專利名稱：一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬有色冶金領(lǐng)域，涉及一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金新方法。
背景技術(shù)：
目前，世界70%的鎳是從硫化礦中提取的，而全球鎳資源約72%賦存于氧化礦中。隨著硫化鎳礦的開采，全球的硫化鎳礦資源逐漸減少，氧化鎳礦(紅土鎳礦)的經(jīng)濟(jì)高效利用越來越受到人們的重視。近年來，我國鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，尤其是不銹鋼產(chǎn)業(yè)的迅速增長，造成了對(duì)鎳的需求激增，鎳的供應(yīng)將嚴(yán)重短缺，因而需要大量進(jìn)口，進(jìn)口依存度將超過70%以上。為滿足不銹鋼生產(chǎn)的要求，從紅土鎳礦直接制取鎳鐵合金的火法冶煉工藝將是利用紅土鎳礦資源的一個(gè)重要方向。目前利用紅土鎳礦直接生產(chǎn)鎳鐵的工藝主要有(1)電爐熔煉生產(chǎn)鎳鐵能耗高， 生產(chǎn)成本過高；( 鼓風(fēng)爐熔煉生產(chǎn)鎳鐵對(duì)礦石適應(yīng)性差，對(duì)鎂含量有較嚴(yán)格的要求，另外也不能處理粉礦，對(duì)入爐爐料也有嚴(yán)格要求；(3)高爐冶煉鎳鐵，其特點(diǎn)是產(chǎn)能大，但是投資巨大，生產(chǎn)成本高，且對(duì)高爐損傷嚴(yán)重；(4)還原焙燒-選礦工藝生產(chǎn)鎳鐵該工藝雖然已經(jīng)成功用于工業(yè)化生產(chǎn)，但工藝技術(shù)不成熟。另外，上述冶煉工藝對(duì)紅土鎳礦的品位要求較高，很難處理復(fù)雜低品位的紅土鎳礦。因此，開發(fā)出一種新的工藝及相關(guān)技術(shù)，充分利用現(xiàn)有的紅土鎳礦來生產(chǎn)鎳鐵，以滿足不銹鋼生產(chǎn)的需求，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)紅土鎳礦造锍熔煉所得低鎳锍，經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉得到高鎳锍，此工藝過程容易產(chǎn)生煙氣污染，同時(shí)吹煉過程造成了鐵資源的大量浪費(fèi)，能耗高。紅土鎳礦還原造锍熔煉所得低鎳锍雖鎳含量低，但金屬化程度很高，大部分鎳以鎳鐵合金形式存在，部分鎳以固溶體的形式與磁黃鐵礦共存。采用高溫緩冷-分選工藝處理低鎳锍，獲得鎳鐵合金和含鎳磁黃鐵礦(返回做硫化劑)，不僅可以充分利用鐵資源，而且體系中大部分硫能夠循環(huán)利用， 很大程度減輕了 SO2煙氣的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述冶煉方法中存在的不足，提供一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金新方法，該工藝具有流程簡單、對(duì)原料適應(yīng)強(qiáng)、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，利用該工藝可以生產(chǎn)高品位的鎳鐵合金，以緩解不銹鋼生產(chǎn)的需求?！N紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法將紅土鎳礦破碎，與硫化劑、還原劑及添加劑混合后，進(jìn)行還原造锍熔煉，得到低鎳锍；低鎳锍經(jīng)緩冷、分選，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦；粗鎳鐵進(jìn)行熔融苛性堿預(yù)脫硫和還原熔煉深度脫硫，得到鎳鐵合金。所述的紅土鎳礦按重量百分比含鎳0. 8 % 3 %，含鐵10 % 50 %，并破碎至粒度為-50目不低于70%。所述硫化劑為黃鐵礦、硫磺、石膏中的一種或幾種與含鎳磁黃鐵礦的混合物，用量按質(zhì)量百分比為紅土鎳礦的10% 30%。
