專利名稱：紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中直接生產(chǎn)含鎳生鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，特別涉及一種紅土鎳礦直接生產(chǎn)含鎳生鐵的方法。
技術(shù)背景-
隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，不銹鋼在世界上已得到廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的鎳金屬主
要從硫化鎳礦中提取，但其資源已不能滿足社會(huì)的需要,迫使人們對(duì)占地球鎳資源約80% 的紅土鎳礦中提取金屬鎳。
目前世界上紅土鎳礦中提取金屬鎳的工藝有三種。即火法工藝、濕法工藝、火濕 法結(jié)合工藝。其中火法工藝主要為鼓風(fēng)爐和回轉(zhuǎn)窯-電爐熔煉。缺點(diǎn)是，爐外還原冶煉 鎳鐵工藝，不僅要求紅土鎳礦的品位要高，而且需要消耗大量的能源，對(duì)原料的硅鎂比 例也有要求。濕法工藝，即硫酸加壓浸出法，雖然目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但由于其采 用高壓條件操作，對(duì)設(shè)備、規(guī)模、投資、操作控制及礦石品位、氧化鎂等有較高的要求， 尤其在硫酸價(jià)格昂貴的今天，用酸浸法提取金屬鎳，不僅成本高，而且產(chǎn)生大量廢液， 可對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染?；饾穹ńY(jié)合工藝，主要是原礦還原焙燒一氨浸工藝，處理低品 位紅土鎳礦。但回收率低、成本高，已屬淘汰工藝。
上述工藝設(shè)備不僅投資大、能耗多，而且其生產(chǎn)出的鎳鐵品位也較低。目前國內(nèi)有 部分地區(qū)利用高爐冶煉鎳鐵合金，同樣存在投資大、加工成本高的缺點(diǎn)，并且還嚴(yán)重地 污染了環(huán)境。
在先申請(qǐng)(專利公開號(hào)200710034750.0)的中南大學(xué)發(fā)明的紅土鎳礦熔融還原制 取鎳鐵合金工藝，首先將紅土鎳礦中的氧化鎳和赤鐵礦預(yù)還原轉(zhuǎn)化為金屬鎳和金屬鐵或 四氧化三鐵，然后利用濕式磁選，使鎳鐵大幅度富集的同時(shí)，脈石及硫、磷等有害元素
被脫除，最后將預(yù)還原得到的鎳鐵精礦進(jìn)行熔融還原制備鎳鐵合金。其生產(chǎn)步驟為預(yù)
還原——磁選——熔融還原工藝生產(chǎn)，其工藝較復(fù)雜，加工成本較高，冶煉鎳鐵合金的 能耗高，而且煉出的鎳品位不高，經(jīng)濟(jì)效益較低，特別是紅土鎳礦入回轉(zhuǎn)窯還原前，粉 狀物還得干燥粉磨，再壓球烘干，投資設(shè)備大。
3在先申請(qǐng)(專利申請(qǐng)?zhí)?00610163831.6 )的昆明貴金屬研究所發(fā)明的不同類型 紅土鎳礦的還原——磨處理方法，其生產(chǎn)步驟是將紅土鎳礦破磨，加入炭質(zhì)原料、復(fù) 合添加劑混磨，用球蛋成型機(jī)制成球團(tuán)，然后干燥，采用回轉(zhuǎn)窯還原焙燒后，進(jìn)行粗破， 然后進(jìn)行濕法球磨后，采用搖床進(jìn)行重選，重選獲得的鎳鐵精礦采用3000-5000高斯的 磁選機(jī)進(jìn)行選別，便得到高品位的鎳鐵混合精礦。這種方法選出的鎳鐵精礦中鎳品位雖 然較高，但不是含鎳生鐵合金，其加工工藝較復(fù)雜、成本較高，紅土鎳礦還原仍然需要 干燥，粉磨到120目占90%，再造球烘干，設(shè)備投資仍然很大。
