专利名称：一步法控制性还原冶炼红土镍矿的方法
技术领域：
本发明是属于红土镍矿火法冶炼领域，涉及一步法控制性还原冶炼红土镍矿工艺，使用简单的冶炼工艺，生产出品位较高的镍铁合金。
背景技术：
镍作为一种战略物资，被誉为“工业维生素”，对发展国民经济和国防工业起到至关重要的作用。2005年以来国内多家公司对红土镍矿冶炼粗镍铁生产工艺进行了技术研究和实践，主要冶炼工艺有:烧结矿+高炉和回转窑+电炉生产工艺。在高炉冶炼红土镍矿的工艺中，首先要将红土镍矿、熔剂混合后经过烧结机烧结(即:预还原)工艺才能进入高炉冶炼，高炉核心区温度可以到达1800 2000°C，冶炼过程无法实现选择性还原，只能冶炼低品位的镍铁(含Ni3 6% )，而且焦炭消耗在4t/t.NiFe左右，此种方法工艺复杂、无法进行选择控制性还原、产品品位低、焦比高。回转窑+电炉工艺冶炼镍铁，首先要将红土镍矿在烘干窑内进行表面水处理，再与石灰石、还原碳混合后送入回转窑中进行烧结(即:预还原)，产出800 1000°C的焙砂，然后投入到电炉中进行冶炼，电炉冶炼温度可以达到2000度以上。燃料、还原煤消耗量在
2.6t/t.NiFe左右，耗电在4000kw.h 5`000kw.h/t.NiFe，由于冶炼过程是一个可以实行选择性还原的过程，其生产出来的产品含镍能达到10%左右。此种方法前期投资大，建设周期长，耗电量大，生产工艺复杂，尤其是原料处理阶段的成本较大。
发明内容
本发明的目的是利用节能环保新型红土镍矿冶炼竖炉，创立一种投资少、成本低、见效快的一步法控制性还原冶炼红土镍矿工艺。将红土镍矿与生石灰按照比例要求混合后制成球团矿与燃料、生石灰按比例直接投入节能环保新型红土镍矿冶炼竖炉进行冶炼，并通过合理的炉温控制与合理的排渣时间间隔，实行控制性还原得到含镍13% 20%的镍铁。本发明简化了烧结矿+高炉和回转窑+电炉生产工艺，减少了生产环节，降低了成本、提闻了广品质量。一步法控制性还原冶炼红土镍矿的方法，具体步骤如下:1.红土镍矿配入生石灰除去部分水分后经过压球机成球后的强度达到3kg lOkg/cm2，然后将焦炭、石灰石和球团矿依次投入冶炼竖炉内进行冶炼。2.冶炼温度要求控制在最高1010°C 1400°C范围之间。3.每次排禮:时间间隔控制在5min 15min。4.出铁时间最佳控制范围在IOOmin 150min。如上所述球团矿的制备方法是在含水30% 40%的红土镍矿中混入生石灰(红土镍矿与生石灰的比例:1: 0.078 0.311，根据红土镍矿含水量、Si02、CaO、MgO含量随时调整)，充分混合后，消耗一定的水分使其混合料的含水量能下降至20% 25%。然后筛选出细矿和粗大的块矿(细矿< 10mm，块矿>=10mm)，将>=IOmm的块矿破碎至直径< IOmm的颗粒(既可以增加反应的接触面积，也能提高球团矿的强度，使其强度达到3kg 10kg/cm2),与细矿按照100: 25 30混合均勻,用压球机进行成球的。球团矿:燃料:生石灰按照比例1: 0.2 0.28: 0.17 0.22，直接投入竖炉中进行冶炼，混合后炉料中主要含有氧化镍:0.9% 2.1 %、氧化铁:5.3% 26.8%、氧化镁:2.9% 12.9 %、氧化硅:7.7% 22.0%、氧化钙:16.3 % 41.3 %、焦炭:11.0% 19.2%。本发明的核心是通过合理的炉温控制与合理的排渣时间间隔，控制性还原得到含镍13% 20%的镍铁。a.首先合理的炉温控制:利用镍优于铁还原的机理，在较低的还原温度及合理的还原时间内还原出绝大多数的Ni和部分Fe，从而达到提高产品中镍含量的目的。冶炼过程的主要还原反应为:NiO+C — Ni+CO t T = 420°C (I)FeO+C —Fe+C0 f T = 650 °C (2)由公式(I)、(2)可以看出NiO比FeO容易还原，将炉温控制在1010°C 1400°C，尽可能的减慢FeO被还原的速度。本发明通过检测渣中氧化铁的含量计算氧化铁的还原度，计算出氧化铁的还原时间，再利用还原时间及还原温度控制氧化铁的还原度，从而达到使更多的氧化铁随炉渣一起排出，使镍铁中镍的品位更高.