所述還原劑可以為冶金焦炭、煤或木炭中的一種或幾種，加入量按質(zhì)量百分比為紅土鎳礦的10% 25%。所述添加劑為石灰石、氧化鐵、螢石、二氧化硅中的一種或幾種，用量按質(zhì)量百分比為紅土鎳礦的10% 15%。所述紅土鎳礦還原造锍熔煉的溫度為1300°C 1500°C，造锍保溫時(shí)間為1 4小時(shí)，所得低鎳锍進(jìn)行緩冷，緩冷時(shí)間為20 40小時(shí)。緩冷后的低鎳锍經(jīng)過破碎磨細(xì)至-0.074mm不低于80%，然后配成質(zhì)量濃度為 20 % 35 %的礦漿，經(jīng)磁選、篩分，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦。所述的粗鎳鐵熔融苛性堿預(yù)脫硫所用試劑為NaOH、KOH、NaCl, KCl中的一種或幾種，用量為理論量的1 4倍，脫硫溫度為350°C 600°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 4小時(shí)。熔融苛性堿預(yù)脫硫后的粗鎳鐵進(jìn)行還原熔煉深度脫硫的溫度為1450°C 1500°C，脫硫時(shí)間1 3小時(shí)，所用脫硫渣型為37% CaO-35% SiO2-IO% MgO-18% Al2O30緩冷-分選所得含鎳磁黃鐵礦作為硫化劑，返回紅土鎳礦的還原造锍熔煉工藝生產(chǎn)低鎳锍。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明選用資源豐富的紅土鎳礦來直接生產(chǎn)鎳鐵合金， 原料來源廣泛；二、本發(fā)明采用紅土鎳礦鎳锍工藝直接生產(chǎn)鎳鐵合金，避免了傳統(tǒng)低鎳锍后續(xù)處理產(chǎn)生的二氧化硫煙氣的污染和鐵資源的浪費(fèi)，充分利用了資源；三、利用本發(fā)明的工藝，可以處理低品位復(fù)雜紅土鎳礦，對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，鎳回收率高；四、利用本發(fā)明生產(chǎn)的鎳鐵合金鎳品位高，并且可以根據(jù)需要，調(diào)整工藝條件，生產(chǎn)不同鎳品位的鎳鐵合金，四、本發(fā)明工藝易于控制、流程簡單、能耗低、環(huán)保無污染、生產(chǎn)成本低。


圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。實(shí)施例1將紅土鎳礦(鎳品位0.92%、鐵品位40. 62%)細(xì)磨至粒度為_50目占70%以上， 加紅土鎳礦重量百分比的10%硫化劑(鎳磁黃鐵礦返料、黃鐵礦)、10%的碳粉、10%的添加劑(CaO、CaF, MgO)，在1350°C進(jìn)行還原造锍熔煉，造锍保溫時(shí)間為3小時(shí)；隨后熔體直接進(jìn)行高溫緩冷，緩冷時(shí)間為20小時(shí)，將緩冷后的低鎳锍破碎磨細(xì)至-200目占80%以上， 然后配成濃度為20%的礦漿，進(jìn)行篩分、磁選，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦；粗鎳鐵采用 NaOH+NaCl體系進(jìn)行熔融苛性堿預(yù)脫硫，用量為理論量的4倍，脫硫溫度400°C，反應(yīng)時(shí)間為 1. 5小時(shí)；預(yù)脫硫后的粗鎳鐵采用37% CaO-35% SiO2-IO% MgO-18% Al2O3體系進(jìn)行還原熔煉深度脫硫，脫硫溫度為1475°C，脫硫時(shí)間1. 5小時(shí)，得到的鎳鐵合金鎳品位為31.沈％，硫含量為0.01% ；過程鎳回收率為90.對(duì)％。實(shí)施例2將紅土鎳礦(鎳品位1. 23%、鐵品位35. 53% )細(xì)磨至粒度為_50目占70%以上， 加紅土鎳礦重量百分比的15%硫化劑(鎳磁黃鐵礦返料、石膏)、15%的碳粉、12%的添加劑(CaO、Fe2O3> CaF)，在1400°C進(jìn)行還原造锍熔煉，造锍保溫時(shí)間為2. 5小時(shí)；隨后熔體直接進(jìn)行高溫緩冷，緩冷時(shí)間為35小時(shí)，將緩冷后的低鎳锍破碎磨細(xì)至-200目占80%以上， 然后配成濃度為25%的礦漿，進(jìn)行篩分、磁選，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦；粗鎳鐵采用 NaOH+NaCl+KOH體系進(jìn)行熔融苛性堿預(yù)脫硫，用量為理論量的2倍，脫硫溫度350°C，反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)；預(yù)脫硫后的粗鎳鐵采用37% CaO-35% SiO2-IO% Mg0_18% Al2O3體系進(jìn)行還原熔煉深度脫硫，脫硫溫度為1450°C，脫硫時(shí)間2. 