專(zhuān)利名稱(chēng)：一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑。
背景技術(shù)：
目前紅土鎳礦碳熱還原用添加劑有三類(lèi):第一類(lèi)碳質(zhì)還原劑，如煤粉，焦炭粉。利用其中所含碳去奪取礦中NiO的氧，使其還原成金屬；第二類(lèi)是粘結(jié)劑，主要是膨潤(rùn)土，它賦于團(tuán)塊濕強(qiáng)度、干強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，使團(tuán)塊在搬運(yùn)、入爐及高溫下不破碎不粉化；第三類(lèi)熔劑主要是石灰，它降低礦中脈石熔點(diǎn)，使其熔化形成爐渣與金屬分離。當(dāng)前這三類(lèi)添加劑均以單獨(dú)狀態(tài)應(yīng)用于紅土鎳礦的造塊中去，其缺陷是:1、只強(qiáng)調(diào)每類(lèi)添加劑的各自作用，未從相互協(xié)同作用上去考慮，不能充分發(fā)揮它們的功效，不但加入量大，而且效果也較差。對(duì)于每冶煉一噸鎳鐵產(chǎn)品，需10噸左右紅土鎳礦的情況而言，會(huì)造成較大的物料消耗和能源浪費(fèi)。效果較差，可從渣中殘Ni量來(lái)考核，即使在1650°C高溫電爐還原條件下，單獨(dú)加入三類(lèi)添加劑，渣中殘Ni量達(dá)0.15% 0.2% (質(zhì)量)，對(duì)于含Ni僅1.3% 1.8% (質(zhì)量)的紅土鎳礦而言，渣中損失的N·i達(dá)11% 15% (質(zhì)量)，是相當(dāng)可現(xiàn)的。我國(guó)所用紅土鎳礦幾乎全部依靠進(jìn)口，這種損失是不能容忍的。2、還原劑選用不盡合理。在紅土鎳礦的早期冶煉中，采用焦炭粉作還原劑，后來(lái)用無(wú)煙煤粉部分或全部取代焦炭粉。它們的主要成份是固定碳，而碳的還原作用主要發(fā)揮在高溫(> 1200°C )范圍內(nèi)，此時(shí)，鎳礦中的NiO和FeO均進(jìn)入快速還原狀態(tài)。會(huì)造成鎳鐵產(chǎn)品中的含F(xiàn)e量上升，Ni含量下降的不良后果。不符合紅土鎳礦冶煉中要求NiO在低溫充分還原，限制FeO的高溫還原原則。3、以膨潤(rùn)土作粘結(jié)劑的負(fù)作用。熔劑石灰的添加目的是與礦中過(guò)量Si02化合，形成熔點(diǎn)較低、粘度較低的渣液，促進(jìn)渣/金分離，獲得不含渣的金屬。可是膨潤(rùn)土的主要組成是Si02 [含量達(dá)60%(質(zhì)量) 70% (質(zhì)量)]，它以粘結(jié)劑形式加入，會(huì)使物料中Si02含量升高，與此同進(jìn)，必須同步增加石灰加入量，使物料總量加大，能耗上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供提供一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，解決了紅土鎳礦冶煉中還原鎳效果差、產(chǎn)量料的問(wèn)題，它具有用量少低、還原得到的鎳鐵效率高的優(yōu)點(diǎn)，具體技術(shù)方案如下:一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，其特征在于，包括:(I) 8 10份(質(zhì)量)煤炭腐植酸原粉加0.2 0.3份(質(zhì)量)NaOH和1.5 2.2份(質(zhì)量)水，攪拌0.5h進(jìn)行鈉化處理，與此同時(shí)，將10 14份(質(zhì)量)新鮮石灰加2.5份(質(zhì)量) 3份(質(zhì)量)水進(jìn)行消化處理形成漿體；(2)上述兩者混和調(diào)勻即可加入紅土鎳礦粉中，混勻壓塊，或密封存放備用。優(yōu)選地，步驟(I)中煤碳腐植酸原粉中含固定碳40% 50% (質(zhì)量)，揮發(fā)份40% 45% (質(zhì)量)，粒度100 160目。優(yōu)選地，步驟(I)新鮮石灰要求CaO >52% (質(zhì)量)S < 0.08 % (質(zhì)量)，P<0.02% (質(zhì)量)活性> 300,消化充分，不殘存顆粒物。優(yōu)選地，步驟⑵中壓塊尺寸為120*60*40mm，此種尺寸的壓塊用量少，效果好，鎳
