專利名稱：紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可降低生產(chǎn)成本的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝。
背景技術(shù)：
隨著不銹鋼需求及產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，作為其主要原料之一的鎳金屬產(chǎn)業(yè)在近幾年也迅速崛起。鎳資源主要以硫化礦和氧化礦兩種形式存在，全球紅土氧化鎳礦(又稱紅土鎳礦、氧化鎳礦或紅土礦)儲量占鎳資源的72%左右，硫化礦占28%左右，因此紅土氧化鎳礦逐漸成為提取鎳金屬的主要原料。目前處理紅土氧化鎳礦的工藝方法主要有濕法冶金和火法冶金兩種，濕法冶金工藝主要有還原焙燒-氨浸工藝和加壓酸浸工藝，但濕法冶金由于其金屬回收率低，環(huán)境污染較為嚴(yán)重以及對設(shè)備、規(guī)模、投資、操作控制等有很高要求，因此難以普遍推廣?；鸱üに囍饕懈郀t生產(chǎn)工藝、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝、電爐還原熔煉生產(chǎn)工藝，但普遍存在高爐利用系數(shù)較低、回轉(zhuǎn)窯控制要求難以掌握、電爐能耗較高等缺點，并且都需要焦炭作為還原劑。目前綜合這幾種火法冶金工藝而推行的回轉(zhuǎn)窯-電爐冶煉(RKEF)流程應(yīng)用較為廣泛，但受到電力資源、焦炭資源以及運輸成本的限制，該工藝也只能在電力、焦炭、運輸條件相對便利的地域推廣應(yīng)用。因此，探索一種能替代焦炭作為還原劑、克服電能資源限制的新工藝就更為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可降低生產(chǎn)成本的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，包括如下步驟a、將紅土氧化鎳礦原礦、還原煤及熔劑經(jīng)細碎、配料、混合、造球后烘干制得干球；b、將干球送入轉(zhuǎn)底爐進行還原，出爐后的高溫熔塊經(jīng)水淬冷卻、破碎、磁選，得到珠鎳鐵合金及爐渣。其中，上述方法步驟a中，配料時控制三元渣型堿度(CaO+MgO) / SiO2在O. 7 I. I 之間，SiO2 / MgO 在 I. 8 3. 33 之間。其中，上述方法步驟b中，干球在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的還原溫度為1350 1500°C，還原時間為30 50分鐘。其中，上述方法步驟b中，磁選時磁選強度為1000 3000高斯。其中，上述方法所述紅土氧化鎳礦原礦、還原煤及熔劑的粒度均小于Imm ;所述熔劑為生石灰、石灰石、石英砂或螢石中的至少一種。其中，上述方法所述紅土氧化鎳礦原礦經(jīng)過篩分、破碎處理，使粒度小于100mm，再經(jīng)過200 350°C的烘干處理，處理后含水量為16 25% ;所述紅土氧化鎳礦原礦按重量計含鎳I. O 2. 5%，含鐵10 50%。其中，上述方法所述還原煤為褐煤、無煙煤或蘭炭粉中的至少一種。其中，上述方法步驟a中，造球采用圓盤成球機，造球時控制球團水分為18 22%。其中，上述方法步驟a中，烘干制得干球采用的烘干設(shè)備為鏈蓖機，烘干溫度為150 300。。。其中，上述方法所述轉(zhuǎn)底爐的供熱燃料為熱值大于1200kcal / Nm3的煤氣，制氣煤使用褐煤、煙煤或無煙煤中的至少一種。本發(fā)明的有益效果是現(xiàn)有技術(shù)主要采用電爐或高爐作為紅土氧化鎳礦的冶煉設(shè)備，需要保證冶煉時物料的透氣性，故需采用價格昂貴、粒度要求高的焦炭作為還原劑；本 發(fā)明采用轉(zhuǎn)底爐作為還原設(shè)備，由于鋪料厚度較薄可直接使用粒度小、廉價、資源分布廣泛的非焦煤為還原劑，通過細碎、配料、混合、造球、烘干、還原的工藝即可制得珠鎳鐵(珠鎳鐵為含鎳2 25%、含鐵70 95%、以及少量鉻、碳、硅、磷、硫等雜質(zhì)元素的珠狀合金產(chǎn)品)，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明采用煤氣為主要能源，克服了電能消耗巨大的制約，制氣煤來源廣泛，熱利用率高，可在電力資源缺乏的礦山地區(qū)建廠應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)工廠原料運輸成本較高的制約條件，進一步降低生產(chǎn)成本；本發(fā)明工藝簡單，易操作，易于投入規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用，制得的珠鎳鐵的鎳品位高，金屬回收率高、雜質(zhì)含量較低，是生產(chǎn)不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料。