5小時(shí)，得到的鎳鐵合金鎳品位為31. 92%, 硫含量為0. 008%，鎳回收率為91. 2%。實(shí)施例3將紅土鎳礦(鎳品位1. 79%、鐵品位四.3% )細(xì)磨至粒度為-50目占70%以上， 加紅土鎳礦重量百分比的20%硫化劑(鎳磁黃鐵礦返料、硫磺)、20%的碳粉、12%的添加劑(CaO、Fe2O3> CaF)，在1450°C進(jìn)行還原造锍熔煉，造锍保溫時(shí)間為3小時(shí)；隨后熔體直接進(jìn)行高溫緩冷，緩冷時(shí)間為40小時(shí)，將緩冷后的低鎳锍破碎磨細(xì)至-200目占80%以上，然后配成濃度為30%的礦漿，進(jìn)行篩分、磁選，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦；粗鎳鐵合金采用 NaOH+NaCl體系進(jìn)行熔融苛性堿預(yù)脫硫，用量為理論量的1. 5倍，脫硫溫度600°C，反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)；預(yù)脫硫后的粗鎳鐵采用37% CaO-35% SiO2-IO% Mg0-18% Al2O3體系進(jìn)行還原熔煉深度脫硫，脫硫溫度為1475°C，脫硫時(shí)間2小時(shí)，得到的鎳鐵合金鎳品位為35. 31 %，硫含量為0.012%，鎳回收率為92. 16%。實(shí)施例4將紅土鎳礦(鎳品位2. 23%、鐵品位17. 46% )細(xì)磨至粒度為_50目占70%以上， 加紅土鎳礦重量百分比的25%硫化劑(鎳磁黃鐵礦返料、黃鐵礦)、20%的碳粉、15%的添加劑(CaO、Fe2O3> CaF)，在1475°C進(jìn)行還原造锍熔煉，造锍保溫時(shí)間為1小時(shí)；隨后熔體直接進(jìn)行高溫緩冷，緩冷時(shí)間為40小時(shí)，將緩冷后的低鎳锍破碎磨細(xì)至-200目占80%以上， 然后配成濃度為35%的礦漿，進(jìn)行篩分、磁選，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦；粗鎳鐵合金采用NaOH+KOH+NaCl+KCl體系進(jìn)行熔融苛性堿預(yù)脫硫，用量為理論量的3倍，脫硫溫度450°C， 反應(yīng)時(shí)間為1小時(shí)；預(yù)脫硫后的粗鎳鐵采用37% CaO-35% SiO2-IO% Mg0-18% Al2O3體系進(jìn)行還原熔煉深度脫硫，脫硫溫度為1475°C，脫硫時(shí)間1小時(shí)，得到的鎳鐵合金鎳品位為 32. 85%，硫含量為0. 011%，鎳回收率93. 12%。實(shí)施例5將紅土鎳礦(鎳品位2. 86%、鐵品位12. 34% )細(xì)磨至粒度為_50目占70%以上，加紅土鎳礦重量百分比的30%硫化劑(鎳磁黃鐵礦返料、石膏)、25%的碳粉、12%的添加劑(CaO、Fe2O3> CaF)，在1450°C進(jìn)行還原造锍熔煉，造锍保溫時(shí)間為4小時(shí)；隨后熔體直接進(jìn)行高溫緩冷，緩冷時(shí)間為35小時(shí)，將緩冷后的低鎳锍破碎磨細(xì)至-200目占80%以上， 然后配成濃度為30%的礦漿，進(jìn)行篩分、磁選，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦；粗鎳鐵合金采用NaOH+KOH+KCl體系進(jìn)行熔融苛性堿預(yù)脫硫，用量為理論量的2. 5倍，脫硫溫度550°C，反應(yīng)時(shí)間為2. 5小時(shí)；預(yù)脫硫后的粗鎳鐵采用37% CaO-35% SiO2-IO% Mg0-18% Al2O3體系進(jìn)行還原熔煉深度脫硫，脫硫溫度為1450°C，脫硫時(shí)間3小時(shí)，得到的鎳鐵合金鎳品位為 34. 93 %，硫含量為0. 009 %，鎳回收率95. 04 %。
權(quán)利要求
