本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鎳作為一種重要的戰(zhàn)略金屬，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、延展性和化學(xué)穩(wěn)定性。世界上可開采的鎳資源有兩類，一類是硫化礦床，另一類是紅土鎳礦。硫化礦提取工藝成熟，60％的鎳產(chǎn)量來源于硫化礦，而世界近期可供開發(fā)的硫化礦資源已經(jīng)不多，加之硫化礦資源勘探周期和建設(shè)周期均較長，開發(fā)和利用相對比較困難；而紅土鎳礦資源豐富，采礦成本低，選冶工藝趨于成熟，可生產(chǎn)氧化鎳、硫鎳、鎳鐵等多種中間產(chǎn)品，礦源靠海，便于運輸，因此開發(fā)利用紅土鎳礦具有重要的現(xiàn)實意義。

紅土鎳礦石在熱帶或亞熱帶地區(qū)經(jīng)過大規(guī)模的長期風(fēng)化淋濾變質(zhì)而成，是由鐵、鎂、硅等含水氧化物組成的疏松的黏土狀礦石，礦石中的鐵主要以赤鐵礦的形式存在，礦石呈紅色，所以被稱為紅土鎳礦。紅土鎳礦的可采部分一般分為3層：褐鐵礦、過渡層和腐殖層，它們的組成各不相同，組成分布規(guī)律為鐵含量逐層依次降低，鎂含量和鎳含量逐層依次升高，褐鐵礦層一般為高鐵低鎂紅土鎳礦，其鐵含量約40～50％，鎳含量約0.8～1.5％。

針對褐鐵礦型紅土鎳礦原料，國內(nèi)學(xué)者開發(fā)出了還原焙燒磁選工藝，該方法是以煤為還原劑，在一定溫度下使紅土鎳礦中的鎳和鐵直接還原為金屬，然后通過磨礦磁選回收還原后的鎳和鐵，得到的產(chǎn)品是粉狀的鎳鐵，稱為鎳鐵粉。還原焙燒磁選法處理紅土鎳礦的工藝具有成本低、節(jié)約能源、鎳回收率高等特點，為紅土鎳礦的開發(fā)利用開辟了新的途徑。

紅土鎳礦的處理方法主要有兩種：火法與濕法。一般采用濕法工藝處理低鎂高鐵紅土鎳礦，可以將紅土鎳礦中ni、co提取出來，得到電解鎳，其成本比火法低，但濕法處理的工藝比較復(fù)雜、流程長，環(huán)境污染嚴(yán)重，且生產(chǎn)時原材料損耗大，工藝條件對設(shè)備要求高，安全生產(chǎn)不易控制；采用火法工藝一般處理高鎂低鐵紅土鎳礦，主要產(chǎn)品是鎳鐵合金，火法工藝處理紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金具有流程短、效率高等優(yōu)點，目前火法工藝主要處理高品位的紅土鎳礦。由于資源的限制，褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳品位低，通過火法冶煉生產(chǎn)的鎳鐵合金含鎳品位低，經(jīng)濟(jì)價值不高。

