高镁质贫镍红土矿还原焙烧方法
【专利摘要】本发明公开了一种高镁质贫镍红土矿还原焙烧方法，包括：原料预处理以及焙烧两大步骤，其中，原料预处理为将破碎后的矿石、还原煤、硫酸钠按比例投入到球磨机中完成物料的干燥、磨矿和混合,获得粉状原料，粉状原料再压制成块使用。本发明的有益之处在于：采用氮气作为热交换剂，物料通过球磨机完成原料的混合与干燥后，经过压块工序后进入回转窑系统，本发明的方法改变以往一段干燥、二段还原的回转窑焙烧方法，克服回转窑操作难控制、热效率低、热回收率低的缺点，实现了高效选择性还原高镁贫镍矿中的镍、铁，可提高后续工序的金属回收率，并实现工业化应用。
【专利说明】高镁质贫镍红土矿还原焙烧方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高镁质贫镍红土矿还原焙烧的方法，特别是还原焙烧前的原料预处理方法，属于冶金【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着硫化镇资源和闻品位红土镇矿资源的逐渐减少，大量存在的品位在1%左右的红土镍矿的经济开发日益为人们所关注。国内早在20世纪60年代就开展了红土镍矿处理技术的研究，主要工作围绕着阿尔巴尼亚爱尔巴桑镍铁矿(援阿试验)、元江镍矿和元石山镍矿开展。但受我国镍矿资源条件所限(86%为硫化铜镍矿、红土型镍矿只占9.6%)，直到近几年才取得了一些突破。在红土镍矿处理方面，比较成熟的冶炼方法包括:回转窑干燥预还原电炉熔炼法(RKEF)、烧结鼓风炉硫化熔炼法、烧结高炉还原熔炼法、还原焙烧氨浸法和高压酸浸法。此外，堆浸法、羟基法、氯化水浸法、氯化挥发法、氯化离析法等也有小规模的生产或进行过试验研究。上述处理方法均有各自的适应性，需要根据矿石镍、钴含量和矿石类型的差异，以及当地燃料、水、电和化学试剂的供应状况等的不同，选用适宜的冶炼工艺。
[0003]目前，从总体上说，氧化镍矿的处理主要分为火法冶金和湿法冶金两种。
[0004]红土镍矿矿石性质极其复杂，某些生产关键技术尚未得到解决，湿法工艺存在投资大、设备要求高、流程长，对原矿品位和钙镁等杂质要求严格等缺点，火法工艺存在镍铁含镍含量低、生产成本高等缺点，大规模开发利用受到限制。
[0005]无论是火法冶金还是湿法冶金，所有处理工艺均是以回收矿物中的镍和钴作为最基本的出发点，而把矿物中所含的价值最高的镁作为一种有害杂质进行处理。
[0006]在国家自然科学基金委`员会的资助下，北京矿冶研究总院开展了高镁贫镍矿非常规介质温和提取新工艺的基础理论研究，取得了重大进展；2006年，该项目得到了国家科技部高技术研究发展计划(863计划)的进一步支持，开展了详细的工艺试验研究。
[0007]随着金融危机的到来及延续影响，高镁贫镍矿非常规介质温和提取新工艺流程长，成本高，镁的综合回收利润低，不适合规模化生产。高镁低品位贫镍矿采用新工艺，进行短流程、高效率、低成本回收有价金属关键技术亟待解决，以实现大规模开发利用。
【发明内容】
[0008]为克服现有技术处理高镁贫镍矿的不足，促进高原地区同类矿产资源的开发，本发明的目的在于提供一种高镁质贫镍红土矿还原焙烧的方法，特别是还原焙烧前的原料预处理方法，采用该方法处理原料后可以缩短工艺流程、提高热效率。
[0009]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0010]一种高镁质贫镍红土矿还原焙烧前的原料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0011](I)、破碎矿石至粒度< 15mm ;
[0012](2)、将破碎后的矿石、还原煤、添加剂投入到球磨机中，然后向球磨机内通入来自焙烧矿系统的尾气，在球磨机内完成物料的干燥、磨矿和混合，获得粉状原料；
[0013](3)、粒度< 2mm的粉状原料在尾气的带动下流出球磨机,采用旋风收料器收集较粗粒的粉状原料，粒度更小的粉状原料在尾气的带动下进入布袋除尘器后被收集；
[0014](4)、将所有被收集的粉状原料送入粉矿仓；
[0015](5)、将粉矿仓内的粉状原料送入高压压块机进行压块，得到直径28_32mm的块矿。
[0016]前述的原料预处理方法，其特征在于，前述添加剂为硫酸钠。
[0017]前述的原料预处理方法，其特征在于，前述矿石、还原煤、硫酸钠的质量份数分别为:100份、5份、8-10份。
[0018]前述的原料预处理方法，其特征在于，前述还原煤、硫酸钠的粒度均< 100目。
[0019]前述的原料预处理方法，其特征在于，干燥后的粉状原料的含水量<4%。
