专利名称：一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法
技术领域：
本发明属于有色冶金技术领域，涉及一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法。
背景技术：
我国的镍冶金生产起步晚，1959年前还没有独立完整的镍冶金工业，除了从铜电解过程中回收少量镍(盐)外，金属镍及不锈钢(镍是其中的主要合金元素)全部依赖进口。经过近50年来的迅速发展，我国已成为世界的镍生产大国之一，产镍量超过30万吨/年。由于镍矿产资源与其它金属冶炼相比，进入镍冶炼系统的精矿品位要低得多，而且脉石成分复杂，因此镍冶炼的技术难度较大。一般镍冶炼系统所采用的原料除了镍、钴、铜以外还含有金、银及钼族金属，原矿石的镍含量为2 3%，氧化镁含量则高达3 5%。 传统的镍闪速熔炼工艺是将干燥的硫化镍精矿经过闪速熔炼产出低镍锍的过程，精矿脱水率较低，且闪速炉只能处理精矿MgO含量低于6. 5%的精矿。入炉精矿一般含镍3% 10%，产品低镍锍品位为(Ni+Cu) :45 50%，Fe : 17 25%，S 25 26%。低镍锍经转炉吹炼产出高镍锍，然后分离铜、镍并精炼产出电解镍或其他镍产品。传统工艺原料适用性差，冶炼弃渣中有价金属含量较高，冶炼过程金属回收率较低，能耗高，制酸烟气得不到全部治理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原料适应性强且金属回收率高的利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法。为此，本发明采用如下技术方案
一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤
(1)湿精矿干燥将含水量为8 12%的铜镍混合湿精矿脱水干燥至含水O.3%以下；
(2)物料混合将上述干燥后的精矿与石英粉、粉煤进行混合，其中，石英粉含水<1%、粒度一 60目> 90%，粉煤含水< 1%、粒度-200目^ 85% ；
(3)入炉反应将上述混合后物料与富氧空气充分混合，然后通过精矿喷嘴进入闪速炉反应塔内进行熔化和反应，反应后生成的产物落入闪速炉沉淀池，在沉淀池内完成低镍锍与渣的初步沉积分离，沉淀池的炉渣进入贫化区进行贫化，低镍锍进入下步工序；
(4)转炉吹炼将闪速炉产出的低镍锍进入卧式侧吹转炉，在转炉中通入高压空气，同时加入石英石作为溶剂，吹炼得到高镍锍，吹炼排出的炉渣入贫化电炉进行贫化；
(5)缓冷分离将步骤(4)得到的高镍锍先缓慢冷却，然后再通过浮选工艺将高镍锍中的铜和镍分别以硫化亚铜和硫化镍的形式进行分离。步骤(I)中，将含水量为8 12%的铜镍混合湿精矿先经干燥窑干燥，干燥的介质为热烟气，并将干燥窑入口烟气温度控制在400 800°C ;湿精矿含水降至5% 7%后进行打散，然后将打散的精矿与热烟气吸入气流干燥管中，与烟气以18 20m/s的速度流动，使精矿脱水干燥至含水O. 3%以下。步骤(2)中，将干燥后的精矿与石英粉、粉煤按100 16^20 O. 8^1. 4的重量比进行混合；精矿与石英粉、粉煤的混合比优选为100 18. 8 :1. I。步骤(3 )中，将闪速炉产出的部分低镍锍作为闪速炉中炉渣贫化的硫化剂。步骤(4)中，将转炉排出的炉渣经贫化电炉进一步贫化后产出富钴低镍锍，产出的富钴低镍锍再进入转炉，与步 骤(3)中的低镍锍共同进行吹炼。步骤(3) (4)中，将闪速炉、转炉、贫化电炉生产过程中产出的高温烟气经余热锅炉吸收余热、电收尘器除尘后送硫酸车间制酸；将余热锅炉与电收尘器收集的烟尘混入步骤(2)中的精矿进行反应。本发明的有益效果在于
(1)精矿脱水效率高，系统能够处理氧化镁含量高达6.8%的镍原料，原料适用性较传统镍冶炼工艺强，冶炼流程简易，且冶炼弃渣有价金属含量低，冶炼过程金属回收率较高，能耗低；