因此，現(xiàn)有的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的手段還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法和系統(tǒng)。采用該方法可以顯著提高褐鐵礦型紅土鎳礦冶煉產(chǎn)品中鎳的品位，得到高品質(zhì)的高鎳鐵粉產(chǎn)品，并副產(chǎn)三氯化鐵，且工藝簡單，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：將褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑進(jìn)行壓塊成型，以便得到混合球團(tuán)；將所述混合球團(tuán)進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)；將所述金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，以便得到鎳鐵水和熔分渣；將所述鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理，以便得到鎳鐵合金粉；采用氯化劑將所述鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，以便得到高鎳鐵粉和含三氯化鐵煙氣；以及將所述含三氯化鐵煙氣進(jìn)行回收處理，以便得到三氯化鐵。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法通過將褐鐵礦型紅土鎳礦與還原煤和添加劑壓塊成型，得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)進(jìn)行還原處理，利用混合球團(tuán)中的還原煤對褐鐵礦型紅土鎳礦中的鎳、鐵化合物進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)，進(jìn)而通過對金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，將鎳、鐵與雜質(zhì)分離，得到鎳鐵水和熔分渣，再將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理，以便將鎳鐵水轉(zhuǎn)化為鎳鐵合金粉，后續(xù)采用氯化劑將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，選擇性地將鎳鐵合金粉中的部分鐵氯化為三氯化鐵，并使三氯化鐵進(jìn)入煙氣，得到高鎳鐵粉產(chǎn)品和含三氯化鐵煙氣，進(jìn)一步地，將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行回收處理，以便得到三氯化鐵。采用該方法可以顯著提高褐鐵礦型紅土鎳礦冶煉產(chǎn)品中鎳的品位，得到高品質(zhì)的高鎳鐵粉產(chǎn)品，并副產(chǎn)三氯化鐵，且工藝簡單，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，將所述褐鐵礦型紅土鎳礦、所述還原煤和所述添加劑按照質(zhì)量比100:(5～25):(3～15)進(jìn)行壓塊成型。由此，可以顯著提高還原處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，從而顯著提高高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的品位。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述添加劑包括選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少之一。由此，可以進(jìn)一步提高還原處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，從而進(jìn)一步提高高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的品位。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原處理是在1250～1350攝氏度下進(jìn)行20～40min完成的。由此，可以進(jìn)一步提高還原處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，從而進(jìn)一步提高高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的品位。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述鎳鐵合金粉的平均粒徑不大于0.15毫米。由此，可以顯著提高后續(xù)選擇氯化焙燒處理的效率。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述氯化劑為氯氣，所述氯氣的體積濃度為15～30％。由此，可以進(jìn)一步提高后續(xù)選擇氯化焙燒處理的效率。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述選擇性氯化焙燒處理是在400～500攝氏度下進(jìn)行20～60min完成的。由此，可以有效地將鎳鐵合金粉中的部分鐵氯化為三氯化鐵。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述回收處理進(jìn)一步包括：將所述含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻，以便得到降溫含三氯化鐵煙氣；將所述降溫含三氯化鐵煙氣進(jìn)行收集，以便得到三氯化鐵。由此，可以顯著提高三氯化鐵的回收率。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種實施前面實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：成型裝置，所述成型裝置具有褐鐵礦型紅土鎳礦入口、還原煤入口、添加劑入口和混合球團(tuán)出口；還原裝置，所述還原裝置具有混合球團(tuán)入口和金屬化球團(tuán)出口，所述混合球團(tuán)入口與所述混合球團(tuán)出口相連；熔分裝置，所述熔分裝置具有金屬化球團(tuán)入口、鎳鐵水出口和熔分渣出口，所述金屬化球團(tuán)入口與所述金屬化球團(tuán)出口相連；霧化制粒裝置，所述霧化制粒裝置具有鎳鐵水入口和鎳鐵合金粉出口，所述鎳鐵水入口與所述鎳鐵水出口相連；選擇性氯化焙燒裝置，所述選擇性氯化焙燒裝置具有鎳鐵合金粉入口、氯化劑入口、高鎳鐵粉出口和含三氯化鐵煙氣出口，所述鎳鐵合金粉入口與所述鎳鐵合金粉出口相連；回收裝置，所述回收裝置具有含三氯化鐵煙氣入口和三氯化鐵出口，所述含三氯化鐵煙氣入口與所述含三氯化鐵煙氣出口相連。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的系統(tǒng)通過將褐鐵礦型紅土鎳礦與還原煤和添加劑供給至成型裝置中壓塊成型，得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，利用混合球團(tuán)中的還原煤對褐鐵礦型紅土鎳礦中的鎳、鐵化合物進(jìn)行還原處理，將鎳、鐵還原為單質(zhì)，以便得到金屬化球團(tuán)，進(jìn)而通過熔分裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，將鎳、鐵與雜質(zhì)分離，得到鎳鐵水和熔分渣，再將鎳鐵水供給至霧化制粒裝置中進(jìn)行霧化制粒處理，以便將鎳鐵水轉(zhuǎn)化為鎳鐵合金粉，后續(xù)將鎳鐵合金粉供給至選擇性氯化焙燒裝置中，采用氯化劑將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，選擇性地將鎳鐵合金粉中的部分鐵氯化為三氯化鐵，并使三氯化鐵進(jìn)入煙氣，得到高鎳鐵粉產(chǎn)品和含三氯化鐵煙氣，進(jìn)一步地，將含三氯化鐵煙氣供給至回收裝置中進(jìn)行回收處理，以便得到三氯化鐵。采用該系統(tǒng)可以顯著提高褐鐵礦型紅土鎳礦冶煉產(chǎn)品中鎳的品位，得到高品質(zhì)的高鎳鐵粉產(chǎn)品，并副產(chǎn)三氯化鐵，且工藝簡單，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述回收裝置進(jìn)一步包括：冷卻單元，所述冷卻單元具有含三氯化鐵煙氣入口和降溫含三氯化鐵煙氣出口；收集單元，所述收集單元具有降溫含三氯化鐵煙氣入口和三氯化鐵出口，所述降溫含三氯化鐵煙氣入口與所述降溫含三氯化鐵煙氣出口相連。由此，可以顯著提高三氯化鐵的回收率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法流程示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：將褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑進(jìn)行壓塊成型，以便得到混合球團(tuán)；將混合球團(tuán)進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)；將金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，以便得到鎳鐵水和熔分渣；將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理，以便得到鎳鐵合金粉；采用氯化劑將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，以便得到高鎳鐵粉和含三氯化鐵煙氣；以及將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行回收處理，以便得到三氯化鐵。

