本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体来说，涉及一种以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法。
背景技术：
世界范围内镍资源分为硫化镍矿和氧化镍矿两类，氧化镍矿即红土镍矿。目前世界上40%左右的镍产品来产自红土镍矿，其余都来自硫化镍矿，但随着高品位、易开采的硫化镍矿的过度开发以及红土镍矿冶炼工艺日渐成熟等因素的影响，运用红土镍矿生产镍产品正逐步成为世界主流。
世界范围内红土镍矿主要分布在赤道线南北30°以内的热带国家，已探明陆地上的镍矿资源储量约 8000万t，主要有古巴（2300万t）、印度尼西亚（1300万t）、菲律宾（1100万t）、澳大利亚（1100万t）、新喀里多尼亚（1400万t）等，其中硫化镍矿仅占20%，红土镍矿约占75%，而硅酸镍矿占5%。我国的红土镍矿主要分布在四川省的会理、云南省的元江和墨江以及青海省的元石山等地区。红土镍矿储量约占全国镍资源保有储量的9.6%，而硫化镍矿占全国镍资源保有储量的86%。由于国内红土镍矿储量相对较少，我国每年从菲律宾和印度尼西亚进口大量的红土镍矿，相当大部分依赖进口。
目前，我国采取火法冶炼镍铁较为普遍，大致分为烧结-高炉法，生产中镍和低镍产品；回转窑电炉法（RKEF法），生产高镍铁。由于高品位红土镍矿资源大多数被西方大国所控制，而且价格很贵，我国大多数镍铁生产厂家只能使用中低品位红土镍矿资源。而低品位红土镍矿在烧结过程中，由于其物理水和结晶水含量高、烧损大，造成其烧结矿烧成率低，产量少。如果采用其成品矿做烧结铺底料，烧结循环物料量大，会导致红土镍矿烧结产量更低。而如果不采用成品矿作铺底料，则不利于保护烧结台车。同时，在处理中、低品位红土镍矿资源过程中，在原矿破碎筛分时不可避免地产出大量低品位废弃块矿，其比例占原矿量的 5-10%，含镍 0.6～0.8%左右，镍、铁含量低，而硅、镁含量高，难以利用，导致镍资源的浪费，且易造成重金属二次污染。因为烧结对粒度要求小于10mm或8mm，在原矿进行破碎筛分时会出现大量块矿，而这些块矿含有的镍含量比筛下的粉矿低很多，直接入炉去冶炼不经济，目前只能废弃在料场无法利用。
目前有相似专利或文章介绍烧结铺底料替代的方法：
一种烧结铺底料的烧结方法（CN201510137672.1）：此方法利用烧结粉尘、瓦斯灰、转炉尘、膨润土等，按一定配比，利用含铁尘泥造球机，制成7～20mm的铺底料小球。此方法可以节约大量的成品烧结矿和块矿资源，较大幅度提高烧结矿成品率和产量，降低燃料消耗和生产成本；同时，又可充分利用钢铁生产过程中产生的各种含铁尘泥，变废为宝，减少环境污染。但也存在干燥后小球强度低，易破裂散开，重新产生大量粉尘的不足，严重影响烧结的除尘系统和抽风系统。
褐铁矿在生产球团或烧结矿方法中作为铺底料的应用（CN01145342.7，CN 103160683 A）：此方法是在常规生产球团烧结矿方法中，将10～25mm褐铁矿作为铺底料，提高了烧结机效率，提高了球团烧结矿成品率与利用系数，降低了固体燃耗，提高了褐铁矿的品位。在相关文章中也讨论研究了利用褐铁矿块矿或其它块矿作为烧结铺底料的方法，但这些褐铁矿块矿本身不是固废物，是无需经预处理即可以直接进入高炉冶炼的炉料，将这类块矿拿来做烧结铺底料，仅是利用烧结产生的热气流来脱除这些块矿中含有的结晶水或碳酸盐，不能起到固废物资源利用的目的，也没有达到提高高炉入炉炉料产量的目的。目前，未见有文章或专利提出用红土镍矿自身产出的低品位废弃块矿做其烧结铺底料的方法，而以自身产出的低品位废弃块矿做其烧结铺底料的方法，相比于褐铁矿块矿或其它铁矿块矿做铺底料，具有充分利用低品位废弃资源和提高烧结矿产量的双重优势。
技术实现要素：