圖I為本發(fā)明工藝的流程示意框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。本發(fā)明工藝，所涉及到的原料包括紅土氧化鎳礦，鎳品位I. O 2. 5%、鐵品位10 50% ;還原煤為褐煤、無煙煤、蘭炭粉中的至少一種；熔劑生石灰、石灰石、石英砂、螢石中的至少一種。如圖I所示，首先利用振動條篩對紅土氧化鎳礦原礦進行篩選，粒度要求小于100_，塊礦經(jīng)破碎與篩下小粒度礦一起利用皮帶運輸至干燥系統(tǒng)；采用干燥筒進行原礦烘干，烘干溫度200 350°C，出料水分要求16 25%，以保證物料既不起揚塵，又不會出現(xiàn)粘黏，同時部分塊礦經(jīng)高溫烘干出現(xiàn)自然碎裂，減少原礦細碎工作量。將烘干原礦與還原劑(還原煤)、熔劑等輔料分類進行細碎，粒度要求< 1_，然后按成分進行電子計量配料，配料要求三元渣型堿度((CaO+MgO) /Si02)控制在O. 7 I. 1，SiO2 / MgO在I. 8 3. 33之間(控制堿度的目的在于調(diào)整渣型)，配料后使用混料機混合均勻，混合時間5 10分鐘，混合料經(jīng)皮帶輸送至圓盤成球機進行成球，同時采用噴淋加水，使球團水分控制在18 22%。由于紅土氧化鎳礦自身具有良好的粘結(jié)性可避免使用粘結(jié)齊U，能有效節(jié)約成本。米用鏈蓖機對濕球團烘干，烘干溫度150 300°C,時間45 90分鐘，同時在鏈蓖機尾對物料進行輥篩(使用鏈蓖機進行烘干既能保證烘干效果，又最大限度減少球團碎裂)，篩下粉料返回造球工序重新利用，合格的干球團經(jīng)高溫輸送皮帶送至轉(zhuǎn)底爐。
球團在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)經(jīng)歷快速升溫、熔化、金屬氧化物直接還原、金屬離子聚集、冷卻等過程，時間30 50分鐘，爐內(nèi)高溫段溫度控制在1350 1500°C，保證物料熔化，以降低粘度，利于金屬離子聚集，形成珠鎳鐵合金。在出爐前經(jīng)歷冷卻階段使物料凝固，既可保護已形成的珠鎳鐵維持穩(wěn)定狀態(tài)，又能使物料降溫以減少對出料機械的熱沖擊，提高出料機械的使用壽命。轉(zhuǎn)底爐出爐后的高溫熔塊經(jīng)水淬冷卻，使其迅速降溫碎裂，部分珠鎳鐵合金與爐渣自然分離，對于包裹金屬顆粒的物料進行破碎，使珠鎳鐵充分暴露出來，然后進行磁選分離，磁選強度1000 3000高斯，利用珠鎳鐵與爐渣的的磁性差異選出含鎳2 25%、含鐵70 95%、以及少量鉻、碳、硅、磷、硫等雜質(zhì)元素的珠鎳鐵合金，作為優(yōu)質(zhì)的不銹鋼生產(chǎn)原料，此外粉狀爐渣可做建材原料綜合利用。轉(zhuǎn)底爐所用燃料為熱值大于1200kcal的潔凈煤氣，制氣煤選擇褐煤、無煙煤、煙煤等低熱值煤種中的一種或幾種。下面通過實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明，但并不因此將本發(fā)明的保護范圍限制在實施例之中。實施例一菲律賓紅土氧化鎳礦(編號I)成分NiL 106%, TFe 48. 14%, CaO 2. 66%, MgO
3.43%, Si028 . 42%，P O. 0037%，將原礦粗破至小于100mm，300°C下干燥至含水20%，再細碎至小于1mm，配料加入2%螢石、31%的無煙煤、加入生石灰調(diào)整堿度(CaO+MgO) / SiO2為O. 92，SiO2 / MgO在2. 4，然后混料10分鐘后進行造球，球團水分21%，濕球團在250°C下烘干80分鐘，烘干后進入轉(zhuǎn)底爐還原，爐內(nèi)高溫區(qū)1450°C，還原40分鐘，產(chǎn)品出爐后經(jīng)水淬、磁選，磁選強度2000高斯，得到珠鎳鐵合金產(chǎn)品，其成分為Ni 2. 35%, Fe 92%, Si O. 28%, P O. 014%,C I. 87%, S O. 504%，珠鎳鐵中Ni回收率達到94. 62%, Fe回收率達到84. 63%。實施例二印尼紅土氧化鎳礦(編號2)成分Ni I. 62%, TFe 12. 96%, CaO 3. 08%, MgO