下面參考圖1～2對根據(jù)本發(fā)明實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

s100：壓塊成型

該步驟中，將褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑進(jìn)行壓塊成型，以便得到混合球團(tuán)。具體地，紅土鎳礦的可采部分一般分為3層：褐鐵礦、過渡層和腐殖層，它們的組成各不相同，組成分布規(guī)律為鐵含量逐層依次降低，鎂含量和鎳含量逐層依次升高，褐鐵礦層一般為高鐵低鎂紅土鎳礦，其鐵含量約40～50％，鎳含量約0.8～1.5％。現(xiàn)有技術(shù)對褐鐵礦型紅土鎳礦還原得到的鎳鐵粉的利用還存在很多問題，典型鎳鐵粉產(chǎn)品中ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)約4～10％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)約50～80％，cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20～40％。由于鎳含量低，雜質(zhì)含量高，鎳鐵粉不能直接用作不銹鋼冶煉的原料，經(jīng)濟(jì)價值較低。因此，現(xiàn)有的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的手段還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于壓塊成型的褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑的配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，可以將褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑按照質(zhì)量比100:(5～25):(3～15)進(jìn)行壓塊成型。由此，可以顯著提高還原處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，從而顯著提高高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，添加劑的種類并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，添加劑可以包括選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少之一。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過配入這類添加劑可以提高紅土鎳礦中鎳鐵氧化物的活度，促進(jìn)鎳鐵還原反應(yīng)的進(jìn)行，幫助提高鎳的回收率和品位。

s200：還原處理

該步驟中，將混合球團(tuán)進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)。具體地，可以利用混合球團(tuán)中的還原煤對褐鐵礦型紅土鎳礦進(jìn)行直接還原，以便將褐鐵礦型紅土鎳礦中的鎳、鐵化合物還原為單質(zhì)，得到金屬化球團(tuán)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還原處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原處理可以在1250～1350攝氏度下進(jìn)行20～40min完成。由此，可以進(jìn)一步提高還原處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，從而進(jìn)一步提高高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的品位。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，還原得到的金屬化球團(tuán)中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～10％，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50～70％，其中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，而通過本發(fā)明的方法可以有效地提高鎳的品位，從而提產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值。