回收率高。發(fā)明點(diǎn)原理:1、制備紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，實(shí)現(xiàn)了 NiO在較低溫下的充分還原，限制了FeO的還原。例如在采用含Nil.44% (質(zhì)量)紅土鎳礦條件下，獲得了含Nil2%-15%(質(zhì)量)的鎳鐵產(chǎn)品。為了獲得相同產(chǎn)品，采用現(xiàn)有三種單獨(dú)添加劑條件下，需用含Ni2.2 %(質(zhì)量)的鎳礦，兩種鎳礦中含Ni量相差達(dá)52%。紅土鎳礦碳熱還原用添加劑由煤炭腐植酸原粉、消石灰漿和少量NaOH配制而成，它集還原、粘劑和熔劑作用于一身。其中腐植酸原粉主要起還原劑作用，又起粘結(jié)作用。它由腐植酸、揮發(fā)份、固定碳和灰分組成。其中含C、H元素的揮發(fā)份與固定碳為還原劑。加熱至400°C以上，揮發(fā)份氣化成含H2和CH4氣體，它們均具還原能力，其中的H2是強(qiáng)還原劑，而且它在800°C以下的還原能力強(qiáng)于C，對(duì)于460°C就開(kāi)始還原的NiO，還原反應(yīng)為:H2+Ni0 — Ni+H2O, CH4+4NiO — 4Ni+2H20+C02。而對(duì)于 740°C 以上才能還原的 FeO 來(lái)說(shuō)，在800°C以下，幾乎不具還原作用，從而可實(shí)現(xiàn)紅土鎳礦中的NiO還原，同時(shí)限制FeO還原的目的。但是單靠揮發(fā)份是不夠的，尚需碳在高溫下的進(jìn)一步還原。因?yàn)橹挥性?340°C以上，紅土鎳礦熔化后，固定于礦物晶格中的Ni才能釋放出來(lái)，生成非晶質(zhì)NiO，此時(shí)C對(duì)它作進(jìn)一步的深度還原?？墒窃诟邷叵拢V中FeO亦處于快速還原狀態(tài)，部分FeO亦被還原，進(jìn)入產(chǎn)品鎳鐵中，這就是紅土鎳礦碳熱還原不能獲得純鎳，只能獲得鎳鐵原因。但只要控制添加劑中碳量，就可以達(dá)到NiO被充分`還原同時(shí)礦中FeO僅部分還原的目的。2、利用腐植酸原粉與消石灰漿共同作用，賦與團(tuán)塊良好強(qiáng)度，省去了現(xiàn)有的粘結(jié)齊U。腐植酸在稀NaOH水溶液中溶解，形成腐植酸鈉水溶液，它是具粘性的膠體(腐植酸納是型煤粘結(jié)劑主成分)，可賦與料塊濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度；在高溫下經(jīng)干鎦后，它可在礦物粉粒間形成結(jié)焦碳質(zhì)點(diǎn)，將它們連結(jié)一起，形成一定高溫強(qiáng)度。石灰中的CaO加水消化后，生成的Ca(OH)2漿，亦具一定粘性，可使礦粉壓塊形成。在加熱至600°C以上，脫水后重新生成活性較大的CaO，它與上述CH4還原NiO產(chǎn)物中CO2作用生成CaCO3(Ca0+C02 — CaCO3)，CaCO3的析出與結(jié)晶，亦將礦物粉粒連接在一起。由于腐植酸與消化石灰漿的共同作用，使團(tuán)塊具有足夠的強(qiáng)度，從而取消了現(xiàn)用專(zhuān)門(mén)粘結(jié)劑膨潤(rùn)土。3、發(fā)揮了 CaO的促進(jìn)還原作用:紅土鎳礦中主要含Ni礦物為含Ni的蛇紋石和含Ni滑石，它們是富鎂硅酸鹽礦，含40% (質(zhì)量)_50% (質(zhì)量)Si02。是由堿性的NiO、FeO、MgO與酸性的SiO2相結(jié)合的復(fù)雜氧化物礦。要將NiO還原成金屬Ni，首先是要將它從硅酸鹽中“解放”出來(lái)，第二步才讓它們與還原劑作用，得以還原。消化石灰0&(0!1)2，在600°C以上可脫水得Ca0，Ca(0H)2 — CaCHH2O丨，剛分解出的CaO具較高化學(xué)活性，并具有比NiO更具強(qiáng)堿性，因而，可奪取含Ni硅酸鹽中的SiO2生成硅酸鈣，從而將NiO釋放出來(lái)，促進(jìn)NiO的還原。而以現(xiàn)成的石灰作熔劑，由于早已燒成的CaO的活性消失，難參與上述反應(yīng)。另?yè)?jù)文獻(xiàn)介紹，在高溫下，石灰釋放出的非晶NiO，會(huì)與礦中自由SiO2化合，生成較穩(wěn)定的硅酸鎳，使Ni的還原率下降。因此，適量的腐植酸原粉與消石灰相配合，實(shí)現(xiàn)了較低溫度下的Ni的充分還原，使還原溫度由現(xiàn)有電爐中1650°C降至1400°C，并使Ni的還原率由< 90% (質(zhì)量)升至95% (質(zhì)量)以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):具有用量少、價(jià)格低、鎳回收率高的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本技術(shù)方案的實(shí)施。