[0020]一种高镁质贫镍红土矿还原焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0021](I)、破碎矿石至粒度< 15mm ;
[0022](2)、将破碎后的矿石、还原煤、添加剂投入到球磨机中，然后向球磨机内通入来自焙烧矿系统的尾气，在球磨机内完成物料的干燥、磨矿和混合，获得粉状原料；
[0023](3)、粒度< 2mm的粉状原料在尾气的带动下流出球磨机,采用旋风收料器收集较粗粒的粉状原料，粒度更小的粉状原料在尾气的带动下进入布袋除尘器后被收集；
[0024](4)、将所有被收集的粉状原料送入粉矿仓；
[0025](5)、将粉矿仓内的粉状原料送入高压压块机进行压块，得到直径28_32mm的块矿；
[0026](6)、将前述块矿送入回转窑内焙烧；
[0027](7)、焙烧后的焙烧矿流出回转窑，进入焙烧矿余热回收装置，焙烧矿与氮气在此进行热交换；
[0028]( 8 )、冷却后的焙烧矿送入焙烧矿堆场，按需输送给后续工序。
[0029]前述的还原焙烧方法，其特征在于，前述添加剂为硫酸钠，矿石、还原煤、硫酸钠的质量份数分别为:100份、5份、8-10份。
[0030]前述的还原焙烧方法，其特征在于，焙烧矿与氮气进行热交换后，焙烧矿被冷却至2000C以下，氮气被加热至720-780°C。
[0031]前述的还原焙烧方法，其特征在于，还包括以下步骤:将前述高温氮气引入到余热锅炉中，氮气被冷却至200°C以下后，经循环风机，再次进入焙烧矿余热回收装置。
[0032]前述的还原焙烧方法，其特征在于，收集完粉状原料后，尾气进入脱硫系统，脱除所含SO2，脱硫形成的副产品返回系统配料。
[0033]本发明的有益之处在于:采用氮气作为热交换剂，物料通过球磨机完成原料的混合与干燥后，经过压块工序后进入回转窑系统，本发明的方法改变以往一段干燥、二段还原的回转窑焙烧方法，克服回转窑操作难控制、热效率低、热回收率低的缺点，实现了高效选择性还原高镁贫镍矿中的镍、铁，可提高后续工序的金属回收率，并实现工业化应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明的还原焙烧方法的流程图。【具体实施方式】
[0035]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0036]实施例1
[0037]本发明的高镁质贫镍红土矿还原焙烧方法，包括:原料预处理以及焙烧两大步骤，分别说明如下:
[0038]一、原料预处理
[0039]1、采用二段开路破碎原矿，得到粒度≤15mm的矿石。
[0040]2、将破碎后的矿石、还原煤(粒度≤100目，30%)、硫酸钠(粒度≤100目，25.23%)按照100份(质量份，下同):5份:8份的比例投入到球磨机中，然后向球磨机内通入来自焙烧矿系统的尾气，在球磨机内完成物料的干燥、磨矿和混合，获得粉状原料，粉状原料的含
水量≤ 4%。
[0041]3、粒度≤2mm的粉状原料在尾气的带动下流出球磨机,采用旋风收料器收集较粗粒的粉状原料，粒度更小的粉状原料在尾气的带动下进入布袋除尘器后被收集；收集完粉状原料后，尾气进入脱硫系统，脱除所含SO2，脱硫形成的副产品返回系统配料。
[0042]4、将所有被收集的粉状原料借助埋刮板输送机、斗提机送入粉矿仓，为矿粉压块系统准备好合格原料。
[0043]5、将粉矿仓内的粉状原料送入高压压块机进行压块，得到直径30mm的块矿，待用。
[0044]二、还原焙烧
[0045]1、将第一步制备得到的块矿送入回转窑内焙烧，在990°C条件下焙烧1.5h，焙烧矿磨矿细度325目95%，弱磁20000e、中磁7000oe。
[0046]2、焙烧后的焙烧矿(1000°C左右)流出回转窑，进入焙烧矿余热回收装置，焙烧矿与氮气在此进行热交换；热交换后，焙烧矿被冷却至200°C以下，氮气被加热至780°C。
[0047]3、冷却后的焙烧矿送入焙烧矿堆场，按需输送给后续工序；高温氮气引入到余热锅炉中，氮气被冷却至200°C以下后，经循环风机，再次进入焙烧矿余热回收装置，实现氮气的循环利用，冷却水被加热、汽化，生产水蒸汽，此水蒸汽可再利用。
[0048]试验结果:得到相对于原矿产率12.53%、镍含量2.52%、铁含量62.98%、铁镍磁性物TFe含量34.81%的铁精矿。镍的回收率81.82%，尾矿镍品位低于0.13%。
[0049]由此可见，原矿与添加剂混合压制球团，不仅大幅度提高了指标，还可有效减低焙烧粉尘及氯化焙烧设备腐蚀缺点，并具备工业生产设备支撑条件。
[0050]实施例2
[0051]在高镁质贫镍红土矿富集镍的实验过程中，添加硫酸钠和硼化物均能实现铁、镍的有效富集。
