一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法
【專(zhuān)利摘要】一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，涉及一種采用金屬化還原方法分離富集鎳鐵的方法。其特征在于其過(guò)程步驟依次包括：（1）原礦破碎；（2）添加促進(jìn)劑、聚集劑、還原劑混料造粒制成球團(tuán)礦；（3）將球團(tuán)礦進(jìn)行金屬化還原焙燒；（4）焙砂水淬、磨細(xì)；（5）磁粗選；（6）粗精礦再磨；（7）磁精選，得到鎳鐵精礦。本發(fā)明的方法，焙燒過(guò)程添加氟硼酸鹽強(qiáng)化還原并促使焙砂形成局部微溶區(qū)，添加聚集劑形成的孔洞提供鎳鐵合金遷移軌道，促進(jìn)鎳鐵合金遷移、長(zhǎng)大，使鎳鐵合金在焙砂中以蠕蟲(chóng)狀、網(wǎng)狀或棒條狀產(chǎn)出，利于焙砂的磨礦磁選分離。產(chǎn)品質(zhì)量高，鎳鐵綜合回收效果好，工藝流程簡(jiǎn)單，主體設(shè)備選擇性廣，能耗少，添加藥劑量少，成本低，環(huán)境友好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，涉及一種采用金屬化還原方法分離富集鎳鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳是一種重要的戰(zhàn)略物資，廣泛用于不銹鋼、合金鋼、特種合金、電鍍、石油化工催化劑、電池材料等領(lǐng)域，其中不銹鋼生產(chǎn)對(duì)鎳的需求占全球鎳需求量的65%。紅土鎳礦儲(chǔ)量占全球鎳資源的72%，目前約有50%的金屬鎳是從硫化礦中提取。隨著硫化鎳礦資源的逐漸減少及鎳鐵行業(yè)的發(fā)展，紅土鎳礦的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)日益為人們所重視。
[0003]根據(jù)礦層分布和礦石中鐵、鎂含量的不同，紅土鎳礦可以簡(jiǎn)單地分為褐鐵礦類(lèi)型和殘積礦類(lèi)型。褐鐵礦類(lèi)型含鐵高、含鈷較高，但含鎳、含鎂較低，較適宜濕法冶金處理；殘積礦類(lèi)型含鎳、鎂、硅較高，但含鐵、鈷較低，適宜火法冶金處理。
[0004]在紅土鎳礦的處理方面，比較成熟的冶煉方法包括:回轉(zhuǎn)窯干燥預(yù)還原一電爐熔煉法(RKEF);燒結(jié)一鼓風(fēng)爐硫化熔煉法；燒結(jié)一高爐還原熔煉法；回轉(zhuǎn)窯(或隧道窯、或轉(zhuǎn)底爐)半熔融還原焙燒一磁選法；還原焙燒(回轉(zhuǎn)窯或沸騰爐)一氨浸法；高壓酸浸法；常壓酸浸法；硫酸堆浸法等。上述處理方法均有各自的適應(yīng)性，需要根據(jù)礦石鎳、鈷含量和礦石類(lèi)型的差異，以及當(dāng)?shù)厝剂稀⑺?、電和化學(xué)試劑的供應(yīng)狀況等的不同，選用適宜的冶煉工藝，但上述方法或多或少存在資源利用率低、試劑消耗和能耗高、環(huán)境污染重，尾渣、廢水難處理等不足。
[0005]專(zhuān)利CN100383259C公開(kāi)了從氧化鎳礦硅酸鎳礦回收鎳鈷的方法，以氧化鎳礦、硅酸鎳礦為原料，破碎細(xì)磨至-200目占80~90%，加入原礦重量5~15%的焦炭粉、10~30%的氯化劑、0.1-1.0%的助劑，制成5~15mm球團(tuán)，再采用氯化離析焙燒一磁選工藝處理?？傻面嚻肺?~15%，鎳回收率80-85% ;鈷品位0.3^1.7%，回收率70-80%的鎳鈷混合精礦。該方法原礦需細(xì)磨，磨礦成本高；氯化劑加入量大，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；采用焦粉為還原劑，能耗高；鎳回收率低。
[0006]專(zhuān)利CN10143055A公開(kāi)了一種由紅土鎳礦直接制取鎳鐵合金粉的工藝，將紅土鎳礦礦石破碎、磨礦至-0.074mm占70~80% ;按紅土鎳礦質(zhì)量的10~15%、I~3%、0~5%分別加入元明粉、硼砂、蘇打和腐植酸鈉混勻、造塊，團(tuán)塊干燥后在一定溫度下用煤做還原劑，將鎳、鐵還原為金屬鎳、金屬鐵，還原產(chǎn)物再經(jīng)破碎、磨礦后，采用弱磁選方法分選，磁選產(chǎn)品及為鎳鐵合金粉。該方法原礦細(xì)磨，磨礦成本高；藥劑消耗量大，且大量元明粉的加入會(huì)導(dǎo)致焙燒煙氣SO2污染環(huán)境，精礦鎳鐵合金粉S含量偏高等問(wèn)題。
