高镁型红土镍矿还原制备镍铁产物的方法与流程

本发明涉及红土镍矿处理技术领域，具体而言，涉及一种高镁型红土镍矿还原制备镍铁产物的方法。

背景技术：

红土镍矿可根据其铁、镁元素含量，简单得分为高铁型红土镍矿(元素含量铁元素含量铁含量大于30％、氧化镁含量低于20％)和高镁型红土镍矿(元素含量氧化镁含量高于20％)。高铁型红土镍矿可采用高压酸浸等工艺处理，高镁型红土镍矿一般采用火法工艺进行处理，如回转窑-电炉工艺、直接还原-磁选生产镍铁工艺等。直接还原工艺由于其能耗相对较低，有很好的应用前景。但高镁型红土镍矿在直接还原过程中生成的镍铁颗粒长大不充分，还原后镍铁颗粒与焙烧渣磁选分离效果较差，需要添加相关助剂才能获得较好的效果。

专利cn107254563a中公开了一种强化中高镁型红土镍矿直接还原的复合添加剂及其应用，其采用的复合添加剂包括25wt％-35wt％脱硫石膏、20wt％-30wt％碳酸纳、10wt％-15wt％腐殖酸纳、10wt％-15wt％聚丙烯酷胺、5wt％-10wt％煤粉5wt％-10wt％氧化钙和1wt％-5wt％铁精粉。该复合添加剂可从高镁型中低品位红土镁矿中制取高镍精矿，可应用于高镁型红土镁矿直接还原。然而，该复合添加剂成分复杂，配制成本高。

基于上述原因，有必要提供一种新的高镁型红土镍矿还原制备镍铁产物的方法，以在有效分离镍铁颗粒的基础上，尽量简化工序，降低生产成本。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种高镁型红土镍矿还原制备镍铁产物的方法，以解决现有技术中采用直接还原法处理高镁型红土镍矿时存在的铁镍颗粒分离效果差、还原药剂成分复杂成本高、或者工序复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种高镁型红土镍矿还原制备镍铁产物的方法，其包括以下步骤：将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合，并进行还原焙烧，得到还原焙烧产物；将还原焙烧产物进行磨矿磁选，得到镍铁产物。

进一步地，含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣由以下方法制备而成：将含镍磁黄铁矿精矿粉在700～900℃的温度条件下氧化焙烧40～60min，得到含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣。

进一步地，高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣之间的重量比为100:(5～30)。

进一步地，将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合的步骤之前，方法还包括对高镁型红土镍矿进行干燥、破碎的步骤，优选将干燥后的高镁型红土镍矿破碎至粒径1mm以下。

进一步地，在将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合的步骤中，同时加入了还原剂和还原助剂；优选地，还原剂为煤粉；优选地，还原助剂为碳酸钠和/或氟化钙。

进一步地，高镁型红土镍矿、还原剂及还原助剂之间的重量比为100:(5～15):(5～15)。

进一步地，在将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合的步骤之后，向混合物料中加入粘结剂并进行压料成球，然后进行还原焙烧步骤；优选地，粘结剂为羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠、膨润土、糖浆、ca(oh)2中的至少两种；优选地，粘结剂的用量为混合物料重量的1～5％。

进一步地，还原焙烧步骤中的还原温度为1100～1300℃，还原时间为40～80min。

进一步地，磨矿磁选的步骤中，磨矿细度为0.074mm粒径以下的矿料占比为80～90％，磁场强度为800～1500oe。

进一步地，将氧化焙烧过程中产生的so2送入制酸工序。

本发明将含镍磁黄铁矿氧化焙烧产物作为高镁型红土镍矿直接还原工艺的添加剂，由于其可以在还原过程中快速生成微小镍铁颗粒，可促进高镁型红土镍矿在直接还原过程中镍铁颗粒的长大，从而改善了后续镍铁颗粒与焙烧渣的磁选分离效果。因此，本发明能够在保证高镁型红土镍矿直接还原过程中镍铁颗粒的分离效果的同时，降低磁选分离的难度，简化工序。且含镍磁黄铁矿氧化焙烧产物成本低，该方法能够充分利用含镍磁黄铁矿的镍、铁资源，达到含镍磁黄铁矿与高镁型红土镍矿协同高效利用的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种实施例的高镁型红土镍矿还原制备镍铁产物的方法的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中采用直接还原法处理高镁型红土镍矿时存在铁镍颗粒分离效果差、还原药剂成分复杂成本高、或者工序复杂的问题。

磁黄铁矿是一种常见的铁硫化物，在一些特定的成矿条件下，镍元素以类质同象的形式取代磁黄铁矿中的铁，从而形成含镍磁黄铁矿。该类矿物在铜镍硫化矿床中较为常见，若含镍磁黄铁矿不能与镍黄铁矿一起综合回收，则其经济价值较低，利用率不高。