s300：熔分處理

該步驟中，將金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，以便得到鎳鐵水和熔分渣。具體地，在得到含有鎳、鐵單質(zhì)的金屬化球團(tuán)后，可以通過熔分處理使鎳、鐵與球團(tuán)中的cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)分離，以便得到鎳鐵水和熔分渣。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熔分處理的并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，熔分處理可以在1500～1650攝氏度下完成。由此，可以有效地將鎳、鐵熔化為鎳鐵水，實現(xiàn)與cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)的分離。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，熔分處理得到的鎳鐵水中，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～4％，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95～97％，可見，通過熔分處理可以有效地除去金屬化球團(tuán)中的cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)，顯著提高鐵的品位。

s400：霧化制粒處理

該步驟中，將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理，以便得到鎳鐵合金粉。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過霧化制粒處理將鎳鐵合金轉(zhuǎn)化為鎳鐵合金粉，可以有效地提高后續(xù)選擇性氯化焙燒處理中鎳鐵合金中鐵的氯化率，從而提高高鎳鐵粉中鎳的品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，霧化制粒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鎳鐵合金粉的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，鎳鐵合金粉的平均粒徑可以不大于0.15毫米。由此，可以使鎳鐵合金粉具有較大的比表面積，可以有效地提高后續(xù)選擇性氯化焙燒處理中鎳鐵合金中鐵的氯化率，提高高鎳鐵粉中鎳的品位。

s500：選擇性氯化焙燒處理

該步驟中，采用氯化劑將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，以便得到高鎳鐵粉和含三氯化鐵煙氣。具體地，通過選擇性氯化焙燒處理可以利用氯化劑選擇性地將鎳鐵合金中的部分鐵氯化為三氯化鐵，并且使鎳不被氯化，從而提高鎳鐵合金中鎳的品位。同時，發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，即使選擇性氯化焙燒處理中有少量的鎳被氯化，得到的氯化鎳也會被合金中更活潑的金屬還原，從而可以保證產(chǎn)品具有較高的鎳品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，氯化劑的種類并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，氯化劑可以為氯氣，并且氯氣的體積濃度可以為15～30％。發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，相對于其他氯化劑，體積濃度為15～30％的氯氣可以更高效地對鎳鐵合金中的鐵進(jìn)行氯化，且不會生成復(fù)雜的副產(chǎn)物。發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，氯氣的濃度過低，鐵的氯化反應(yīng)不能進(jìn)行或進(jìn)行效率低下；氯氣的濃度過高，并不能促進(jìn)鐵的氯化反應(yīng)進(jìn)行，反而造成化學(xué)試劑浪費。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，選擇性氯化焙燒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，選擇性氯化焙燒處理可以在400～500攝氏度下進(jìn)行20～60min完成。由此，可以進(jìn)一步提高鐵的氯化率，并提高產(chǎn)品中鎳的品位。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氯化焙燒處理的溫度過低，鐵的氯化反應(yīng)不能進(jìn)行；氯化焙燒處理的溫度過高，鎳也會發(fā)生氯化反應(yīng)從而造成鎳損失，發(fā)明人通過大量試驗意外發(fā)現(xiàn)，氯化焙燒處理的溫度為400～500攝氏度，時間為20～60min，鎳鐵的選擇性氯化效果最好。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，通過選擇性氯化焙燒處理得到的高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)6～15％，可見，相對于未進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理的鎳鐵合金粉，高鎳鐵粉產(chǎn)品中的鎳品位大幅提高，可以直接用作制備不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料，也可以用于進(jìn)一步提鎳的原料。

s600：回收處理

該步驟中，將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行回收處理，以便得到三氯化鐵。具體地，參考圖2，回收處理進(jìn)一步包括：