一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，包括:(I) 8 10份(質(zhì)量)煤炭腐植酸原粉加0.2 0.3份(質(zhì)量)NaOH和1.5 2.2份(質(zhì)量)水，攪拌0.5h進(jìn)行鈉化處理，其中煤碳腐植酸原粉中含固定碳40% 50% (質(zhì)量)，揮發(fā)份40% 45% (質(zhì)量)，粒度100 160目。與此同時(shí)，將10 14份(質(zhì)量)新鮮石灰加2.5份(質(zhì)量) 3份(質(zhì)量)水進(jìn)行消化處理形成漿體，新鮮石灰要求CaO >52% (質(zhì)量)S<0.08% (質(zhì)量)，Ρ< 0.02% (質(zhì)量)活性≥300，消化充分，不殘存顆粒物。(2)上述兩者混和調(diào)勻即可加入紅土鎳礦粉中，混勻壓塊，或密封存放備用，壓塊尺寸為 120*60*40mm。實(shí)施例一:紅土鎳礦成份(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))Nil.34%，F(xiàn)el0.8%，Mg030.03%，Si0241%粒度(0.5mm占90%,0.5mm 5mm占10%。配料(質(zhì)量份數(shù))紅土鎳礦粉100份，多功能添加劑22份，水3份。混勻壓塊，在電爐中1400°C X2h還原，冷后破碎磁選出鎳鐵10.4份，渣81份。經(jīng)化學(xué)分析，鎳鐵中含Nil2.3% (質(zhì)量)，渣中殘Ni0.072% (質(zhì)量)，Ni的回收率95%。實(shí)施例二:紅土鎳礦成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)):Nil.46%，F(xiàn)el0.2%，Mg039.5%，Si0242.6%。配料(質(zhì)量份數(shù)):紅土鎳礦100份，多功能添加劑23份，水2.5份?；靹驂簤K，在電爐中1400°C X2h還原，冷后破碎磁選出鎳鐵10.2份，渣80.5份。化學(xué)分析鎳鐵中含Ni 13.1% (質(zhì)量)，渣中殘Ni0.068%的(質(zhì)量)，Ni回收率96%。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，其特征在于，包括 (1)8 10份(質(zhì)量)煤炭腐植酸原粉加O. 2 O. 3份(質(zhì)量)NaOH和I. 5 2. 2份(質(zhì)量)水，攪拌O. 5h進(jìn)行鈉化處理，與此同時(shí)，將10 14份(質(zhì)量)新鮮石灰加2. 5份(質(zhì)量) 3份(質(zhì)量)水進(jìn)行消化處理形成漿體； (2)上述兩者混和調(diào)勻即可加入紅土鎳礦粉中，混勻壓塊，或密封存放備用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，其特征在于，步驟(I)中煤碳腐植酸原粉中含固定碳40% 50% (質(zhì)量)，揮發(fā)份40% 45% (質(zhì)量)，粒度100 160 目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，其特征在于，步驟(I)新鮮石灰要求CaO > 52% (質(zhì)量)S < O. 08% (質(zhì)量)，P < O. 02% (質(zhì)量)活性彡300，消化充分，不殘存顆粒物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，其特征在于，步驟(2)中壓塊尺寸為120*60*40mm。
全文摘要
一種紅土鎳礦碳熱還原用添加劑，包括(1)8～10份(質(zhì)量)煤炭腐植酸原粉加0.2～0.3份(質(zhì)量)NaOH和1.5～2.2份(質(zhì)量)水，攪拌0.5h進(jìn)行鈉化處理，與此同時(shí)，將10～14份(質(zhì)量)新鮮石灰加2.5份(質(zhì)量)～3份(質(zhì)量)水進(jìn)行消化處理形成漿體；(2)上述兩者混和調(diào)勻即可加入紅土鎳礦粉中，混勻壓塊，或密封存放備用；本發(fā)明具有用量少、價(jià)格低、鎳回收率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B5/10GK103255292SQ20131021424
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月22日
發(fā)明者彭鏡鑫, 許述海, 高少華 申請(qǐng)人:連云港騰翔金屬材料有限公司