(2)按闪速炉反应塔气相组成测定，反应塔中绝大部分氧化过程发生在距离精矿喷嘴2m的范围内，与传统熔炼相比可显著提高熔锍的品位和烟气中SO2的浓度，且品位控制自动化强度高。在进料量一定的情况下，熔炼过程的脱硫率和锍品位可通过调节氧单耗来控制；
(3)利用反应塔产出的低镍锍作为炉渣贫化的硫化剂，硫化剂不再需要从外部加入，也因此使炉渣贫化电耗降低，设备安装更加紧凑；
(4)制酸系统实现了闪速炉、贫化电炉及转炉烟气全部制酸，彻底根除了传统闪速熔炼系统因制酸能力不足导致贫化电炉及部分转炉烟气外排的现象，节能减排效果显著，有效改善了镍冶炼地区的周边环境。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法作进一步的说明。本实施例处理的镍原料成分为Ni : 8. 60%、Cu :4· 80%、Fe :36· 00%、Co : O. 25%,S 26. 40%、CaO 0. 90%、MgO 6. 80%、SiO2 7. 00%。本实施例的设备包括Φ I. 88X1 Im干燥窑I台、Φ6Χ6. 4m的闪速炉I台，4000kVA贫化电炉I台，5000 kVA贫化电炉I台，86t卧式转炉3台、Φ 2. 7 X 6mm烘干式熔剂球磨机I台、Φ 2. 5X3. 9m粉煤球磨机I台、2122m2精矿干燥电收尘器2台，4122m2闪速炉电收尘器2台，3983m2转炉电收尘器3台，烟气处理量为50429mVh的贫化电炉电收尘器I台。本实施例具体方法如下
(1)湿精矿干燥将含水量为8 12%的铜镍混合湿精矿先经干燥窑干燥，干燥的介质为粉煤燃烧室产出的热烟气，并将干燥窑入口烟气温度控制在400 800°C ;湿精矿含水降至 7%后进入鼠笼打散机打散呈悬浮状态，然后通过排烟机将精矿与热烟气吸入气流干燥管中，与烟气以18 20m/s的速度流动，使精矿脱水干燥至含水O. 3%以下；
(2)物料混合将上述干燥后的精矿与石英粉、粉煤及烟灰按10018.81.1的重量比混合，其中，石英粉含水< 1%、粒度一 60目> 90%，粉煤含水< 1%、粒度-200目> 85%，且后续反应中，石英粉作为溶剂参与闪速熔炼的造渣过程，粉煤在燃烧过程中提供闪速熔炼所需要的热量；
(3)入炉反应将步骤(2)得到的混合物料与富氧空气充分混合，经闪速炉炉顶风动溜槽送至中央精矿喷嘴喷入闪速炉反应塔内，充分利用精矿中可燃烧的硫和铁，硫化物燃烧并释放大量热量，在2. 6秒内熔化并完成硫的氧化、金属硫化物的氧化反应以及铁的硫化物的氧化造渣反应等主要化学反应。反应后生成的低镍锍与炉渣落入沉淀池，在沉淀池内完成锍与渣的初步沉积分离；沉淀池的炉渣进入贫化区进行贫化，低镍锍进入下步工序；同时将反应产出的部分低镍锍作为闪速炉沉淀池炉渣贫化的硫化剂。(4)转炉吹炼将闪速炉产出的低镍锍进入卧式侧吹转炉，在转炉中通入高压空气，同时加入SiO2含量在90%以上的石英石作为溶剂，吹炼得到高镍锍，吹炼排出的炉渣入贫化电炉进行贫化；炉渣经贫化后产出的富钴低镍锍再进入转炉，与步骤(3)中低镍锍共同进行吹炼，广出广品闻镇琉进入下步工序。(5)缓冷分离将步骤(4)得到的高镍锍经缓慢冷却，然后再通过浮选工艺将高镍 锍中的铜和镍分别以硫化亚铜和硫化镍的形式进行分离。上述步骤中，将闪速炉、转炉、贫化电炉生产过程中产出的高温烟气经余热锅炉吸收余热、电收尘器除尘后送硫酸车间制酸；将余热锅炉与电收尘器收集的烟尘混入步骤
(2)中的精矿进行反应。本实施例中，闪速炉炉渣含镍O. 25%，贫化炉炉渣含钴O. 25%，弃渣指标较为先进；系统回收率分别为镍95. 75%，铜94. 3%，钴54. 35%，水循环利用率96. 5%。以金川集团有限公司投产的大型镍闪速熔炼系统为例，年产高镍锍13. 3万吨/年，高镍锍含Ni 46. 6%, Cu
25.28%, Co :0. 79% ;主要金属产能为镍 61981. 03t/a (吨 / 年)、铜 33624. 04 t/a、钴 1050. 8
t/a。系统高镍锍单位产品综合能耗为454. 21kgce/t (千克标准煤/吨)，低于镍冶炼企业单位产品能耗限额限定值850kgce/t，并达到镍冶炼企业单位产品综合能耗先进值680kgce/t。