s610：冷卻

該步驟中，將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻，以便得到降溫含三氯化鐵煙氣。

s620：收集

該步驟中，將降溫含三氯化鐵煙氣進(jìn)行收集，以便得到三氯化鐵。由此，通過對含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻與收集，可以顯著提高副產(chǎn)品三氯化鐵的回收率。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法通過將褐鐵礦型紅土鎳礦與還原煤和添加劑壓塊成型，得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)進(jìn)行還原處理，利用混合球團(tuán)中的還原煤對褐鐵礦型紅土鎳礦中的鎳、鐵化合物進(jìn)行還原處理，將鎳、鐵還原為單質(zhì)，得到金屬化球團(tuán)，進(jìn)而通過對金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，將鎳、鐵與雜質(zhì)分離，得到鎳鐵水和熔分渣，再將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理，以便將鎳鐵水轉(zhuǎn)化為鎳鐵合金粉，后續(xù)采用氯氣將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，選擇性地將鎳鐵合金粉中的部分鐵氯化為三氯化鐵，并使三氯化鐵進(jìn)入煙氣，得到高鎳鐵粉產(chǎn)品和含三氯化鐵煙氣，處理過程中即使有少量鎳被氯化，得到的氯化鎳也會被合金中的活潑金屬還原，從而保證了產(chǎn)品具有較高的鎳品位；進(jìn)一步地，將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻、收集，以便得到三氯化鐵。采用該方法可以顯著提高褐鐵礦型紅土鎳礦冶煉產(chǎn)品中鎳的品位，得到高品質(zhì)的高鎳鐵粉產(chǎn)品，并副產(chǎn)三氯化鐵，經(jīng)檢測，高鎳鐵粉中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)6～15％，鎳的回收率可達(dá)90％以上，且該方法的工藝簡單，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種實施前面實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的方法的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖3，該系統(tǒng)包括：成型裝置100、還原裝置200、熔分裝置300、霧化制粒裝置400、選擇性氯化焙燒裝置500和回收裝置600。其中，成型裝置100具有褐鐵礦型紅土鎳礦入口101、還原煤入口102、添加劑入口103和混合球團(tuán)出口104；還原裝置200具有混合球團(tuán)入口201和金屬化球團(tuán)出口202，混合球團(tuán)入口201與混合球團(tuán)出口104相連；熔分裝置300具有金屬化球團(tuán)入口301、鎳鐵水出口302和熔分渣出口303，金屬化球團(tuán)入口301與金屬化球團(tuán)出口202相連；霧化制粒裝置400具有鎳鐵水入口401和鎳鐵合金粉出口402，鎳鐵水入口401與鎳鐵水出口302相連；選擇性氯化焙燒裝置500具有鎳鐵合金粉入口501、氯化劑入口502、高鎳鐵粉出口503和含三氯化鐵煙氣出口504，鎳鐵合金粉入口501與鎳鐵合金粉出口402相連；回收裝置600具有含三氯化鐵煙氣入口601和三氯化鐵出口602，含三氯化鐵煙氣入口601與含三氯化鐵煙氣出口504相連。