b.合理的排渣时间间隔:要得到13% 20%的镍铁，除了控制炉温以达到控制氧化铁被还原的速度外，还要控制排渣的时间间隔，使部分未还原的氧化铁随炉渣排出。这样排渣口高度要设定在氧化镍基本还原完毕而氧化铁部分还原的渣层高度(距离出铁口约400 600mm);通过实验得出，将排禮:时间间隔控制在5min 15min,可以将45% 65%未还原的氧化铁随炉渣一同排出。按照本发明工艺生产，Ni的回收率能够达到80% 92%，铁的回收率控制在35 55%，这样就达到了控制还原的效果，提高了镍铁产品的品位。c.出铁时间过长或者过短都会对产品质量产生不良的影响，时间过长会使(b)点所提到的400 600mm的渣层高度上升，影响甩铁留镍效果，时间过短会使产品镍含量的稳定性下降。为了确保控制性还原所得到较好的产品质量稳定性和甩铁留镍效果，依据分离釜体积小，该控制还原工艺要 求的特点，实验得出出铁时间最佳控制范围在IOOmin 150mino本发明可将含Nil.52% 3.16%的红土镍矿在节能环保新型红土镍矿冶炼竖炉内冶炼出含Ni 13% 20%的NiFe合金。本发明是利用一种节能环保新型红土镍矿冶炼竖炉，省去中间烧结工艺环节，直接将红土镍矿与生石灰混合后压成球团，将焦炭、石灰石和球团矿依次投入冶炼炉内进行冶炼，生产出的产品含镍可达到13% 20%，该冶炼方法工序简单，操作方便易掌握、投资小、建设周期短、成本低等优势。
权利要求
1.步法控制性还原冶炼红土镍矿的方法，其特征在于具体步骤如下: (1)、红土镍矿配入生石灰除去部分水分后经过压球机成球后的强度达到3kg IOkg/cm2，然后将焦炭、石灰石和球团矿依次投入冶炼竖炉内进行冶炼； (2)、冶炼温度要求控制在最高1010°C 1400°C范围之间； (3)、每次排洛时间间隔控制在5min 15min； (4)、出铁时间最佳控 制范围在IOOmin 150min。
2.按权利要求1所述一步法控制性还原冶炼红土镍矿的方法，其特征在于球团矿的制备方法是在含水30% 40%的红土镍矿中混入生石灰，充分混合后，消耗一定的水分使其混合料的含水量能下降至20% 25% ;然后筛选出细矿和粗大的块矿，细矿< 10mm，块矿>=IOmm ;将>=IOmm的块矿破碎至直径< IOmm的颗粒，与细矿按照100: 25 30混合均匀，用压球机进行成球的；红土镍矿与生石灰的比例:1: 0.078 0.311，根据红土镍矿含水量、SiO2, CaO, MgO含量随时调整。
3.按权利要求1所述一步法控制性还原冶炼红土镍矿的方法，其特征在于球团矿:燃料:生石灰按照比例1: 0.2 0.28: 0.17 0.22，直接投入竖炉中进行冶炼，混合后炉料中含有氧化镍:0.9% 2.1%、氧化铁:5.3% 26.8%、氧化镁:2.9% 12.9%、氧化硅: . % 22.0%、氧化钙:16.3% 41.3%、焦炭:11.0% 19.2%。
全文摘要
一步法控制性还原冶炼红土镍矿的方法，属于红土镍矿火法冶炼领域。本发明将大于10mm的块矿破碎至直径＜10mm的颗粒，与细矿按照100∶25～30的比例混合均匀，用压球机进行成球，强度达到3kg～10kg/cm2。然后将燃料∶生石灰∶球团矿按比例直接投入节能环保新型红土镍矿冶炼竖炉进行冶炼(其中生石灰的加入量要满足混合料的碱度在0.7～1.3左右。利用氧化镍比氧化铁优先还原的特性，在氧化铁未能充分还原之前，在一定时间间隔内，将含有部分未还原的氧化铁炉渣排出，得到含镍13％～20％的镍铁。本发明简化了烧结矿+高炉和回转窑+电炉生产工艺，减少了生产环节，降低了成本、提高了产品质量。
文档编号C22B1/24GK103088183SQ20131005379
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者由勇, 由佳, 王平 申请人:罕王实业集团有限公司