[0007]專(zhuān)利CN101967571B公開(kāi)了一種紅土鎳礦在隧道窯一電爐中生產(chǎn)鎳鐵的方法，以紅土鎳礦為原料，加入10-50%的還原劑、1-5％溶劑石灰石或螢石、2~20%粘結(jié)劑膨潤(rùn)土制備成球團(tuán)，球團(tuán)裝入還原罐中，還原罐底部和最上層球團(tuán)表面各鋪一層焦粉，厚度l(T30mm，在隧道窯內(nèi)還原，還原溫度1100-l300°C，還原時(shí)間12~32h，得金屬化球團(tuán)，經(jīng)破碎磨細(xì)磁選分離產(chǎn)出鎳鐵精礦加入2~15%粘結(jié)劑，2^10%溶劑冷壓成球，在電爐內(nèi)高溫熔煉，得到鎳鐵合金。該方法添加劑、焦粉消耗量大、成本高；還原焙燒時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12~32h，能耗高。
[0008]專(zhuān)利CN101701275B公開(kāi)了一種硅酸鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原制備鎳鐵的方法，將原礦破碎、烘干后磨成-0.154mm粉狀，按照礦粉質(zhì)量比添加f 5%氟化物，5~20%的氧化鈣或者10~30%的生石灰，0.1-0.5%的氯化亞銅，10~25%的氧化鐵，5~20%焦炭，混勻后制成球團(tuán)，置入烘干窯烘干、水淬、磨礦、磁選，得到Ni≥4.5%,Fe≥40%,Ni回收率≥85%的鎳鐵粗精礦產(chǎn)品。該方法原礦需細(xì)磨；添加劑加入量大、成本高；產(chǎn)品鎳鐵精礦品位低，精礦Ni回收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝流程短，添加藥劑量少，能耗低，鎳回收率高，對(duì)環(huán)境友好的紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法。
[0010]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0011]一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其分離富集鎳鐵的過(guò)程步驟依次包括:
(1)紅土鎳礦原礦破碎；
(2)添加促進(jìn)劑、聚集劑、還原劑混料造粒制成球團(tuán)礦；
(3)將球團(tuán)礦進(jìn)行金屬化還原焙燒；
(4)焙砂水淬、磨細(xì)；
(5)磁粗選；
(6)粗精礦再磨；
(7)磁精選,得到鎳鐵精礦。
[0012]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(1)的原礦破碎是將干燥后的原礦破碎至_5mm占85%以上。
[0013]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的添加的促進(jìn)劑為選自氟硼酸鈉、氟硼酸鉀、氟硼酸鎂、氟硼酸鈣的一種或多種的氟硼酸鹽，添加量為原礦質(zhì)量的1%~5%。
[0014]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的添加的聚集劑為聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、蒙脫石的一種或多種，添加量為原礦質(zhì)量的1%~3%。
[0015]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的添加的還原劑為褐煤、煙煤或褐煤半焦，添加量為原礦質(zhì)量的5%~20%。
[0016]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的混料造粒制成球團(tuán)礦是采用雙輥式壓球機(jī)制團(tuán)，球團(tuán)粒徑l(T30mm，物理水10%~?5%。