下面參考圖3～4對根據(jù)本發(fā)明實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述：

根據(jù)本發(fā)明的實施例，成型裝置100具有褐鐵礦型紅土鎳礦入口101、還原煤入口102、添加劑入口103和混合球團(tuán)出口104，成型裝置100適于將褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑進(jìn)行壓塊成型，以便得到混合球團(tuán)。具體地，紅土鎳礦的可采部分一般分為3層：褐鐵礦、過渡層和腐殖層，它們的組成各不相同，組成分布規(guī)律為鐵含量逐層依次降低，鎂含量和鎳含量逐層依次升高，褐鐵礦層一般為高鐵低鎂紅土鎳礦，其鐵含量約40～50％，鎳含量約0.8～1.5％?，F(xiàn)有技術(shù)對褐鐵礦型紅土鎳礦還原得到的鎳鐵粉的利用還存在很多問題，典型鎳鐵粉產(chǎn)品中ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)約4～10％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)約50～80％，cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約20～40％。由于鎳含量低，雜質(zhì)含量高，鎳鐵粉不能直接用作不銹鋼冶煉的原料，經(jīng)濟(jì)價值較低。因此，現(xiàn)有的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的手段還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于壓塊成型的褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑的配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，可以將褐鐵礦型紅土鎳礦、還原煤和添加劑按照質(zhì)量比100:(5～25):(3～15)進(jìn)行壓塊成型。由此，可以顯著提高還原處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，從而顯著提高高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，添加劑的種類并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，添加劑可以包括選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少之一。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過配入這類添加劑可以提高紅土鎳礦中鎳鐵氧化物的活度，促進(jìn)鎳鐵還原反應(yīng)的進(jìn)行，幫助提高鎳的回收率和品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還原裝置200具有混合球團(tuán)入口201和金屬化球團(tuán)出口202，混合球團(tuán)入口201與混合球團(tuán)出口104相連，還原裝置200適于將混合球團(tuán)進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)。具體地，可以利用混合球團(tuán)中的還原煤對褐鐵礦型紅土鎳礦進(jìn)行直接還原，以便將褐鐵礦型紅土鎳礦中的鎳、鐵化合物還原為單質(zhì)，得到金屬化球團(tuán)。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還原處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，還原處理可以在1250～1350攝氏度下進(jìn)行20～40min完成。由此，可以進(jìn)一步提高還原處理得到的金屬化球團(tuán)的金屬化率，從而進(jìn)一步提高高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的品位。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，還原得到的金屬化球團(tuán)中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～10％，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50～70％，其中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，而通過本發(fā)明的系統(tǒng)可以有效地提高鎳的品位，從而提產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價值。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熔分裝置300具有金屬化球團(tuán)入口301、鎳鐵水出口302和熔分渣出口303，金屬化球團(tuán)入口301與金屬化球團(tuán)出口202相連，熔分裝置300適于將金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，以便得到鎳鐵水和熔分渣。具體地，在得到含有鎳、鐵單質(zhì)的金屬化球團(tuán)后，可以通過熔分處理使鎳、鐵與球團(tuán)中的cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)分離，以便得到鎳鐵水和熔分渣。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，熔分處理的并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，熔分處理可以在1500～1650攝氏度下完成。由此，可以有效地將鎳、鐵熔化為鎳鐵水，實現(xiàn)與cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)的分離。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，熔分處理得到的鎳鐵水中，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～4％，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95～97％，可見，通過熔分處理可以有效地除去金屬化球團(tuán)中的cao、mgo、sio2、al2o3等雜質(zhì)，顯著提高鐵的品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，霧化制粒裝置400具有鎳鐵水入口401和鎳鐵合金粉出口402，鎳鐵水入口401與鎳鐵水出口302相連，霧化制粒裝置400適于將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理，以便得到鎳鐵合金粉。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過霧化制粒處理將鎳鐵合金轉(zhuǎn)化為鎳鐵合金粉，可以有效地提高后續(xù)選擇性氯化焙燒處理中鎳鐵合金中鐵的氯化率，從而提高高鎳鐵粉中鎳的品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，霧化制粒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，鎳鐵合金粉的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，鎳鐵合金粉的平均粒徑可以不大于0.15毫米。由此，可以使鎳鐵合金粉具有較大的比表面積，可以有效地提高后續(xù)選擇性氯化焙燒處理中鎳鐵合金中鐵的氯化率，提高高鎳鐵粉中鎳的品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，選擇性氯化焙燒裝置500具有鎳鐵合金粉入口501、氯化劑入口502、高鎳鐵粉出口503和含三氯化鐵煙氣出口504，鎳鐵合金粉入口501與鎳鐵合金粉出口402相連，選擇性氯化焙燒裝置500適于采用氯化劑將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，以便得到高鎳鐵粉和含三氯化鐵煙氣。具體地，通過選擇性氯化焙燒處理可以利用氯化劑選擇性地將鎳鐵合金中的部分鐵氯化為三氯化鐵，并且使鎳不被氯化，從而提高鎳鐵合金中鎳的品位。同時，發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，即使選擇性氯化焙燒處理中有少量的鎳被氯化，得到的氯化鎳也會被合金中更活潑的金屬還原，從而可以保證產(chǎn)品具有較高的鎳品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，氯化劑的種類并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，氯化劑可以為氯氣，并且氯氣的體積濃度可以為15～30％。發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，相對于其他氯化劑，體積濃度為15～30％的氯氣可以更高效地對鎳鐵合金中的鐵進(jìn)行氯化，且不會生成復(fù)雜的副產(chǎn)物。發(fā)明人在實驗中發(fā)現(xiàn)，氯氣的濃度過低，鐵的氯化反應(yīng)不能進(jìn)行或進(jìn)行效率低下；氯氣的濃度過高，并不能促進(jìn)鐵的氯化反應(yīng)進(jìn)行，反而造成化學(xué)試劑浪費。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，選擇性氯化焙燒處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，選擇性氯化焙燒處理可以在400～500攝氏度下進(jìn)行20～60min完成。由此，可以進(jìn)一步提高鐵的氯化率，并提高產(chǎn)品中鎳的品位。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氯化焙燒處理的溫度過低，鐵的氯化反應(yīng)不能進(jìn)行；氯化焙燒處理的溫度過高，鎳也會發(fā)生氯化反應(yīng)從而造成鎳損失，發(fā)明人通過大量試驗意外發(fā)現(xiàn)，氯化焙燒處理的溫度為400～500攝氏度，時間為20～60min，鎳鐵的選擇性氯化效果最好。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，通過選擇性氯化焙燒處理得到的高鎳鐵粉產(chǎn)品中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)6～15％，可見，相對于未進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理的鎳鐵合金粉，高鎳鐵粉產(chǎn)品中的鎳品位大幅提高，可以直接用作制備不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料，也可以用于進(jìn)一步提鎳的原料。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，回收裝置600具有含三氯化鐵煙氣入口601和三氯化鐵出口602，含三氯化鐵煙氣入口601與含三氯化鐵煙氣出口504相連，回收裝置600適于將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行回收處理，以便得到三氯化鐵。