1.一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，將紅土鎳礦破碎，與硫化劑、還原劑及添加劑混合后，進(jìn)行還原造锍熔煉，得到低鎳锍；低鎳锍經(jīng)緩冷、分選，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦；粗鎳鐵進(jìn)行熔融苛性堿預(yù)脫硫和還原熔煉深度脫硫，得到鎳鐵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，所述的紅土鎳礦按重量百分比含鎳0. 8% 3%，含鐵10% 50%，并破碎至粒度為-50目不低于 70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，所述硫化劑為黃鐵礦、硫磺、石膏中的一種或幾種與含鎳磁黃鐵礦的混合物，用量按質(zhì)量百分比為紅土鎳礦的10% 30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，所述還原劑為冶金焦炭、煤或木炭中的一種或幾種，加入量按質(zhì)量百分比為紅土鎳礦的10% 25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，所述添加劑為石灰石、氧化鐵、螢石、二氧化硅中的一種或幾種，用量按質(zhì)量百分比為紅土鎳礦的 10% 15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，所述紅土鎳礦還原造锍熔煉的溫度為1300°C 1500°C，造锍保溫時(shí)間為1 4小時(shí)，所得低鎳锍進(jìn)行緩冷，緩冷時(shí)間為20 40小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，緩冷后的低鎳锍經(jīng)過破碎磨細(xì)至-0. 074mm不低于80%，然后配成質(zhì)量濃度為20% 35%的礦漿，經(jīng)磁選、篩分，得到粗鎳鐵和含鎳磁黃鐵礦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，所述的粗鎳鐵熔融苛性堿預(yù)脫硫所用試劑為Na0H、K0H、NaCl、KCl中的一種或幾種，用量為理論量的 1 4倍，脫硫溫度為350°C 600°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 4小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特征在于，熔融苛性堿預(yù)脫硫后的粗鎳鐵進(jìn)行還原熔煉深度脫硫的溫度為1450°C 1500°C，脫硫時(shí)間1 3 小時(shí)，所用脫硫渣型為 37% CaO-35% SiO2-IO% MgO-18% A1203。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金新方法，其特征在于緩冷-分選所得含鎳磁黃鐵礦作為硫化劑，返回紅土鎳礦的還原造锍熔煉工藝生產(chǎn)低鎳锍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金的方法。主要工藝包括紅土鎳礦還原造锍熔煉、低鎳锍高溫緩冷分選、粗鎳鐵脫硫，獲得合格鎳鐵合金，用于不銹鋼生產(chǎn)。采用鎳磁黃鐵礦返料及其他硫化物作為硫化劑，進(jìn)行紅土鎳礦還原造锍熔煉，得到低鎳锍；還原造锍熔煉所得低鎳锍含鎳13％～16％，含鐵53％～60％，含硫25％～30％；含鎳磁黃鐵礦含鎳8％～12％，含硫25％～35％；經(jīng)脫硫的鎳鐵合金含鎳30％～36％，含硫0.009％～0.012％；本發(fā)明工藝流程簡單，對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)，可處理鎳品位0.8％～3％的紅土鎳礦，總鎳回收率為90％～96％。
文檔編號(hào)C22C38/08GK102560240SQ20121004624
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者何利華, 劉旭恒, 孫偉, 張有新, 趙中偉, 陳星宇, 陳愛良 申請(qǐng)人:中南大學(xué)