[0017]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(3)球團(tuán)礦金屬化還原焙燒的焙燒溫度為105(Tl250°C，焙燒時(shí)間為0.5~2h。
[0018]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(4)是將焙砂水淬急冷磨礦，磨礦粒度為-0.074mm占75%以上。
[0019]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(5)的磁粗選，采用強(qiáng)磁粗選，磁場(chǎng)強(qiáng)度控制25(T300mT。
[0020]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(6)的粗精礦進(jìn)行磨礦至粒度為-0.045mm占80%以上。
[0021]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(7)的磁精選過(guò)程，磁場(chǎng)強(qiáng)度控制為5(Tl00mT，磁選精礦經(jīng)過(guò)濾脫水，低溫烘干得到鎳鐵精礦。
[0022]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(7)的磁精選過(guò)程磁選中礦返步驟(5)進(jìn)行粗磁選處理。
[0023]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，采用金屬化還原一磨礦一磁選工藝處理紅土鎳礦，金屬化還原焙燒過(guò)程添加氟硼酸鹽強(qiáng)化還原并促使焙砂形成局部微溶區(qū)，添加聚集劑聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、蒙脫石的一種或多種聚集鎳鐵合金，其焙燒形成的孔洞提供鎳鐵合金遷移軌道，促進(jìn)鎳鐵合金遷移、長(zhǎng)大，使鎳鐵合金在焙砂中呈蠕蟲(chóng)狀、網(wǎng)狀或棒條狀產(chǎn)出，與脈石等雜質(zhì)分離效果好，利于焙砂的磨礦磁選分離。
[0024]本發(fā)明的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):原料適用性強(qiáng)，褐鐵礦型及殘積礦型紅土礦均可處理；工藝流程簡(jiǎn)單，焙燒設(shè)備選擇性廣，回轉(zhuǎn)窯、隧道窯、轉(zhuǎn)底爐等均可使用，投資省，可操作性強(qiáng)。
[0025]本發(fā)明的方法，采用的促 進(jìn)劑在焙燒過(guò)程強(qiáng)化還原并使焙砂產(chǎn)生局部微溶區(qū)，聚集劑促進(jìn)鎳鐵合金顆粒的遷移、長(zhǎng)大、聚集，與脈石等雜質(zhì)分離效果好，磨礦細(xì)度要求低，焙砂無(wú)需細(xì)磨；鎳鐵精礦品位高，雜質(zhì)含量少，鎳鐵綜合回收率高，精礦鎳回收率>93%。
[0026]本發(fā)明的方法，添加藥劑量小，對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)產(chǎn)生設(shè)備腐蝕；焙燒溫度較低，不會(huì)造成物料粘結(jié)、掛壁或者結(jié)圈，能耗低。
[0027]本發(fā)明的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，具有產(chǎn)品質(zhì)量高，鎳鐵綜合回收效果好，工藝流程簡(jiǎn)單，主體設(shè)備選擇性廣，能耗少，添加藥劑量少，成本低，投資小，環(huán)境友好等特點(diǎn)，本發(fā)明為紅土鎳礦資源的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)提供了新的途徑，有廣闊的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明的紅土鎳礦金屬化還原制備鎳鐵合金的工藝流程圖。
[0029]圖2是未添加促進(jìn)劑、聚集劑焙燒產(chǎn)物的SEM圖片(反光為N1-Fe合金，下同)。
[0030]圖3是添加促進(jìn)劑，未添加聚集劑焙燒產(chǎn)物的SEM圖片。