本发明提供了一种低品位废弃块矿作红土镍矿烧结铺底料的方法，采用该工艺可以改善红土镍矿烧结料层透气性，有效提高烧结矿的成品率及产量，改善其烧结性能，保护烧结台车，同时达到对低品位废弃块矿的有效利用。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法，包括以下步骤：
S1、将低品位废弃块矿破碎并筛分，将粒径为10mm～16mm的颗粒，铺在烧结机底部做为底料；粒径小于10mm粒级作为红土镍矿原料参与配料；将红土镍矿、返矿粉、燃料和生石灰混合得到混合料；
S2、调节所述混合料水分为16wt%～18wt%，混合制粒得到烧结料；
S3、将所述烧结料铺在所述底料上部，进行点火、烧结得到热烧结矿；
S4、将所述热烧结矿冷却后，破碎筛分得到成品烧结矿。
上述的方法，优选的，所述燃料为无烟煤。
上述的方法，优选的，所述S1步骤中，所述红土镍矿的质量百分含量为51.5wt%～57wt%、所述返矿粉的质量百分含量为30wt%、所述燃料的质量百分含量为7wt%～8.5wt%，所述生石灰的质量百分含量为6wt%～10wt%。
上述的方法，优选的，所述S1步骤中，所述低品位废弃块矿的镍品位为0.8%～1.4%，铁品位小于20%；所述底料的厚度为10mm～30mm。
上述的方法，优选的，所述S2步骤中，所述混合制粒过程中，混合机转速25r·min-1，充填率15%，制粒时间5min。
上述的方法，优选的，其特征在于，所述S2步骤中，所述烧结料的料层高度为680mm～800mm；所述烧结料中粒径大于0.5mm为95 %以上，所述粒径大于1mm的颗粒为 80 %以上。
上述的方法，优选的，所述S3步骤中，所述点火过程中，点火温度为1100±50℃，点火负压4kPa～6kPa，点火时间为1.5min～2.5min。
上述的方法，优选的，所述S3步骤中，在所述烧结过程中，烧结高温带温度为1300℃～1450℃，烧结时间为20min～25min，烧结负压为9kPa～12kPa。
上述的方法，优选的，所述S4步骤中，采用颚式破碎机将所述低品位废弃块矿破碎，采用矿用振动筛进行筛分。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明提供了一种以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法，红土镍矿烧结铺底料通常需要粒度10mm～16mm的成品烧结矿来做铺底料，但红土镍矿烧结的成品率很低，如果还从成品中分出一部分来做铺底料，成品烧结矿就会更少，烧结机产量会更低，所以目前绝大多数红土镍矿烧结生产线不用铺底料，导致台车篦条烧毁，烧结烟气中粉尘浓度十分高的问题针对红土镍矿烧结铺底料选择困难及红土镍矿烧结水分高易形成过湿带导致烧结料层透气性差的特点，开发出利用低品位废弃块矿作红土镍矿烧结铺底料，降低烧结料层底部的过湿现象，改善烧结料层透气性，保护台车篦条及减少烧结烟气含尘量的关键技术。相比于背景技术中提到的CN201510137672.1的小球、CN01145342.7的褐铁矿，对改善烧结料层透气性效果更佳。同时，本发明的方法改善烧结料层气流分布，在保证烧结台车顺行的前提下，提高烧结产量，有效利用低品位废弃块矿。
（2）本发明提供了一种以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法，针对红土镍矿资源开采利用中的低品位废弃红土镍矿块矿难以利用及浪费镍资源，本发明所述铺底料取自废弃块矿，成本低，可以充分回收镍金属，经济效益高，具有很好的发展前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。其中，红土镍矿的铁品位44%～50%，镍含量0.8%～1.4%。
实施例1
一种本发明的以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法，参见图1，包括以下步骤：