17.53%, SiO2 46. 59%, P O. 0065%，將原礦粗破至小于100mm，250°C下干燥至含水21%，再細碎至小于1mm，配料加入2%螢石、10%的無煙煤、加入生石灰調(diào)整堿度(CaO+MgO) / SiO2S
O.74，SiO2 / MgO在2. 63，然后混料5分鐘后進行造球，球團水分22%，濕球團在300°C下烘干60分鐘，烘干后進入轉(zhuǎn)底爐還原，爐內(nèi)高溫區(qū)1420°C，還原40分鐘，產(chǎn)品出爐后經(jīng)水淬、磁選，磁選強度3000高斯，得到珠鎳鐵合金產(chǎn)品，其成分為Ni 23.57%，F(xiàn)e 73%，Si O. 20%,P O. 015%, C I. 71%, S O. 420%，珠鎳鐵中 Ni 回收率達到 90. 79%, Fe 回收率 33. 99%。實施例三印尼紅土氧化鎳礦(編號3)成分=Ni I. 94%, TFe 25. 36%, CaO 3. 22%, MgO 12. 8%,SiO2 38.89%，P O. 02%，將原礦粗破至小于100mm，300°C下干燥至含水19%，再細碎至小于1_，配料加入2%螢石、17%的無煙煤、加入生石灰調(diào)整堿度(CaO+MgO) / SiO2為0. 71，SiO2 / MgO在3. 03，然后混料8分鐘后進行造球，球團水分20%，濕球團在250°C下烘干60分鐘，烘干后進入轉(zhuǎn)底爐還原，爐內(nèi)高溫區(qū)1380°C，還原40分鐘，產(chǎn)品出爐后經(jīng)水淬、磁選，磁選強度3000高斯，得到珠鎳鐵合金產(chǎn)品，其成分為Ni 8. 57%, Fe 87%, Si 0. 25%, P 0.028%，C I. 08%, S 0. 643%，珠鎳鐵中Ni回收率達到90. 18%, Fe回收率69. 03%。實施例四
印尼紅土氧化鎳礦(編號4)成分Ni I. 534%, TFe 14. 4%, CaO 4. 21%, MgO18. 54%, SiO2 42. 51%, P O. 0035%,菲律賓紅土鎳礦 5 成分Ni I. 38%, TFe 28. 15%, CaOI. 26%, Mg017. 74%, SiO2 23. 44%, P O. 0038%,將兩種原礦粗破至小于 100mm，300°C下干燥至含水18%，再細碎至小于1mm，配料將礦4與礦5按質(zhì)量比5 5搭配，再加入2%螢石、14%的無煙煤、加入生石灰調(diào)整堿度(CaO+MgO) / SiO2S O. 93，SiO2 / MgO在L 82，然后混料10分鐘后進行造球，球團水分21%，濕球團在250°C下烘干60分鐘，烘干后進入轉(zhuǎn)底爐還原，爐內(nèi)高溫區(qū)1450°C，還原45分鐘，產(chǎn)品出爐后經(jīng)水淬、磁選，磁選強度3000高斯，得到珠鎳鐵合金產(chǎn)品，其成分為 Ni 8. 31%, Fe 86%, Si I. 03%, P O. 015%, C I. 85%, S O. 336%，珠鎳鐵中Ni回收率達到90. 89%, Fe回收率64. 97%。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)底爐作為還原設(shè)備，直接使用廉價、資源分布廣泛的非焦煤為還原齊U，采用煤氣為主要能源，生產(chǎn)成本低，可在電力資源缺乏 的礦山地區(qū)建廠應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)工廠原料運輸成本較高的制約條件，本發(fā)明工藝簡單，易操作，易于投入規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用，制得的珠鎳鐵的鎳品位高，金屬回收率高、雜質(zhì)含量較低，是生產(chǎn)不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料。