上述發(fā)明不但加工工藝復(fù)雜，而且設(shè)備較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，尤其是制壓成的球 團(tuán)，在窯內(nèi)不斷的翻滾跌落摩擦形成的礦粉和煤灰在受到爐氣的氧化作用下，使部分還 原的紅土鎳礦粉生成(Fe0)與煤灰中的(Si02)形成低熔點(diǎn)的硅酸鐵，產(chǎn)生高粘度液相粘 窯、形成窯皮長厚結(jié)圈，影響正常生產(chǎn)。另外，上述發(fā)明中使用的納鹽添加劑，在回轉(zhuǎn) 窯還原條件下易被還原呈蒸氣逸出料層，到低溫區(qū)冷凝沉積，與窯襯形成低熔點(diǎn)硅酸鹽 粘窯、形成窯皮長厚結(jié)圈。再則上述發(fā)明，紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中還原焙燒，經(jīng)粉磨、磁 選出的是鎳鐵精礦粉而不是含鎳生鐵合金，不能直接進(jìn)入電爐冶煉不銹鋼，還需要經(jīng)過 熔爐熔分才能冶煉成鎳鐵合金。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中直接生產(chǎn)含鎳生鐵的方法，它彌補(bǔ)了 目前在回轉(zhuǎn)窯中紅土鎳礦還原、冷卻、球磨、磁選鎳鐵精礦粉工藝上的缺陷，可得到含 鎳品位高的含鎳生鐵合金，取代熔爐冶煉鎳鐵合金技術(shù)。
本發(fā)明是一種紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中直接生產(chǎn)含鎳生鐵的方法，按以下步驟完成首 先在紅土鎳礦中加入干燥劑，攪拌混合均勻，使紅土鎳礦脫水干燥；然后把上述混合 料破碎，加入還原劑和粒鎳鐵聚集劑，混合均勻；再將上述混合均勻的料直接送入回轉(zhuǎn) 窯中進(jìn)行還原焙燒；鎳鐵氧化物還原成海綿鐵。當(dāng)回轉(zhuǎn)窯操作溫度提高到135(TC左右， 還原的海綿鐵，就大量滲碳，并融化成液體鎳鐵，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯停止轉(zhuǎn)動(dòng)，液體鎳鐵至窯頭 開口放出，最后流到模具中，冷卻后，即為含鎳生鐵合金。爐渣從窯頭排出水粹冷卻。
本發(fā)明節(jié)省了烘干紅土鎳礦的設(shè)備、粉磨設(shè)備、壓球設(shè)備和干燥球團(tuán)的設(shè)備，在同 等生產(chǎn)規(guī)模下，項(xiàng)目建設(shè)投資與現(xiàn)有相關(guān)工藝投資相比，不僅生產(chǎn)工藝減少，環(huán)境污染 也減少，從而使本發(fā)明生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的含鎳生鐵成本大幅度降低，同時(shí)解決了回轉(zhuǎn)窯久難克服的窯中結(jié)圈，影響正常生產(chǎn)的難題。
本發(fā)明只需在紅土鎳礦中加入干燥劑干燥，破碎后加入還原劑、粒鎳鐵聚集劑混合 均勻，即可進(jìn)行還原焙燒，還原焙燒后即可得到鎳回收率高、鎳品位高的含鎳生鐵。另 外，本發(fā)明對(duì)紅土鎳礦的化學(xué)成分和鎳的品位無過高要求，無論是氧化鎳礦還是硅酸鎳 礦都可用本發(fā)明的工藝生產(chǎn)出高品位含鎳生鐵，鎳的品位可達(dá)15 — 18%，回收率可達(dá) 90%以上。
本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡單、操作方便、生產(chǎn)流程短的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)約了冶煉鎳鐵合金的 能耗，成本低。本發(fā)明生產(chǎn)出的含鎳生鐵可直接作為電爐冶煉不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料。本發(fā) 明鎳的回收率高，特別是與回轉(zhuǎn)窯還原磁選鎳鐵精礦粉相比，省去了冶煉鎳鐵合金的成 本，經(jīng)濟(jì)效益可觀。本發(fā)明適用于各種品位和不同類型的紅土鎳礦還原，具有明顯的經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益。生產(chǎn)出的含鎳生鐵合金可直接作為冶煉不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料。本發(fā)明 適用于各種品位和不同類型的紅土鎳礦。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中直接生產(chǎn)含鎳生鐵的方法，按以下步驟完成 首先在紅土鎳礦(即原礦)中加入干燥劑，攪拌混合均勻。所述干燥劑為鈣質(zhì)生石灰或 鎂質(zhì)生石灰，使用生石灰作干燥劑，是起調(diào)整堿度的作用。干燥劑的用量為紅土鎳礦重
