一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，涉及鎳鐵冶煉【技術領域】，解決現有紅土鎳礦冶煉鎳鐵存在的鎳回收率低，而能耗相對較高的問題。步驟為：（1）將質量比為100:13-25:10-20的紅土鎳礦：添加劑：還原劑分別經干燥、破碎、篩選之后混合制得粒度30-50mm的球料；（2）將球料預熱后送入1150-1250℃的回轉窯進行高溫還原焙燒4-8h，得到還原焙砂；（3）將還原焙砂和熔煉助劑送入礦熱爐，在1500-1650℃條件下熔煉2-3h，即得成品鎳鐵合金。本發(fā)明方法將RKEF和直接還原結合起來，使用多種添加劑，回收率高，能耗低。
【專利說明】一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鎳鐵冶煉【技術領域】，具體涉及一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工
ο

【背景技術】
[0002]按地質成因劃分，鎳礦資源主要分為兩大類:硫化鎳礦和紅土鎳礦。國內鎳礦資源主要是硫化鎳礦，紅土鎳礦極少。隨著鎳價的攀升和經濟發(fā)展對金屬鎳的需求加大，原有硫化鎳礦資源已遠不能滿足市場需求，我國開始從印度尼西亞、菲律賓等東南亞國家大量進口紅土鎳礦，截至2010年底我國累計進口鎳礦(紅土鎳礦)2500萬噸，近年來仍在以每年20%以上的速度增長。
[0003]目前，國內外紅土鎳礦的處理方法主要有火法和濕法兩種冶煉工藝；其中火法冶煉因具有流程短，三廢排放量少，工藝成熟等特點，已成為紅土鎳礦冶煉的主要工藝。我國鎳鐵火法冶煉的主要工藝有高爐工藝、電爐工藝、回轉窯干燥預還原-電爐熔煉(RKEF)工藝、和回轉窯直接還原鎳鐵工藝。
[0004]回轉窯直接還原鎳鐵工藝，也稱大江山法，是由日本大江山冶煉廠最先提出，也是目前世界上唯一采用回轉窯直接還原紅土鎳礦的方法。日本大江山冶煉廠采用回轉窯高溫還原焙燒產出粒鐵，經磁選、跳汰富集產出含鎳大于20%的鎳鐵合金供生產不銹鋼，被公認為目前最為經濟的處理鎳紅土礦的方法。大江山法工藝流程為原礦經干燥、破碎、篩分處理后與熔劑、還原劑按比例混合制團，團礦經干燥和高溫還原焙燒，生成鎳鐵合金，合金與渣混合物再經過水淬、破碎篩分、選礦等處理，得到海綿粒狀鎳鐵產品。該工藝的最大優(yōu)點是流程短，能耗低，生產成本低，原因是該工藝能耗只有還原焙燒一個工序，且回轉窯焙燒過程可以使用廉價煤做燃料，大大降低了能源消耗。與回轉窯預還原-電爐熔煉工藝相比，大江山法的噸礦能耗降低50%以上。但該工藝也存在不足，熔煉在半熔化條件下進行，使得生產條件非?？量?，回轉窯溫度難于控制，生產過程中極易形成窯內結圈，限制了該工藝的推廣應用。
[0005]目前存在許多基于回轉窯直接還原生產鎳鐵方法，在生產過程的各個環(huán)節(jié)進行的工藝改進，但在實際應用方面仍然存在著諸多不足，限制了生產實踐中的推廣。這是因為目前主流使用的高鎳紅土礦品位一般在1.8-2.0%之間，產品品位在10-15%之間，而生產中金屬鎳的回收率是最重要的指標。由于在還原過程中物料并未完全熔化，以及還原劑與物料在回轉窯內行進過程中的分布比例很難維持穩(wěn)定等原因，回轉窯直接還原工藝鎳元素的回收率一般都在92%以下，尾渣中含鎳量約0.2% ;相比而言RKEF工藝可達到95%以上，生產過程控制理想時，尾渣可以達到0.1%以下。
[0006]為了解決現有技術存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種將RKEF和直接還原結合起來的鎳鐵冶煉工藝。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明是為了解決現有紅土鎳礦冶煉鎳鐵存在的鎳回收率低，而能耗相對較高的問題，而提供了一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術方案實現的:
一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，步驟為:
(1)將質量比為100:13-25:10-20的紅土鎳礦:添加劑:還原劑分別經干燥、破碎、篩選之后混合制得粒度為30-50mm的球料；
(2)將球料預熱后送入1150-1250°C的回轉窯進行高溫還原焙燒4_8h，得到還原焙砂；
(3)將還原焙砂和熔煉助劑送入礦熱爐，在1500-1650°C條件下熔煉2_3h，即得成品鎳鐵合金。
[0009]進一步地，所述的紅土鎳礦為鎳含量在1.5-2.5%，鐵含量在15-30%之間的紅土鎳礦。