權(quán)利要求
1.紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于包括如下步驟 a、將紅土氧化鎳礦原礦、還原煤及熔劑經(jīng)細碎、配料、混合、造球后烘干制得干球； b、將干球送入轉(zhuǎn)底爐進行還原，出爐后的高溫熔塊經(jīng)水淬冷卻、破碎、磁選，得到珠鎳鐵合金及爐渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于步驟a中，配料時控制三元渣型堿度(CaO+MgO) / SiO2在O. 7 L I之間，SiO2 / MgO在I. 8 3. 33之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于步驟b中，干球在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的還原溫度為1350 1500°C，還原時間為30 50分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于步驟b中，磁選時磁選強度為1000 3000高斯。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于所述紅土氧化鎳礦原礦、還原煤及熔劑的粒度均小于Imm;所述熔劑為生石灰、石灰石、石英砂或螢石中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于所述紅土氧化鎳礦原礦經(jīng)過篩分、破碎處理，使粒度小于IOOmm，再經(jīng)過200 350°C的烘干處理，處理后含水量為16 25% ;所述紅土氧化鎳礦原礦按重量計含鎳L O 2. 5%，含鐵10 50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于所述還原煤為褐煤、無煙煤或蘭炭粉中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于步驟a中，造球采用圓盤成球機，造球時控制球團水分為18 22%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于步驟a中，烘干制得干球采用的烘干設(shè)備為鏈蓖機，烘干溫度為150 300。。。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，其特征在于所述轉(zhuǎn)底爐的供熱燃料為熱值大于1200kcal / Nm3的煤氣，制氣煤使用褐煤、煙煤或無煙煤中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可降低生產(chǎn)成本的紅土氧化鎳礦轉(zhuǎn)底爐煤基還原生產(chǎn)珠鎳鐵工藝，屬于鐵合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。該工藝包括如下步驟a、將紅土氧化鎳礦原礦、還原煤及熔劑經(jīng)細碎、配料、混合、造球后烘干制得干球；b、將干球送入轉(zhuǎn)底爐進行還原，出爐后的高溫熔塊經(jīng)水淬冷卻、破碎、磁選，得到珠鎳鐵合金及爐渣。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)底爐作為還原設(shè)備，直接使用廉價、資源分布廣泛的非焦煤為還原劑，采用煤氣為主要能源，生產(chǎn)成本低，可在電力資源缺乏的礦山地區(qū)建廠應(yīng)用，克服了傳統(tǒng)工廠原料運輸成本較高的制約條件，本發(fā)明工藝簡單，易操作，易于投入規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用，制得的珠鎳鐵的鎳品位高，金屬回收率高，是生產(chǎn)不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料。
文檔編號C22C33/00GK102912209SQ20121040172
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者王濤, 向花亮, 鄧小東, 鮑呈偉 申請人:四川金廣技術(shù)開發(fā)有限公司