量的5 — 10%，加入的干燥劑使紅土鎳礦脫水干燥至濕度為含水重量8 — 10%。接著把 脫水干燥的混合料破碎成顆粒；顆粒大小最大為5mm。再加入還原劑和粒鎳鐵聚集劑， 混合均勻。所述還原劑為碳質(zhì)還原劑，采用煤粉或焦炭粉。碳質(zhì)還原劑的重量為原礦重 量的20 — 25%。所述粒鎳鐵聚集劑為顆粒狀的氟碳鈰、獨(dú)居石、硼鎂石和蛭石，粒鎳鐵 聚集劑的重量為原礦重量的3 — 9%,顆粒大小最大為5mm。其中氟碳鈰、獨(dú)居石、硼鎂 石、蛭石之間的重量比為4:1.5:1:1。粒鎳鐵聚集劑的作用是降低紅土鎳礦的還原溫度 和高溫下紅土鎳礦的液相粘度，確保紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中不會(huì)產(chǎn)生過粘的液相、粘窯及 形成窯皮長厚結(jié)圈，并且還提高了還原反應(yīng)速度，在選擇性還原紅土鎳礦的條件下使高 度彌散在FeO周圍的粒鎳鐵聚集起來，促進(jìn)粒鎳鐵晶體長大，聚集成大粒鎳鐵，在高溫 下滲碳形成鐵水，從而提高鎳品位和回收率。上述混合均勻的料不用粉磨、造球、烘干， 直接送入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行還原焙燒。還原焙燒的時(shí)間為3 — 5小時(shí)。鎳鐵氧化物經(jīng)還原成 海綿狀鎳鐵，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯中的還原溫度提高到1350 — 140CTC，還原的海綿鐵大量滲碳，并融化成液體鎳鐵，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯停止轉(zhuǎn)動(dòng)，液體鎳鐵至窯頭開口放出，最后流到模具中，冷 卻后，即為含鎳生鐵合金。其鎳的品位可達(dá)15 — 18%，回收率可達(dá)90%以上。(爐渣從 爐頭排出水粹冷卻)。 實(shí)施例1
將紅土鎳礦粉(Nil. 41%， Tfe8.8%)用5%重量的鈣質(zhì)生石灰拌勻干燥，破碎到顆 粒大小'5咖以下，加入原礦重量20%的碳質(zhì)還原劑和7%的粒鎳鐵聚集劑，混合均勻，直 接送入回轉(zhuǎn)窯還原焙燒，溫度控制在1350°C，還原時(shí)間為3小時(shí)，還原的液態(tài)含鎳生鐵， 當(dāng)回轉(zhuǎn)窯停止轉(zhuǎn)動(dòng)至窯頭開口放出，流到設(shè)置的凸圈容器內(nèi)積蓄鐵水定時(shí)放出到模具 中，冷卻后，即為含鎳生鐵合金。鎳品位可達(dá)到15.2%，鎳的回收率達(dá)到90. 1%。(爐渣 從爐頭排出水粹冷卻)。
實(shí)施例2
將紅土鎳礦(Nil. 68%， TFe 10.2%)用7%重量的鈣質(zhì)生石灰拌勻干燥，粉J卒到顆 粒大小5mm以下，加入原礦重量22%的碳質(zhì)還原劑，8%的粒鎳鐵聚集劑，混合均勻，直 接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯還原焙燒，溫度控制在138(TC,還原時(shí)間為4小時(shí)，還原成的液態(tài)含鎳生 鐵，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯停止轉(zhuǎn)動(dòng)至窯頭開口放出，流到設(shè)置的凸圈容器內(nèi)積蓄鐵水定時(shí)放出到模 具中，冷卻后，即為含鎳生鐵合金。鎳品位可達(dá)到17.6%，鎳的回收率達(dá)到90.5%。(爐 渣從爐頭排出水粹冷卻)。
實(shí)施例3