（1）废弃块矿预处理：将镍品位1.0%，铁品位18%的低品位废弃块矿采用颚式破碎机破碎，分别用矿用振动筛筛分出粒径为10～16mm的颗粒作为烧结铺底料；粒径小于10mm的颗粒与红土镍矿粉混合，作为红土镍矿粉原料。
（2）配料：将55wt%的含镍品位1.4%的红土镍矿、30wt%的返矿粉、7.5wt%无烟煤、7.5wt%的生石灰混合，得到混合料。
（3）混合制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速25r·min-1，充填率15%，制粒时间5min，得到水分为17.0%的烧结料，烧结料中粒度大于0.5mm为96 wt%，粒径大于1mm的颗粒为85 wt%。
（4）点火：将步骤（1）中粒径为10～16mm的低品位废弃块矿铺在烧结机底部，铺底料厚度18mm（算入烧结配料计算，占烧结料的3%），将步骤（3）的烧结料铺在低品位废弃块矿上，其中烧结料的料层高度为680mm。控制点火负压为5kPa，点火温度为1100℃，点火时间为2.5min，进行点火。
（5）烧结：烧结负压10kPa，烧结料层最高温度1350℃，烧结时间21.5min得到烧结矿。
（6）冷却、破碎、筛分：将烧结矿冷却（冷却负压5kPa，冷却时间5min）后，烧结矿破碎和筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度46.67%，成品率63.49%，利用系数1.09t·m-2·h-1，固体燃耗138.20 Kg/t。
实施例2
一种本发明的以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法，包括以下步骤：
（1）废弃块矿预处理：将镍品位0.8%，铁品位18%低品位废弃块矿采用颚式破碎机破碎，分别用矿用振动筛筛分出粒径为10～16mm的颗粒作为烧结铺底料；粒径小于10mm的颗粒与红土镍矿粉混合，作为红土镍矿粉原料。
（2）配料：将53.5wt%的含镍品位1.4%的红土镍矿、30wt%的返矿粉、7.5wt%无烟煤、9wt%的生石灰混合，得到混合料。
（3）混合制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分位为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速26r·min-1，充填率18%，制粒时间5min，得到水分为17.0%的烧结料，烧结料中粒度大于0.5mm为95 wt%，粒径大于1mm的颗粒为90 wt%。
（4）点火：将步骤（1）中粒径为10～16mm的低品位废弃块矿铺在烧结机底部，铺底料厚度26mm（算入烧结配料计算，占烧结料的5%），将步骤（3）的烧结料铺在低品位废弃块矿上，烧结料的料层高度为750mm。控制点火负压为6kPa，点火温度为1150℃，点火时间为2.5min，进行点火。
（5）烧结：烧结负压10kPa，烧结料层最高温度1400℃，烧结时间23min得到烧结矿。
（6）冷却、破碎、筛分：将烧结矿冷却（冷却负压5kPa，冷却时间5min）后，破碎和筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度48.27%，成品率66.29%，利用系数1.08t·m-2·h-1，固体燃耗129.07Kg/t。
实施例3
一种本发明的以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法，包括以下步骤：
（1）废弃块矿预处理：将镍品位1.2%，铁品位16%低品位废弃块矿采用颚式破碎机破碎，分别用矿用振动筛筛分出粒径为10～16mm的颗粒作为烧结铺底料；粒径小于10mm的颗粒与红土镍矿粉混合，作为红土镍矿粉原料。
（2）配料：将51.5wt%的含镍品位1.4%的低品位红土镍矿、30wt%的返矿粉、8.5wt%无烟煤、10wt%的生石灰混合，得到混合料。