[0031 ] 圖4是添加了促進(jìn)劑、聚集劑產(chǎn)物的SEM圖片。
【具體實(shí)施方式】
[0032]一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其分離富集鎳鐵的過(guò)程步驟依次包括:
(O原礦破碎:將原礦自然晾干或預(yù)干燥后破碎至_5mm占85%以上；
(2)碎礦添加促進(jìn)劑、聚集劑、還原劑混料造粒:按原礦質(zhì)量比添加廣5%的促進(jìn)劑氟硼酸鹽(氟硼酸鈉、氟硼酸鉀、氟硼酸鎂、氟硼酸鈣的一種或多種)，1~3%的聚集劑聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、蒙脫石的一種或多種，5~20%的還原劑褐煤、煙煤或褐煤半焦，混勻后采用雙輥式壓球機(jī)制團(tuán)，球團(tuán)粒徑l(T30mm，物理水10~15% ；
(3)球團(tuán)礦金屬化還原:球團(tuán)礦金屬化還原焙燒，控制焙燒溫度105(T125(TC，焙燒時(shí)間0.5~2h ；
(4)焙砂水淬、一段粗磨:焙砂水淬急冷，水淬磨砂進(jìn)行一段磨礦至-0.074mm占75%以
上；(5)強(qiáng)磁粗選，粗精礦再磨:一段磨礦礦漿采用強(qiáng)磁粗選，磁場(chǎng)強(qiáng)度控制25(T300mT ；
(6)獲得的粗鎳鐵精礦及尾礦；粗鎳鐵精礦進(jìn)行二段磨礦至-0.045mm占80%以上；
(7)弱磁精選:二段磨礦礦漿采用弱磁精選，磁場(chǎng)強(qiáng)度控制5(Tl00mT，獲得高品位鎳鐵合金及中礦，二段磁選中礦返一段磁選處理，磁選精礦經(jīng)過(guò)濾脫水，低溫烘干后，可以得到Ni回收率>93%的高品位鎳鐵精礦，其精礦Ni品位依原礦Ni品位及Ni/Fe不同，為1.5~15%。
[0033]對(duì)照例
殘積礦型紅土鎳礦(TFe 16.32%,Ni 1.37%)，破碎至_5mm占90%，加入8%的煙煤制團(tuán)，球團(tuán)礦在1200°C的溫度下金屬化還原焙燒2h，還原產(chǎn)物水淬，其掃描電鏡SEM圖見(jiàn)圖1，其鎳鐵合金呈球狀散點(diǎn)分布，粒徑0.1~2 μ m ;經(jīng)破碎、磨礦至-0.074mm占85%，以200mT磁場(chǎng)強(qiáng)度磁選，所得精礦Ni 3.46%, Fe 40.68%,精礦Ni回收率41.9%, Fe回收率39.22%。
[0034]實(shí)施例1
殘積礦型紅土鎳礦(TFe 16.32%，Ni 1.37%)，破碎至_5mm占90%，加入3%的氟硼酸鈉、8%的煙煤制團(tuán)，球團(tuán)礦在1200°C的溫度下金屬化還原焙燒2h，還原產(chǎn)物水淬，其掃描電鏡SEM圖見(jiàn)圖2，其鎳鐵合金呈球狀、乳滴狀分布，粒徑0.5^10 μ m ;經(jīng)破碎、磨礦至-0.074mm占83%，以200mT磁場(chǎng)強(qiáng)度磁選，所得精礦Ni 5.51%，F(xiàn)e 58.43%，精礦Ni回收率88.28%，F(xiàn)e回收率78.31% ;經(jīng)磨礦至-0.045mm占85%，以IOOmT磁場(chǎng)強(qiáng)度磁選，精礦Ni 6.75%，F(xiàn)e66.70%，精礦 Ni 回收率 90.18%, Fe 回收率 74.66%。
[0035]實(shí)施例2
殘積礦型紅土鎳礦(TFe 16.32%，Ni 1.37%)，破碎至_5mm占90%，加入3%的氟硼酸鈉、2%的聚丙烯酰胺、8%的煙煤制團(tuán)，球團(tuán)礦在1200°C的溫度下金屬化還原焙燒2h，還原產(chǎn)物水淬，其掃描電鏡SEM圖見(jiàn)圖3，其鎳鐵合金呈蠕蟲(chóng)狀、網(wǎng)狀分布，長(zhǎng)徑20-200 μ m ;經(jīng)破碎、磨礦至-0.074mm占80%，以200mT磁場(chǎng)強(qiáng)度磁選，獲得產(chǎn)率19.13%的粗精礦，其中Ni
8.31%, Fe 77.16%, Ni回收率94.35%, Fe回收率82.31% ;粗精礦二次磨礦至-0.045mm占80%,得精礦 Ni 8.68%, Fe 80.07%, 二段磁選 Ni 回收率 99.3%, Fe 回收率 98.6%。
[0036]實(shí)施例3