权利要求
1.一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤 (1)湿精矿干燥将含水量为8 12%的铜镍混合湿精矿脱水干燥至含水O.3%以下； (2)物料混合将上述干燥后的精矿与石英粉、粉煤进行混合，其中，石英粉含水<1%、粒度一 60目> 90%，粉煤含水< 1%、粒度-200目^ 85% ； (3)入炉反应将上述混合后物料与富氧空气充分混合，然后通过精矿喷嘴进入闪速炉反应塔内进行熔化和反应，反应后生成的产物落入闪速炉沉淀池，在沉淀池内完成低镍锍与渣的初步沉积分离，沉淀池的炉渣进入贫化区进行贫化，低镍锍进入下步工序； (4)转炉吹炼将闪速炉产出的低镍锍进入卧式侧吹转炉，在转炉中通入高压空气，同时加入石英石作为溶剂，吹炼得到高镍锍，吹炼排出的炉渣入贫化电炉进行贫化； (5)缓冷分离将步骤(4)得到的高镍锍先缓慢冷却，然后再通过浮选工艺将高镍锍中的铜和镍分别以硫化亚铜和硫化镍的形式进行分离。
2.根据权利要求I所述的一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，步骤(I)中，将含水量为8 12%的铜镍混合湿精矿先经干燥窑干燥，干燥的介质为热烟气，并将干燥窑入口烟气温度控制在400 800°C ;湿精矿含水降至5% 7%后进行打散，然后将打散的精矿与热烟气吸入气流干燥管中，与烟气以18 20m/s的速度流动，使精矿脱水干燥至含水O. 3%以下。
3.根据权利要求I所述的一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，步骤(2)中，将干燥后的精矿与石英粉、粉煤按100 16^20 O. Cl. 4的重量比进行混合 ο
4.根据权利要求3所述的一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，步骤(2)中，精矿与石英粉、粉煤的混合比优选为100 :18.8 :1. I。
5.根据权利要求I所述的一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，步骤(3 )中，将闪速炉产出的部分低镍锍作为闪速炉中炉渣贫化的硫化剂。
6.根据权利要求I所述的一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，步骤(4)中，将转炉排出的炉渣经贫化电炉进一步贫化后产出富钴低镍锍，产出的富钴低镍锍再进入转炉，与步骤(3)中的低镍锍共同进行吹炼。
7.根据权利要求I所述的一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，步骤(3 ) (4 )中，将闪速炉、转炉、贫化电炉生产过程中产出的高温烟气经余热锅炉吸收余热、电收尘器除尘后送硫酸车间制酸。
8.根据权利要求7所述的一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，其特征在于，将余热锅炉与电收尘器收集的烟尘混入步骤(2)中的精矿进行反应。
全文摘要
本发明提供了一种利用闪速熔炼系统处理复杂镍原料的方法，包括以下工艺步骤(1)湿精矿干燥将含水量为8～12%的铜镍混合湿精矿脱水干燥至含水0.3%以下；(2)物料混合将干燥后的精矿与石英粉、粉煤进行混合；(3)入炉反应将混合后物料与富氧空气充分混合后通过精矿喷嘴进入闪速炉反应塔内进行熔化和反应，产出的低镍锍进入下步工序；(4)转炉吹炼；(5)缓冷分离。本发明原料适用性较传统镍冶炼工艺强，冶炼流程简易，且冶炼弃渣有价金属含量低，冶炼过程金属回收率较高，能耗低。
文档编号C22B23/02GK102888519SQ20121036510
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者刘铸, 吴中生, 王仕博 申请人:金川集团股份有限公司