參考圖4，回收裝置600進(jìn)一步包括：冷卻單元610和收集單元620。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，冷卻單元610具有含三氯化鐵煙氣入口601和降溫含三氯化鐵煙氣出口611，冷卻單元610適于將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻，以便得到降溫含三氯化鐵煙氣。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，收集單元620具有降溫含三氯化鐵煙氣入口621和三氯化鐵出口602，降溫含三氯化鐵煙氣入口621與降溫含三氯化鐵煙氣出口611相連，收集單元620適于將降溫含三氯化鐵煙氣進(jìn)行收集，以便得到三氯化鐵。由此，通過冷卻單元和收集單元對含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻與收集，可以顯著提高副產(chǎn)品三氯化鐵的回收率。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理褐鐵礦型紅土鎳礦的系統(tǒng)通過將褐鐵礦型紅土鎳礦與還原煤和添加劑供給至成型裝置中壓塊成型，得到混合球團(tuán)，并將混合球團(tuán)供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，利用混合球團(tuán)中的還原煤對褐鐵礦型紅土鎳礦中的鎳、鐵化合物進(jìn)行還原處理，將鎳、鐵還原為單質(zhì)，得到金屬化球團(tuán)，進(jìn)而通過熔分裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分處理，將鎳、鐵與雜質(zhì)分離，得到鎳鐵水和熔分渣，再將鎳鐵水供給至霧化制粒裝置中進(jìn)行霧化制粒處理，以便將鎳鐵水轉(zhuǎn)化為鎳鐵合金粉，后續(xù)將鎳鐵合金粉供給至選擇性氯化焙燒裝置中，采用氯氣將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒處理，選擇性地將鎳鐵合金粉中的部分鐵氯化為三氯化鐵，并使三氯化鐵進(jìn)入煙氣，得到高鎳鐵粉產(chǎn)品和含三氯化鐵煙氣，處理過程中即使有少量鎳被氯化，得到的氯化鎳也會被合金中的活潑金屬還原，從而保證了產(chǎn)品具有較高的鎳品位；進(jìn)一步地，將含三氯化鐵回收裝置中，利用冷卻單元和收集單元對含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻、收集，以便得到三氯化鐵。采用該系統(tǒng)可以顯著提高褐鐵礦型紅土鎳礦冶煉產(chǎn)品中鎳的品位，得到高品質(zhì)的高鎳鐵粉產(chǎn)品，并副產(chǎn)三氯化鐵，經(jīng)檢測，高鎳鐵粉中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)6～15％，鎳的回收率可達(dá)90％以上，且該系統(tǒng)的工藝簡單，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