褐鐵礦型紅土鎳礦(TFe39.32%，Ni 0.88%)，破碎至_5mm占88%，添加4%的氟硼酸鎂、
0.5%聚丙烯酰胺、1%的蒙脫石、20%的褐煤半焦制團(tuán)，球團(tuán)礦在1150°C的溫度下金屬化還原焙燒1.5h，還原產(chǎn)物水淬，焙砂經(jīng)破碎、磨礦至-0.074mm占85%，以80mT磁場(chǎng)強(qiáng)度磁選，獲得含Ni 2.07%, Fe 89.38%的鎳鐵精礦，且精礦Ni回收率95.78%, Fe回收率91%。
【權(quán)利要求】
1.一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其分離富集鎳鐵的過(guò)程步驟依次包括: (1)紅土鎳礦原礦破碎； (2)添加促進(jìn)劑、聚集劑、還原劑混料造粒制成球團(tuán)礦； (3)將球團(tuán)礦進(jìn)行金屬化還原焙燒； (4)焙砂水淬、磨細(xì)； (5)磁粗選； (6)粗精礦再磨； (7)磁精選,得到鎳鐵精礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(1)的原礦破碎是將干燥后的原礦破碎至_5mm占85%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的添加的促進(jìn)劑為選自氟硼酸鈉、氟硼酸鉀、氟硼酸鎂、氟硼酸鈣的一種或多種的氟硼酸鹽，添加量為原礦質(zhì)量的1%~5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的添加的聚集劑為聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、蒙脫石的一種或多種，添加量為原礦質(zhì)量的1%~3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的添加的還原劑為褐煤、煙煤或褐煤半焦，添加量為原礦質(zhì)量的5%~20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(2)的混料造粒制成球團(tuán)礦是采用雙輥式壓球機(jī)制團(tuán)，球團(tuán)粒徑l(T30mm，物理水10%~?5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(3)球團(tuán)礦金屬化還原焙燒的焙燒溫度為105(Tl250°C，焙燒時(shí)間為0.5~2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(4)是將焙砂水淬急冷磨礦，磨礦粒度為-0.074mm占75%以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(5)的磁粗選，采用強(qiáng)磁粗選，磁場(chǎng)強(qiáng)度控制25(T300mT。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(6)的粗精礦進(jìn)行磨礦至粒度為-0.045mm占80%以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(7)的磁精選過(guò)程，磁場(chǎng)強(qiáng)度控制為5(Tl00mT，磁選精礦經(jīng)過(guò)濾脫水，低溫烘干得到鎳鐵精礦。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦分離富集鎳鐵的方法，其特征在于其步驟(7)的磁精選過(guò)程磁選中礦返步驟(5)進(jìn)行粗磁選處理。
【文檔編號(hào)】C22B5/02GK103757200SQ201410006978
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】王成彥, 尹飛, 揭曉武, 陳永強(qiáng), 楊永強(qiáng), 王振文, 阮書(shū)鋒, 楊卜, 郜偉, 邢鵬, 居中軍, 李強(qiáng), 王軍, 張永祿, 柳楊 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院