颗粒状。还原熔融后的球团经转底炉冷却段冷却并随排出机构排出，然后用水继续冷却并破碎，随后经过磁选将粒状镍铁选出。选出的镍铁含硫较高，且含有部分渣，因此需采用电炉或者感应炉进行熔炼并脱硫，得到低硫、镍含量在620重量％的精制镍铁合金。本发明中，从炉顶或炉侧的烧嘴向炉膛供给燃料如焦炉煤气、天然气、重油和热风，加热该混合物料层。炉床耐火材料层上方铺碳质材料层，碳质材料上方为含碳球团层，厚度为2030mm。上述所说的炉床表面的碳质材料层由粒度小于3mm的焦粉或无烟煤粉组成。其作用之一可作为炉缸耐火材料的保护层，起到支撑熔融球团，防止熔融物质渗透到耐火材料中；作用之二可与炉气反应产生CO和H2，起到调节炉膛还原性气氛，促进还原作用。本发明的优点在于，与传统工艺的不预先分选相比较，本方法的后续熔炼工艺因渣量大大降低而可以节约大量的能源，冶炼得到的粗制镍铁含Si相对低。图l是本发明通过转底炉从红土氧化镍矿生产镍铁合金的工艺流程图；其中，红土氧化镍矿粉1:、煤粉2、熔剂3和粘结剂4按配比加入混合机5混匀，用压球机6生产出含碳球团7，经干燥机8干燥后铺到转底炉9、冷却机IO、破碎机ll、磁选机12、渣相13、磁性物质14、熔炼炉15、镍铁水16。具体实施例方式参见图1,造球原料分别自红土氧化镍矿粉仓、煤粉仓、熔剂仓、粘结剂仓进入混料机，在此将上述原料混合均匀后送入压球机造球。造好的球团在干燥机干燥之后经加料口和布料器被送入转底炉，从炉中的热风入口送来的热风使外供的煤气或燃油经烧嘴燃烧，由于转底炉圆周上的烧嘴和热风入口的布置保证了炉中形成了温度不同的工艺段，进入的球团在1150'C的预热段干燥、预热；在135(TC的还原段球团中的铁矿粉被还原；在150(TC的熔融段中铁、镍氧化物被进一步还原、熔化和镍铁固溶体的凝聚长大；在IIO(TC的降温段冷却。所述含颗粒镍铁合金的球团经出料口和螺旋出料机出料、经冷却机冷却、经破碎机破碎、经磁选机选出颗粒镍铁，磁性物质再经电炉或感应炉熔炼、脱硫，浇铸得到镍铁合金锭，作为进一步冶炼不锈钢的原料。实施例将80%重量份的红土氧化镍矿粉、5%重量份煤粉、15%重量份的熔剂混合均匀压球。经还原、熔融、冷却后所得到的球团中绝大部分为渣相，而颗粒状镍铁合金则嵌布于渣中，其粒度约为0.5mm5mm，经水淬、破碎后磁选，去除大部分渣相，得到的磁性物质为含少量渣的粗镍铁合金。由于该红土氧化镍矿中镍铁含量总计只有10%，金属与渣量之比低，渣中包含的液态镍铁承受的压力大，同时它们在渣中的分散度也大，所以达到相互聚合需要扩散的距离长，相互之间碰撞接触的机会小，因此往往根据就近原则形成较小的颗粒状镍铁。可以通过添加合适熔剂改善渣的粘度和流动性，增加镍铁在渣中的扩散系数；或者通过延长熔融的时间来促进镍铁的凝聚。初步实验证实铁镍回收率可达到73.2%，铁镍合金中镍所占百分比20.32%。红土氧化镍矿化学成分(Wt。/0)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法，其特征在于，采取以下步骤a、将红土氧化镍矿粉(1)、煤粉(2)、熔剂(3)和粘结剂(4)按配比加入混合机(5)混匀，用压球机(6)生产出含碳球团(7)，经干燥机(8)干燥后铺到转底炉(9)炉缸中，装含碳球团的炉缸在环形炉膛旋转一周，依次经过加热段、还原段、熔融段和冷却段，还原含镍和铁的矿物，形成含有过剩的自由碳的预还原镍铁，并在熔融状态下聚集长大为粒状镍铁，使其具有可磁选性。所说的粒状镍铁其粒度在0.5-5mm范围。b、将经历还原、熔融的含碳球团在冷却后由螺旋出料机排出转底炉(9)，经冷却机(10)冷却，再经破碎机(11)破碎，然后用磁选机(12)将富金属相的磁性物质(14)磁选出来，去除70％～80重量％渣相(13)；c、所得到的富金属相包含粒状镍铁和少部分渣相，于熔炼炉(15)中进行终还原、熔化，进一步分离渣铁，得到含硫较高的含镍铁水(16)，所说的含镍铁水其镍含量为6～20重量％。d、含硫较高的含镍铁水经脱硫处理后，浇铸成精制镍铁合金。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a采用转底炉(9)作为含碳球团还原熔融的工艺设备，在转底炉加热段温度控制在1000120(TC，在还原段温度控制在1200135(TC，在熔融段温度控制在13501500°C，冷却段将球团冷却到謂120(TC。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a所述的含碳球团中应配入5%~10重量％的熔剂，使得还原后球团中MgO、Si02高熔点物质能够与熔剂形成低熔点相并在转底炉熔融段熔化；所说的熔剂包括石灰石、萤石、二氧化锰、苏打或芒硝，这些熔剂单独使用或组合使用。4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据原料成份条件的不同在含碳球团中配入不同含量的还原剂，所述的还原剂为焦粉或者煤粉，加入还原剂的重量比为5%腦。5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从炉顶或炉侧的烧嘴向炉膛供给燃料和热风，加热该混合物料层。炉床耐火材料层上方铺碳质材料层，碳质材料上方为含碳球团层，厚度为20-30mm;所述的燃料为焦炉煤气、天然气、重油。全文摘要一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法，属于镍铁合金冶炼
技术领域：
。采用转底炉含碳球团直接还原工艺将含镍矿中的铁镍氧化物还原为铁和镍，然后经熔融、镍铁固溶体凝聚、冷却、破碎和磁选，得到粒状的、含硫高的镍铁合金，最后在熔炼炉熔化脱硫，得到精制的镍铁合金。优点在于，与传统工艺的不预先分选相比较，本方法的后续熔炼工艺因渣量大大降低而可以节约大量的能源，并且冶炼得到的粗制镍铁含Si相对更低。文档编号C22B1/14GK101481753SQ200810238940公开日2009年7月15日申请日期2008年12月5日优先权日2008年12月5日发明者萌徐,赵志星申请人:首钢总公司