高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒方法，包括：原料預處理以及焙燒兩大步驟，其中，原料預處理為將破碎后的礦石、還原煤、硫酸鈉按比例投入到球磨機中完成物料的干燥、磨礦和混合,獲得粉狀原料，粉狀原料再壓制成塊使用。本發(fā)明的有益之處在于：采用氮氣作為熱交換劑，物料通過球磨機完成原料的混合與干燥后，經(jīng)過壓塊工序后進入回轉窯系統(tǒng)，本發(fā)明的方法改變以往一段干燥、二段還原的回轉窯焙燒方法，克服回轉窯操作難控制、熱效率低、熱回收率低的缺點，實現(xiàn)了高效選擇性還原高鎂貧鎳礦中的鎳、鐵，可提高后續(xù)工序的金屬回收率，并實現(xiàn)工業(yè)化應用。
【專利說明】高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒的方法，特別是還原焙燒前的原料預處理方法，屬于冶金【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著硫化鎮(zhèn)資源和聞品位紅土鎮(zhèn)礦資源的逐漸減少，大量存在的品位在1%左右的紅土鎳礦的經(jīng)濟開發(fā)日益為人們所關注。國內(nèi)早在20世紀60年代就開展了紅土鎳礦處理技術的研究，主要工作圍繞著阿爾巴尼亞愛爾巴桑鎳鐵礦(援阿試驗)、元江鎳礦和元石山鎳礦開展。但受我國鎳礦資源條件所限(86%為硫化銅鎳礦、紅土型鎳礦只占9.6%)，直到近幾年才取得了一些突破。在紅土鎳礦處理方面，比較成熟的冶煉方法包括:回轉窯干燥預還原電爐熔煉法(RKEF)、燒結鼓風爐硫化熔煉法、燒結高爐還原熔煉法、還原焙燒氨浸法和高壓酸浸法。此外，堆浸法、羥基法、氯化水浸法、氯化揮發(fā)法、氯化離析法等也有小規(guī)模的生產(chǎn)或進行過試驗研究。上述處理方法均有各自的適應性，需要根據(jù)礦石鎳、鈷含量和礦石類型的差異，以及當?shù)厝剂?、水、電和化學試劑的供應狀況等的不同，選用適宜的冶煉工藝。
[0003]目前，從總體上說，氧化鎳礦的處理主要分為火法冶金和濕法冶金兩種。
[0004]紅土鎳礦礦石性質(zhì)極其復雜，某些生產(chǎn)關鍵技術尚未得到解決，濕法工藝存在投資大、設備要求高、流程長，對原礦品位和鈣鎂等雜質(zhì)要求嚴格等缺點，火法工藝存在鎳鐵含鎳含量低、生產(chǎn)成本高等缺點，大規(guī)模開發(fā)利用受到限制。
[0005]無論是火法冶金還是濕法冶金，所有處理工藝均是以回收礦物中的鎳和鈷作為最基本的出發(fā)點，而把礦物中所含的價值最高的鎂作為一種有害雜質(zhì)進行處理。
[0006]在國家自然科學基金委`員會的資助下，北京礦冶研究總院開展了高鎂貧鎳礦非常規(guī)介質(zhì)溫和提取新工藝的基礎理論研究，取得了重大進展；2006年，該項目得到了國家科技部高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)的進一步支持，開展了詳細的工藝試驗研究。
[0007]隨著金融危機的到來及延續(xù)影響，高鎂貧鎳礦非常規(guī)介質(zhì)溫和提取新工藝流程長，成本高，鎂的綜合回收利潤低，不適合規(guī)?；a(chǎn)。高鎂低品位貧鎳礦采用新工藝，進行短流程、高效率、低成本回收有價金屬關鍵技術亟待解決，以實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服現(xiàn)有技術處理高鎂貧鎳礦的不足，促進高原地區(qū)同類礦產(chǎn)資源的開發(fā)，本發(fā)明的目的在于提供一種高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒的方法，特別是還原焙燒前的原料預處理方法，采用該方法處理原料后可以縮短工藝流程、提高熱效率。
[0009]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案:
[0010]一種高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒前的原料預處理方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011](I)、破碎礦石至粒度< 15mm ;
[0012](2)、將破碎后的礦石、還原煤、添加劑投入到球磨機中，然后向球磨機內(nèi)通入來自焙燒礦系統(tǒng)的尾氣，在球磨機內(nèi)完成物料的干燥、磨礦和混合，獲得粉狀原料；
[0013](3)、粒度< 2mm的粉狀原料在尾氣的帶動下流出球磨機,采用旋風收料器收集較粗粒的粉狀原料，粒度更小的粉狀原料在尾氣的帶動下進入布袋除塵器后被收集；
[0014](4)、將所有被收集的粉狀原料送入粉礦倉；
[0015](5)、將粉礦倉內(nèi)的粉狀原料送入高壓壓塊機進行壓塊，得到直徑28_32mm的塊礦。
[0016]前述的原料預處理方法，其特征在于，前述添加劑為硫酸鈉。
[0017]前述的原料預處理方法，其特征在于，前述礦石、還原煤、硫酸鈉的質(zhì)量份數(shù)分別為:100份、5份、8-10份。
[0018]前述的原料預處理方法，其特征在于，前述還原煤、硫酸鈉的粒度均< 100目。
[0019]前述的原料預處理方法，其特征在于，干燥后的粉狀原料的含水量<4%。
[0020]一種高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0021](I)、破碎礦石至粒度< 15mm ;
[0022](2)、將破碎后的礦石、還原煤、添加劑投入到球磨機中，然后向球磨機內(nèi)通入來自焙燒礦系統(tǒng)的尾氣，在球磨機內(nèi)完成物料的干燥、磨礦和混合，獲得粉狀原料；
[0023](3)、粒度< 2mm的粉狀原料在尾氣的帶動下流出球磨機,采用旋風收料器收集較粗粒的粉狀原料，粒度更小的粉狀原料在尾氣的帶動下進入布袋除塵器后被收集；
[0024](4)、將所有被收集的粉狀原料送入粉礦倉；
[0025](5)、將粉礦倉內(nèi)的粉狀原料送入高壓壓塊機進行壓塊，得到直徑28_32mm的塊礦；
[0026](6)、將前述塊礦送入回轉窯內(nèi)焙燒；
[0027](7)、焙燒后的焙燒礦流出回轉窯，進入焙燒礦余熱回收裝置，焙燒礦與氮氣在此進行熱交換；
[0028]( 8 )、冷卻后的焙燒礦送入焙燒礦堆場，按需輸送給后續(xù)工序。
[0029]前述的還原焙燒方法，其特征在于，前述添加劑為硫酸鈉，礦石、還原煤、硫酸鈉的質(zhì)量份數(shù)分別為:100份、5份、8-10份。
[0030]前述的還原焙燒方法，其特征在于，焙燒礦與氮氣進行熱交換后，焙燒礦被冷卻至2000C以下，氮氣被加熱至720-780°C。
[0031]前述的還原焙燒方法，其特征在于，還包括以下步驟:將前述高溫氮氣引入到余熱鍋爐中，氮氣被冷卻至200°C以下后，經(jīng)循環(huán)風機，再次進入焙燒礦余熱回收裝置。
[0032]前述的還原焙燒方法，其特征在于，收集完粉狀原料后，尾氣進入脫硫系統(tǒng)，脫除所含SO2，脫硫形成的副產(chǎn)品返回系統(tǒng)配料。
[0033]本發(fā)明的有益之處在于:采用氮氣作為熱交換劑，物料通過球磨機完成原料的混合與干燥后，經(jīng)過壓塊工序后進入回轉窯系統(tǒng)，本發(fā)明的方法改變以往一段干燥、二段還原的回轉窯焙燒方法，克服回轉窯操作難控制、熱效率低、熱回收率低的缺點，實現(xiàn)了高效選擇性還原高鎂貧鎳礦中的鎳、鐵，可提高后續(xù)工序的金屬回收率，并實現(xiàn)工業(yè)化應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的還原焙燒方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0035]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0036]實施例1