[0010]步驟(1)所述的紅土鎳礦進行干燥、破碎后水分含量為10-15%，粒度彡5mm的量彡 80%ο
[0011]步驟(1)所述的添加劑由粘結劑、造渣劑、助溶劑組成，經干燥、破碎、篩選后水分< 10%，粒度< 5mm的量多95 ;其中所述的粘結劑為膨潤土，添加量為紅土鎳礦質量的3-5%，所述的助溶劑為石灰、或者石灰石，添加量為紅土鎳礦的5-10%，所述的助溶劑為氟化鈉、氟化鎂、或者螢石，添加量為紅土鎳礦的5-10% ;其中助溶劑氟化鎂、氟化鈉、或螢石，可以降低紅土鎳礦還原過程中鐵和鎳的還原溫度，在回轉窯內焙燒生成氟化氫等物質，可以促進還原礦物中鎳的還原和聚集，在焙燒過程中產生的氧化鎂與氧化鐵、二氧化硅等成分結合，提高焙砂中非金屬成分的熔點，減小了回轉窯結圈的風險。
[0012]步驟(1)所述的還原劑為煤質還原劑，包括煤粉、焦炭、除塵灰，其中除塵灰占的使用量不超過還原劑總質量的60% ;生產回收的除塵灰成分中紅土成分約占65%，殘煤約占30%，另外還還有少量的固態(tài)氟化物。
[0013]步驟(2)球料首先經預熱器預熱后再送入回轉窯，預熱器內部煙氣溫度約300-500°C，球料預熱時間為l_3h。
[0014]步驟(3)所述的熔煉助劑由任意比例的焦炭、石灰、螢石組成，添加量為還原焙砂質量的3-8%。
[0015]本發(fā)明生產工藝將RKEF和直接還原結合起來，使用多種添加劑，通過電爐熔融彌補回轉窯直接還原工藝回收率不高的缺點，而由于回轉窯直接還原環(huán)節(jié)鎳元素的富集已經達到一個很高的水平，與RKEF法相比，后續(xù)電爐熔融能耗相對較低。
[0016]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(1)通過電爐熔煉，鎳鐵中金屬鎳的品位在10%以上，使用高鎳高鐵礦時非金屬成分比例可以控制在3%以下，成品中硫、磷等有害物質含量極低，可以作為不銹鋼冶煉的原料直接使用；
(2)由于添加劑的使用，回轉窯內焙燒的溫度要求明顯降低，經典回轉窯直接還原焙燒制粒鐵工藝(如大江山法)需要將物料焙燒到約1350°C，溫度的降低使得回轉窯內結圈的風險降低，有利于長期生產；
(3)與現有的回轉窯直接還原焙燒制粒鐵工藝相比，后處理環(huán)節(jié)省略了焙砂水淬、冷卻、破碎、球磨、磁選等工藝步驟的同時，提高了鎳的回收率，在使用同等量紅土鎳礦原料的條件下，創(chuàng)造了更多的產品價值；
(4)與經典RKEF方法相比，產品耗電量明顯降低；本發(fā)明提高了回轉窯內的焙燒溫度，在此過程中作為燃燒升溫用的煤量增加，但鎳的還原效果明顯提升，將經過回轉窯直接還原環(huán)節(jié)之后得到的焙砂送入實驗室磨細磁選檢驗，無磁性尾渣中含鎳量可控制在0.15%以下，說明在此環(huán)節(jié)中鎳、鐵等金屬元素已經達到了很好的聚合程度，金屬物質與非金屬物質有明顯的分離，因此電爐熔煉環(huán)節(jié)只需消耗少量的電能。
[0017]綜上所述，本發(fā)明方法將RKEF和直接還原結合起來，使用多種添加劑，通過電爐熔融彌補回轉窯直接還原工藝回收率不高的缺點，而且后續(xù)電爐熔融能耗相對較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明生產工藝的流程圖。

【具體實施方式】
[0019]以下結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0020]實施例1
一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，步驟為:
(1)作為原料的紅土鎳礦含鎳1.76%，鐵21.7%，磨細至99% ( 5mm，烘干至水分12% ； 以紅土鎳礦重量為基準，添加劑加入膨潤土 3%、石灰石6%、螢石6%，烘干破碎后，水分為8%，粒度彡5mm占96% ；
還原劑為紅土鎳礦重量10%的焦炭，焦炭成分為固定碳80.6%，揮發(fā)分13.5%，灰分
5.9%，烘干破碎后，水分為10%，粒度< 5mm占96% ；
使用冷壓壓球機，制成直徑為30-50mm的球料；
(2)在溫度為300-400°C的預熱器內預熱2小時，進入1150-1200°C的回轉窯焙燒6小時，得到還原焙砂；
(3 )將還原焙砂和還原焙砂質量1 %的焦炭、1 %的石灰、1 %的螢石送入礦熱爐，在1500-1580°C條件下熔煉2.5h，即得成品鎳鐵合金。
[0021]制備流程如圖1所示。
[0022]測得鎳鐵合金中含鎳11.59%，含鐵84.37%，鎳金屬回收率為95.71%，爐渣含鎳0.13% ο
[0023]實施例2