[0052]将100份矿石+15份还原煤+10份B203+10份Na2SO4.，在990°C条件下焙烧1.5h，焙烧矿磨矿细度325目95%，弱磁20000e、中磁7000oe，其他操作均与实施例1相同。
[0053]试验结果:取得了相对于焙烧矿产率16.05%、铁镍磁性物TFe52.93% (w/w，下同)、Ni3.71%，镍回收率71.08%的指标。
[0054]由此可见，采用单一添加剂硫酸钠不仅能获得较好的镍回收率，而且还具有经济和操作简单的优势，所以优选单一添加剂硫酸钠。
[0055]还原煤(还原剂)的加入率直接影响还原焙烧的气氛，还原剂不够，镍、钴不能充分还原；还原剂过多，不但浪费还原剂，而且大量铁会被还原成可溶态，达不到选择性还原的目的。
[0056]还原煤加入率指的是还原煤加入的质量与原矿质量的百分比，计算公式为:
[0057]煤加入率=加入还原煤的质量+原矿质量X 100% [0058]在焙烧温度990°C、焙烧时间90分钟下对原矿进行了还原剂(煤粉)用量试验，焙烧矿采用水封出炉，将焙烧矿磨矿到325目90%，鼓形弱磁选机进行弱磁选，场强20000e。当煤粉用量从5%增加到15%，镍的品位和回收率没有提高，说明煤粉用量的增加在990°C条件下，没有使镍在铁中有效富集。同试验条件下，当煤粉用量从5%下降到1%，镍的品位和回收率下降。因此，煤最佳加入率应控制在给矿量的5%。
[0059]需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.高镁质贫镍红土矿还原焙烧前的原料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)、破碎矿石至粒度< 15mm; (2 )、将破碎后的矿石、还原煤、添加剂投入到球磨机中，然后向球磨机内通入来自焙烧矿系统的尾气，在球磨机内完成物料的干燥、磨矿和混合，获得粉状原料； (3)、粒度<2mm的粉状原料在尾气的带动下流出球磨机,采用旋风收料器收集较粗粒的粉状原料，粒度更小的粉状原料在尾气的带动下进入布袋除尘器后被收集； (4)、将所有被收集的粉状原料送入粉矿仓； (5)、将粉矿仓内的粉状原料送入高压压块机进行压块，得到直径28-32mm的块矿。
2.根据权利要求1所述的原料预处理方法，其特征在于，所述添加剂为硫酸钠。
3.根据权利要求2所述的原料预处理方法，其特征在于，所述矿石、还原煤、硫酸钠的质量份数分别为:100份、5份、8-10份。
4.根据权利要求2所述的原料预处理方法，其特征在于，所述还原煤、硫酸钠的粒度均< 100 目。
5.根据权利要求1所述的原料预处理方法，其特征在于，干燥后的粉状原料的含水量(4% ο
6.高镁质贫镍红土矿还原焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)、破碎矿石至粒度< 15mm; (2 )、将破碎后的矿石、还原煤、添加剂投入到球磨机中，然后向球磨机内通入来自焙烧矿系统的尾气，在球磨机内完成物料的干燥、磨矿和混合，获得粉状原料； (3)、粒度<2mm的粉状原料在尾气的带动下流出球磨机,采用旋风收料器收集较粗粒的粉状原料，粒度更小的粉状原料在尾气的带动下进入布袋除尘器后被收集； (4)、将所有被收集的粉状原料送入粉矿仓； (5)、将粉矿仓内的粉状原料送入高压压块机进行压块，得到直径28-32mm的块矿； (6)、将所述块矿送入回转窑内焙烧； (7)、焙烧后的焙烧矿流出回转窑，进入焙烧矿余热回收装置，焙烧矿与氮气在此进行热交换； (8 )、冷却后的焙烧矿送入焙烧矿堆场，按需输送给后续工序。
7.根据权利要求6所述的还原焙烧方法，其特征在于，所述添加剂为硫酸钠，矿石、还原煤、硫酸钠的质量份数分别为:100份、5份、8-10份。
8.根据权利要求6所述的还原焙烧方法，其特征在于，焙烧矿与氮气进行热交换后，焙烧矿被冷却至200°C以下，氮气被加热至720-780°C。
9.根据权利要求6至8任意一项所述的还原焙烧方法，其特征在于，还包括以下步骤:将所述高温氮气引入到余热锅炉中，氮气被冷却至200°C以下后，经循环风机，再次进入焙烧矿余热回收装置。
10.根据权利要求6至8任意一项所述的还原焙烧方法，其特征在于，收集完粉状原料后，尾气进入脱硫系统，脱除所含SO2，脱硫形成的副产品返回系统配料。
【文档编号】C22B23/00GK103555930SQ201310568226
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】王涛, 陈建兵, 严小虎, 陈雯, 刘小银, 杨智, 张翔宇, 金涛, 卫宏军, 徐品丽, 李东宏, 李有宏 申请人:平安鑫海资源开发有限公司