[0037]本發(fā)明的高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒方法，包括:原料預處理以及焙燒兩大步驟，分別說明如下:
[0038]一、原料預處理
[0039]1、采用二段開路破碎原礦，得到粒度≤15mm的礦石。
[0040]2、將破碎后的礦石、還原煤(粒度≤100目，30%)、硫酸鈉(粒度≤100目，25.23%)按照100份(質(zhì)量份，下同):5份:8份的比例投入到球磨機中，然后向球磨機內(nèi)通入來自焙燒礦系統(tǒng)的尾氣，在球磨機內(nèi)完成物料的干燥、磨礦和混合，獲得粉狀原料，粉狀原料的含
水量≤ 4%。
[0041]3、粒度≤2mm的粉狀原料在尾氣的帶動下流出球磨機,采用旋風收料器收集較粗粒的粉狀原料，粒度更小的粉狀原料在尾氣的帶動下進入布袋除塵器后被收集；收集完粉狀原料后，尾氣進入脫硫系統(tǒng)，脫除所含SO2，脫硫形成的副產(chǎn)品返回系統(tǒng)配料。
[0042]4、將所有被收集的粉狀原料借助埋刮板輸送機、斗提機送入粉礦倉，為礦粉壓塊系統(tǒng)準備好合格原料。
[0043]5、將粉礦倉內(nèi)的粉狀原料送入高壓壓塊機進行壓塊，得到直徑30mm的塊礦，待用。
[0044]二、還原焙燒
[0045]1、將第一步制備得到的塊礦送入回轉窯內(nèi)焙燒，在990°C條件下焙燒1.5h，焙燒礦磨礦細度325目95%，弱磁20000e、中磁7000oe。
[0046]2、焙燒后的焙燒礦(1000°C左右)流出回轉窯，進入焙燒礦余熱回收裝置，焙燒礦與氮氣在此進行熱交換；熱交換后，焙燒礦被冷卻至200°C以下，氮氣被加熱至780°C。
[0047]3、冷卻后的焙燒礦送入焙燒礦堆場，按需輸送給后續(xù)工序；高溫氮氣引入到余熱鍋爐中，氮氣被冷卻至200°C以下后，經(jīng)循環(huán)風機，再次進入焙燒礦余熱回收裝置，實現(xiàn)氮氣的循環(huán)利用，冷卻水被加熱、汽化，生產(chǎn)水蒸汽，此水蒸汽可再利用。
[0048]試驗結果:得到相對于原礦產(chǎn)率12.53%、鎳含量2.52%、鐵含量62.98%、鐵鎳磁性物TFe含量34.81%的鐵精礦。鎳的回收率81.82%，尾礦鎳品位低于0.13%。
[0049]由此可見，原礦與添加劑混合壓制球團，不僅大幅度提高了指標，還可有效減低焙燒粉塵及氯化焙燒設備腐蝕缺點，并具備工業(yè)生產(chǎn)設備支撐條件。
[0050]實施例2
[0051]在高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦富集鎳的實驗過程中，添加硫酸鈉和硼化物均能實現(xiàn)鐵、鎳的有效富集。
[0052]將100份礦石+15份還原煤+10份B203+10份Na2SO4.，在990°C條件下焙燒1.5h，焙燒礦磨礦細度325目95%，弱磁20000e、中磁7000oe，其他操作均與實施例1相同。
[0053]試驗結果:取得了相對于焙燒礦產(chǎn)率16.05%、鐵鎳磁性物TFe52.93% (w/w，下同)、Ni3.71%，鎳回收率71.08%的指標。
[0054]由此可見，采用單一添加劑硫酸鈉不僅能獲得較好的鎳回收率，而且還具有經(jīng)濟和操作簡單的優(yōu)勢，所以優(yōu)選單一添加劑硫酸鈉。
[0055]還原煤(還原劑)的加入率直接影響還原焙燒的氣氛，還原劑不夠，鎳、鈷不能充分還原；還原劑過多，不但浪費還原劑，而且大量鐵會被還原成可溶態(tài)，達不到選擇性還原的目的。
[0056]還原煤加入率指的是還原煤加入的質(zhì)量與原礦質(zhì)量的百分比，計算公式為:
[0057]煤加入率=加入還原煤的質(zhì)量+原礦質(zhì)量X 100% [0058]在焙燒溫度990°C、焙燒時間90分鐘下對原礦進行了還原劑(煤粉)用量試驗，焙燒礦采用水封出爐，將焙燒礦磨礦到325目90%，鼓形弱磁選機進行弱磁選，場強20000e。當煤粉用量從5%增加到15%，鎳的品位和回收率沒有提高，說明煤粉用量的增加在990°C條件下，沒有使鎳在鐵中有效富集。同試驗條件下，當煤粉用量從5%下降到1%，鎳的品位和回收率下降。因此，煤最佳加入率應控制在給礦量的5%。
[0059]需要說明的是，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒前的原料預處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)、破碎礦石至粒度< 15mm; (2 )、將破碎后的礦石、還原煤、添加劑投入到球磨機中，然后向球磨機內(nèi)通入來自焙燒礦系統(tǒng)的尾氣，在球磨機內(nèi)完成物料的干燥、磨礦和混合，獲得粉狀原料； (3)、粒度<2mm的粉狀原料在尾氣的帶動下流出球磨機,采用旋風收料器收集較粗粒的粉狀原料，粒度更小的粉狀原料在尾氣的帶動下進入布袋除塵器后被收集； (4)、將所有被收集的粉狀原料送入粉礦倉； (5)、將粉礦倉內(nèi)的粉狀原料送入高壓壓塊機進行壓塊，得到直徑28-32mm的塊礦。
2.根據(jù)權利要求1所述的原料預處理方法，其特征在于，所述添加劑為硫酸鈉。
3.根據(jù)權利要求2所述的原料預處理方法，其特征在于，所述礦石、還原煤、硫酸鈉的質(zhì)量份數(shù)分別為:100份、5份、8-10份。
4.根據(jù)權利要求2所述的原料預處理方法，其特征在于，所述還原煤、硫酸鈉的粒度均< 100 目。
5.根據(jù)權利要求1所述的原料預處理方法，其特征在于，干燥后的粉狀原料的含水量(4% ο
6.高鎂質(zhì)貧鎳紅土礦還原焙燒方法，其特征在于，包括以下步驟: (I)、破碎礦石至粒度< 15mm; (2 )、將破碎后的礦石、還原煤、添加劑投入到球磨機中，然后向球磨機內(nèi)通入來自焙燒礦系統(tǒng)的尾氣，在球磨機內(nèi)完成物料的干燥、磨礦和混合，獲得粉狀原料； (3)、粒度<2mm的粉狀原料在尾氣的帶動下流出球磨機,采用旋風收料器收集較粗粒的粉狀原料，粒度更小的粉狀原料在尾氣的帶動下進入布袋除塵器后被收集； (4)、將所有被收集的粉狀原料送入粉礦倉； (5)、將粉礦倉內(nèi)的粉狀原料送入高壓壓塊機進行壓塊，得到直徑28-32mm的塊礦； (6)、將所述塊礦送入回轉窯內(nèi)焙燒； (7)、焙燒后的焙燒礦流出回轉窯，進入焙燒礦余熱回收裝置，焙燒礦與氮氣在此進行熱交換； (8 )、冷卻后的焙燒礦送入焙燒礦堆場，按需輸送給后續(xù)工序。
7.根據(jù)權利要求6所述的還原焙燒方法，其特征在于，所述添加劑為硫酸鈉，礦石、還原煤、硫酸鈉的質(zhì)量份數(shù)分別為:100份、5份、8-10份。
8.根據(jù)權利要求6所述的還原焙燒方法，其特征在于，焙燒礦與氮氣進行熱交換后，焙燒礦被冷卻至200°C以下，氮氣被加熱至720-780°C。
9.根據(jù)權利要求6至8任意一項所述的還原焙燒方法，其特征在于，還包括以下步驟:將所述高溫氮氣引入到余熱鍋爐中，氮氣被冷卻至200°C以下后，經(jīng)循環(huán)風機，再次進入焙燒礦余熱回收裝置。
10.根據(jù)權利要求6至8任意一項所述的還原焙燒方法，其特征在于，收集完粉狀原料后，尾氣進入脫硫系統(tǒng)，脫除所含SO2，脫硫形成的副產(chǎn)品返回系統(tǒng)配料。
【文檔編號】C22B23/00GK103555930SQ201310568226
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權日:2013年11月14日
【發(fā)明者】王濤, 陳建兵, 嚴小虎, 陳雯, 劉小銀, 楊智, 張翔宇, 金濤, 衛(wèi)宏軍, 徐品麗, 李東宏, 李有宏 申請人:平安鑫海資源開發(fā)有限公司