而本发明发明人经长期试验研究，发现了含镍磁黄铁矿氧化焙烧产物的加入能够促进高镁型红土镍矿在直接还原过程中镍铁颗粒的长大。基于该原理，本发明提出了一种解决上述问题的高镁型红土镍矿还原制备镍铁产物的方法，如图1所示，其包括以下步骤：将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合，并进行还原焙烧，得到还原焙烧产物；将还原焙烧产物进行磨矿磁选，得到镍铁产物。

本发明将含镍磁黄铁矿氧化焙烧产物作为高镁型红土镍矿直接还原工艺的添加剂，由于其可以在还原过程中快速生成微小镍铁颗粒，可促进高镁型红土镍矿在直接还原过程中镍铁颗粒的长大，从而改善了后续镍铁颗粒与焙烧渣的磁选分离效果。因此，本发明能够在保证高镁型红土镍矿直接还原过程中镍铁颗粒的分离效果的同时，降低磁选分离的难度，简化工序。且含镍磁黄铁矿氧化焙烧产物成本低，该方法能够充分利用含镍磁黄铁矿的镍、铁资源，达到含镍磁黄铁矿与高镁型红土镍矿协同高效利用的目的。

在一种优选的实施方式中，含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣由以下方法制备而成：将含镍磁黄铁矿精矿粉在700～900℃的温度条件下氧化焙烧40～60min，得到含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣。经过该条件下的氧化焙烧，含镍磁黄铁矿由硫化物转化为氧化物，在后续的还原焙烧过程中容易被还原成为金属颗粒，为高镁型红土镍矿还原焙烧过程中镍铁颗粒的聚集长大提供有力条件。

为了使高镁型红土镍矿中的镍铁颗粒更好地长大，在一种优选的实施方式中，高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣之间的重量比为100:(5～30)。将二者的比例控制在上述范围内，能够更好地发挥二者相辅相成的作用，既能够进一步改善镍铁颗粒的分离，又能够尽量将含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣综合利用。更优选地，将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合的步骤之前，方法还包括对高镁型红土镍矿进行干燥、破碎的步骤，优选将干燥后的高镁型红土镍矿破碎至粒径1mm以下。经过上述干燥、破碎步骤，能够进一步改善还原焙烧的效率。

在一种优选的实施方式中，在将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合的步骤中，同时加入了还原剂和还原助剂；优选地，还原剂为煤粉(比如烟煤粉、褐煤粉等)；优选地，还原助剂为碳酸钠和/或氟化钙。加入上述还原助剂，有利于进一步提高还原焙烧效果，能够降低焙烧渣的熔点，在焙烧过程中形成少量液相，促进金属颗粒的迁移长大，便于后续的磨矿分离。更优选地，高镁型红土镍矿、还原剂及还原助剂之间的重量比为100:(5～15):(5～15)。

为了改善还原焙烧过程中的环境，减少粉尘污染，在一种优选的实施方式中，在将高镁型红土镍矿与含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣混合的步骤之后，向混合物料中加入粘结剂并进行压料成球，然后进行还原焙烧步骤；优选地，粘结剂为羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠、膨润土、糖浆、ca(oh)2中的至少两种。采用上述类型的粘结剂，能够更好地粘结混合物料中的各成分。优选地，粘结剂的用量为混合物料重量的1～5％。

在一种优选的实施方式中，还原焙烧步骤中的还原温度为1100～1300℃，还原时间为40～80min。在该条件下进行还原焙烧，高镁型红土镍矿的反应更充分，镍铁颗粒的长大、分离效果更好。

如前文所述，正因为本发明将含镍磁黄铁矿氧化焙烧产物作为高镁型红土镍矿直接还原工艺的添加剂，促进了镍铁颗粒的长大，从而能够改善后续镍铁颗粒与焙烧渣的磁选分离效果，因此，简化了磨矿磁选过程。当然，出于更充分分离镍铁颗粒和焙烧渣的目的，在一种优选的实施方式中，磨矿磁选的步骤中，磨矿细度为0.074mm粒径以下的矿料占比为80～90％，磁场强度为800～1500oe。

上述含镍磁黄铁矿精矿粉的氧化焙烧过程中产生了大量的so2，优选将氧化焙烧过程中产生的so2送入制酸工序。这样更有利于减少环境污染，并将so2资源化利用。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1：

某高镁型红土镍矿镍含量为1.34％、铁含量为16.02％、mgo含量为25.64％，某含镍磁黄铁矿精矿粉镍含量为1.32％、铁含量为54.15％。将含镍磁黄铁矿在750℃下氧化焙烧60min，得到氧化焙烧渣。

将高镁型红土镍矿进行干燥、破碎至粒径1mm以下，然后将红土镍矿、含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣、还原煤粉以及碳酸钠按照重量比100:20:10:10的比例混合，形成混合物料，然后向其中加入1％的羧甲基纤维素钠和腐殖酸钠(二者比例1:1)作为粘结剂，进行混匀压球。将球团在1200℃下焙烧50min，得到还原焙烧产物。

将还原焙烧产物磨至粒径0.074mm以下矿粒占85％，所得矿浆在1000oe的磁场强度下进行磁选，最终获得镍品位为8.01％、铁品位为80.23％的镍铁产品，镍总回收率为88.04％。