將紅土鎳礦(Nil. 76%， TFe 11.0%)用6%重量的鎂質(zhì)生石灰拌勻干燥，粉碎到顆 粒大小5mm以下，加入原礦重量25%的碳質(zhì)還原劑，6%的粒鎳鐵聚集劑，混合均勻，直 接進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯還原焙燒，溫度控制在140(TC，還原時(shí)間為3小時(shí)，還原的液態(tài)含鎳生鐵， 當(dāng)回轉(zhuǎn)窯停止轉(zhuǎn)動(dòng)至窯頭開口放出，流到設(shè)置的凸圏容器內(nèi)積蓄鐵水定時(shí)放出到模具 中，冷卻后，即為含鎳生鐵合金。鎳品位可達(dá)到18.0%，鎳的回收率達(dá)到92%。(爐渣從 爐頭排出水粹冷卻)。
權(quán)利要求
1、一種紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中直接生產(chǎn)含鎳生鐵的方法，按以下步驟完成首先在紅土鎳礦中加入干燥劑，攪拌混合均勻，使紅土鎳礦脫水干燥；然后把上述混合料破碎，加入還原劑和粒鎳鐵聚集劑，混合均勻；再將上述混合均勻的料直接送入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行還原焙燒；鎳鐵氧化物還原成海綿鐵；當(dāng)回轉(zhuǎn)窯操作溫度提高到一定溫度，還原的海綿鐵，就大量滲碳，并融化成液體鎳鐵，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯停止轉(zhuǎn)動(dòng)，液體鎳鐵至窯頭開口放出，最后流到模具中，冷卻后，即為含鎳生鐵合金。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述干燥劑為鈣質(zhì)生石灰或 鎂質(zhì)生石灰，干燥劑的用量為紅土鎳礦重量的5 — 10%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于脫水干燥后的混合料被破碎成顆粒；顆粒大小最大為5mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述還原劑為碳質(zhì)還原劑，采用煤粉、焦炭粉，碳質(zhì)還原劑的重量為所述紅土鎳礦重量的20—25%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述粒鎳鐵聚集劑為顆粒狀的氟碳鈰、獨(dú)居石、硼鎂石和蛭石，粒鎳鐵聚集劑的重量為所述紅土鎳礦重量的3—9%，顆粒大小最大為5皿，其中氟碳鈰、獨(dú)居石、硼鎂石、蛭石之間的重量 比為4:1.5:1:1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于回轉(zhuǎn)窖中的溫度控制在1350 一145(TC，還原焙燒的時(shí)間為3 — 5小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用紅土鎳礦在回轉(zhuǎn)窯中直接生產(chǎn)含鎳生鐵的方法，按以下步驟完成首先在紅土鎳礦中加入干燥劑，攪拌混合均勻脫水干燥；然后把上述混合料破碎，加入還原劑和粒鎳鐵聚集劑，混合均勻后送入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行還原焙燒；當(dāng)溫度提高到1350℃左右，還原的金屬鎳鐵大量滲碳，融化成液態(tài)生鐵，當(dāng)液態(tài)生鐵積累到一定數(shù)量后，回轉(zhuǎn)窯停止轉(zhuǎn)動(dòng)至窯頭開口放出，流到模具中，冷卻后，即為生鐵合金。爐渣從窯頭排出水粹冷卻。本發(fā)明生產(chǎn)簡單、操作方便、節(jié)約能耗，成本低、鎳的回收率高，生產(chǎn)出的含鎳生鐵合金可直接作為冶煉不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料。本發(fā)明適用于各種品位和不同類型的紅土鎳礦。
文檔編號(hào)C21B11/00GK101538626SQ20091013619
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者毛黎生 申請(qǐng)人:毛黎生