一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，步驟為:
(1)作為原料的紅土鎳礦含鎳2.5%，鐵27%，磨細至95% ( 5mm，烘干至水分10% ；
以紅土鎳礦重量為基準，添加劑加入膨潤土 4%、石灰5%、氟化鈉10%，烘干破碎后，水分為10%，粒度彡5mm占95% ；
還原劑為紅土鎳礦重量15%，其中60%的焦炭、40%的除塵灰，烘干破碎后，水分為8%，粒度< 5_ 占 97% ；
使用冷壓壓球機，制成直徑為30-50mm的球料；
(2)在溫度為420-500°C的預熱器內預熱1小時，進入1190-1250°C的回轉窯焙燒4小時，得到還原焙砂； (3)將還原焙砂和還原焙砂質量1%的焦炭、2%的石灰、3%的螢石送入礦熱爐，在1600-1650°C條件下熔煉2h，即得成品鎳鐵合金。
[0024]測得鎳鐵合金中含鎳11.62%，含鐵84.36%，鎳金屬回收率為96.71%，爐渣含鎳0.09%ο
[0025]實施例3
一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，步驟為:
(1)作為原料的紅土鎳礦含鎳1.97%，鐵16.8%，磨細至96% ( 5mm，烘干至水分15% ；
以紅土鎳礦重量為基準，添加劑加入膨潤土 5%、石灰石10%、氟化鎂5%，烘干破碎后，水分為9%，粒度彡5mm占98% ；
還原劑為紅土鎳礦重量的20%，其中煤粉占40%、除塵灰占60%，烘干破碎后，水分為8%，粒度< 5mm占95% ；
使用冷壓壓球機，制成直徑為30-50mm的球料；
(2)在溫度為380-450°C的預熱器內預熱3小時，進入1150_1200°C的回轉窯焙燒8小時，得到還原焙砂；
(3)將還原焙砂和還原焙砂質量3%的焦炭、2%的石灰、3%的螢石送入礦熱爐，在1560-1610°C條件下熔煉3h，即得成品鎳鐵合金。
[0026]所得鎳鐵合金含鎳12.37%，含鐵86.25%，鎳金屬回收率為96.44%，爐渣含鎳
0.08%ο
【權利要求】
1.一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，其特征在于，步驟為: (1)將質量比為100:13-25:10-20的紅土鎳礦:添加劑:還原劑分別經干燥、破碎、篩選之后混合制得粒度為30-50mm的球料； (2)將球料預熱后送入1150-1250°C的回轉窯進行高溫還原焙燒4_8h，得到還原焙砂； (3)將還原焙砂和熔煉助劑送入礦熱爐，在1500-1650°C條件下熔煉2_3h，即得成品鎳鐵合金。
2.根據權利要求1所述的一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，其特征在于，所述的紅土鎳礦為鎳含量在1.5-2.5%，鐵含量在15-30%之間的紅土鎳礦。
3.根據權利要求1或2所述的一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，其特征在于，步驟(I)所述的紅土鎳礦進行干燥、破碎后水分含量為10-15%，粒度< 5mm的量多80%。
4.根據權利要求1或2所述的一種使用紅土镲礦冶煉镲鐵的生產工藝，其特征在于，步驟(I)所述的添加劑由粘結劑、造渣劑、助溶劑組成，經干燥、破碎、篩選后水分< 10%，粒度(5mm的量多95 ;其中所述的粘結劑為膨潤土，添加量為紅土鎳礦質量的3_5%，所述的助溶劑為石灰、或者石灰石，添加量為紅土鎳礦的5-10%，所述的助溶劑為氟化鈉、氟化鎂、或者螢石，添加量為紅土鎳礦的5-10%。
5.根據權利要求1或2所述的一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，其特征在于，步驟(I)所述的還原劑為煤質還原劑，包括煤粉、焦炭、除塵灰，其中除塵灰占的使用量不超過還原劑總質量的60%。
6.根據權利要求1或2所述的一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，其特征在于，步驟(2)球料首先經預熱器預熱后再送入回轉窯，預熱器內部煙氣溫度約300-500°C，球料預熱時間為l_3h。
7.根據權利要求1或2所述的一種使用紅土鎳礦冶煉鎳鐵的生產工藝，其特征在于，步驟(3)所述的熔煉助劑由任意比例的焦炭、石灰、螢石組成，添加量為還原焙砂質量的3-8% ο
【文檔編號】C22B1/02GK104451148SQ201410705659
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】王浩, 常彥鑫, 霍磊 申請人:偏關縣晉電化工有限責任公司