实施例2：

某高镁型红土镍矿镍含量为1.05％、铁含量为13.23％、mgo含量为26.78％，某含镍磁黄铁矿精矿粉镍含量为1.03％、铁含量为53.34％。将含镍磁黄铁矿在800℃下氧化焙烧50min，得到氧化焙烧渣。

将高镁型红土镍矿进行干燥、破碎至粒径1mm以下，然后将红土镍矿、含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣、还原煤粉以及碳酸钠按照重量比100:25:11:8的比例混合，形成混合物料，然后向其中加入2％的膨润土和氢氧化钙(二者比例为1:1)作为粘结剂，进行混匀压球。将球团在1250℃下焙烧60min，得到还原焙烧产物。

将还原焙烧产物磨至0.074mm以下矿粒占85％，所得矿浆在1250oe的磁场强度下进行磁选，最终获得镍品位为7.05％、铁品位为79.34％的镍铁产品，镍总回收率为87.32％。

实施例3：

某高镁型红土镍矿镍含量为1.23％、铁含量为11.56％、mgo含量为29.78％，某含镍磁黄铁矿精矿粉镍含量为0.98％、铁含量为55.45％。将含镍磁黄铁矿在800℃下氧化焙烧60min，得到氧化焙烧渣。

将高镁型红土镍矿进行干燥、破碎至粒径1mm以下，然后将红土镍矿、氧化焙烧渣、还原煤粉以及碳酸钠按照重量比100:20:13:12的比例混合，形成混合物料，然后向其中加入0.8％的羧甲基纤维素钠和1.5％的腐殖酸钠作为粘结剂，进行混匀压球。将球团在1250℃下焙烧70min，得到焙烧产物。

将焙烧产物磨至0.074mm以下矿粒占90％，所得矿浆在1150oe的磁场强度下进行磁选，最终获得镍品位为8.54％、铁品位为82.15％的镍铁产品，镍总回收率为85.25％。

实施例4

某高镁型红土镍矿镍含量为1.34％、铁含量为16.02％、mgo含量为25.64％，某含镍磁黄铁矿精矿粉镍含量为1.32％、铁含量为54.15％。将含镍磁黄铁矿在750℃下氧化焙烧60min，得到氧化焙烧渣。

将高镁型红土镍矿进行干燥、破碎至粒径1mm以下，然后将红土镍矿、含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣、还原煤粉以及碳酸钠按照重量比100:30:15:15的比例混合，形成混合物料，然后向其中加入1％的羧甲基纤维素钠和腐殖酸钠(二者重量比例1:1)作为粘结剂，进行混匀压球。将球团在1200℃下焙烧50min，得到还原焙烧产物。

将还原焙烧产物磨至粒径0.074mm以下矿粒占85％，所得矿浆在1000oe的磁场强度下进行磁选，最终获得镍品位为8.34％、铁品位为81.11％的镍铁产品，镍总回收率为89.45％。

实施例5

某高镁型红土镍矿镍含量为1.34％、铁含量为16.02％、mgo含量为25.64％，某含镍磁黄铁矿精矿粉镍含量为1.32％、铁含量为54.15％。将含镍磁黄铁矿在750℃下氧化焙烧60min，得到氧化焙烧渣。

将高镁型红土镍矿进行干燥、破碎至粒径1mm以下，然后将红土镍矿、含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣、还原煤粉以及氟化钙按照重量比100:5:5:5的比例混合，形成混合物料，然后向其中加入5％的羧甲基纤维素钠和腐殖酸钠(二者重量比例1:1)作为粘结剂，进行混匀压球。将球团在1200℃下焙烧50min，得到还原焙烧产物。

将还原焙烧产物磨至粒径0.074mm以下矿粒占85％，所得矿浆在1000oe的磁场强度下进行磁选，最终获得镍品位为7.90％、铁品位为80.11％的镍铁产品，镍总回收率为87.45％。

实施例6

某高镁型红土镍矿镍含量为1.34％、铁含量为16.02％、mgo含量为25.64％，某含镍磁黄铁矿精矿粉镍含量为1.32％、铁含量为54.15％。将含镍磁黄铁矿在750℃下氧化焙烧60min，得到氧化焙烧渣。

将高镁型红土镍矿进行干燥、破碎至粒径1mm以下，然后将红土镍矿、含镍磁黄铁矿氧化焙烧渣、还原煤粉以及碳酸钠按照重量比100:4:10:10的比例混合，形成混合物料，然后向其中加入5％的羧甲基纤维素钠和腐殖酸钠(二者重量比例1:1)作为粘结剂，进行混匀压球。将球团在1200℃下焙烧50min，得到还原焙烧产物。

将还原焙烧产物磨至粒径0.074mm以下矿粒占85％，所得矿浆在1000oe的磁场强度下进行磁选，最终获得镍品位为7.45％、铁品位为78.34％的镍铁产品，镍总回收率为86.56％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。