（3）混合制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分位为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速25r·min-1，充填率15%，制粒时间5min，得到水分为16.5.0%的烧结料，烧结料中粒度大于0.5mm为97 wt%，粒径大于1mm的颗粒为88wt%。
（4）点火：将步骤（1）中粒径为10～16mm的低品位废弃块矿铺在烧结机底部，铺底料厚度30mm（算入烧结配料计算，占烧结料的6.5%），将步骤（3）的烧结料铺在低品位废弃块矿上，烧结料的料层高度为780mm。控制点火负压为6kPa，点火温度为1150℃，点火时间为2.5min，进行点火。
（5）烧结：烧结负压12kPa，烧结料层最高温度1450℃，烧结时间22min得到烧结矿。
（6）冷却、破碎、筛分：将烧结矿冷却（冷却负压5kPa，冷却时间5min）后，破碎和筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度50.53%，成品率67.22%，利用系数1.10t·m-2·h-1，固体燃耗126.97Kg/t。
实施例4
一种本发明的以废弃块矿作为红土镍矿烧结铺底料的方法，包括以下步骤：
（1）废弃块矿预处理：将镍品位1.2%，铁品位16%的低品位废弃块矿采用颚式破碎机破碎，分别用矿用振动筛筛分出粒径为10～16mm的颗粒作为烧结铺底料；粒径小于10mm的颗粒与红土镍矿粉混合，作为红土镍矿粉原料。
（2）配料：将51.5wt%的含镍品位1.4%的低品位红土镍矿、30wt%的返矿粉、8.5wt%无烟煤、10wt%的生石灰混合，得到混合料。
（3）混合制粒：在混合料中加入水，调节混合料的水分位为17.0%。在圆筒混合机中混合，控制混合机转速25r·min-1，充填率15%，制粒时间5min，得到水分为16.5%的烧结料，烧结料中粒度大于0.5mm为97 wt%，粒径大于1mm的颗粒为88 wt%。
（4）点火：将步骤（1）中粒径为10～16mm的低品位废弃块矿铺在烧结机底部，铺底料厚度20mm（算入烧结配料计算，占烧结料的4%），将步骤（3）的烧结料铺在低品位废弃块矿上，烧结料的料层高度为780mm。控制点火负压为6kPa，点火温度为1150℃，点火时间为2.5min，进行点火。
（5）烧结：烧结负压12kPa，烧结料层最高温度1450℃，烧结时间25min得到烧结矿。
（6）冷却、破碎、筛分：将烧结矿冷却（冷却负压5kPa，冷却时间5min）后，破碎和筛分，得到+5mm的成品烧结矿和-5mm的返矿粉。
烧结矿转鼓强度49.33%，成品率63.23%，利用系数1.03t·m-2·h-1，固体燃耗135.29Kg/t。
对比例1
步骤（4）中，不铺低品位废弃块矿在烧结机底部，其余条件与实施例1一致。
烧结矿转鼓强度45.87%，成品率64.88%，利用系数0.97t·m-2·h-1，固体燃耗140.52Kg/t。
对比例2
步骤（4）中，将成品烧结矿代替低品位废弃矿铺在烧结机底部，其余条件与实施例1一致。
烧结矿转鼓强度48.67%，成品率56.86%，利用系数0.90t·m-2·h-1，固体燃耗 159.93Kg/t。
由上述实施例得到的数据可知：采用本发明的方法，烧结矿转鼓强度46.67～50.53%，成品率63.23～67.22%，利用系数1.03～1.10t·m-2·h-1，固体燃耗126.97～138.2Kg/t。与对比例1数据相比，在最优条件下（实施例3），烧结矿转鼓强度、成品率及利用系数提高幅度分别在10%、3%、13%以上，固体燃耗降低幅度大于9%，烧结性能明显改善。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。