將褐鐵礦型紅土鎳礦(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)49％，mgo質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％)、還原煤、石灰石和碳酸鈉按重量比例100:25:10:3進(jìn)行壓塊成型處理得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行直接還原處理，還原條件：還原溫度1250℃，還原時間35min。還原結(jié)束后得到金屬化球團(tuán)，金屬化球團(tuán)在1550℃進(jìn)行熔分處理得到鎳鐵水(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.4％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)97.1％)和熔分渣。將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理得到鎳鐵合金粉，鎳鐵合金粉的粒度不大于0.15mm，將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒，焙燒條件：氯化劑為氯氣，氯氣體積濃度15％，氯化焙燒溫度為400℃，焙燒時間20min。焙燒結(jié)束后得到高鎳鐵粉(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.5％)和含三氯化鐵煙氣，將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻、收集處理得到副產(chǎn)品三氯化鐵。高鎳鐵粉可作為不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料，也可以作為提鎳的原料，整個工藝鎳回收率為90％。

實施例2

將褐鐵礦型紅土鎳礦(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)46％，mgo質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％)、還原煤和石灰按重量比例100:15:3進(jìn)行壓塊成型處理得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行直接還原處理，還原條件：還原溫度1320℃，還原時間40min。還原結(jié)束后得到金屬化球團(tuán)，金屬化球團(tuán)在1600℃進(jìn)行熔分處理得到鎳鐵水(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)3％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)96.2％)和熔分渣。將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理得到鎳鐵合金粉，鎳鐵合金粉的粒度不大于0.15mm，將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒，焙燒條件：氯化劑為氯氣，氯氣體積濃度20％，氯化焙燒溫度為450℃，焙燒時間40min。焙燒結(jié)束后得到高鎳鐵粉(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％)和含三氯化鐵煙氣，將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻、收集處理得到副產(chǎn)品三氯化鐵。高鎳鐵粉可作為不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料，也可以作為提鎳的原料，整個工藝鎳回收率為92％。

實施例3

將褐鐵礦型紅土鎳礦(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.4％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)41％，mgo質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％)、還原煤、消石灰和硫酸鈉按重量比例100:5:10:5進(jìn)行壓塊成型處理得到混合球團(tuán)，將混合球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行直接還原處理，還原條件：還原溫度1350℃，還原時間20min。還原結(jié)束后得到金屬化球團(tuán)，金屬化球團(tuán)在1650℃進(jìn)行熔分處理得到鎳鐵水(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％，fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)94.3％)和熔分渣。將鎳鐵水進(jìn)行霧化制粒處理得到鎳鐵合金粉，鎳鐵合金粉的粒度不大于0.15mm，將鎳鐵合金粉進(jìn)行選擇性氯化焙燒，焙燒條件：氯化劑為氯氣，氯氣體積濃度30％，氯化焙燒溫度為500℃，焙燒時間60min。焙燒結(jié)束后得到高鎳鐵粉(ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)14.6％)和含三氯化鐵煙氣，將含三氯化鐵煙氣進(jìn)行冷卻、收集處理得到副產(chǎn)品三氯化鐵。高鎳鐵粉可作為不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料，也可以作為提鎳的原料，整個工藝鎳回收率為94％。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。