從低品位紅土鎳礦富集鎳精礦的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化工選礦和冶金化工科學技術領域，特別涉及一種利用氣固還原反應從低品位紅土鎳礦富集鎳精礦的方法。
【背景技術】
[0002]紅土鎳礦作為全球主要的鎳資源，雖然品位較低，但隨著全球鎳需求量不斷增加，特別是硫化鎳礦型鎳資源儲量的急劇下降，已成為全球鎳行業(yè)重點瞄準開發(fā)的鎳資源。由于紅土鎳礦品位較低，且鎳以硅酸鹽類的形式存在，采用傳統(tǒng)的物理選礦方法難以富集，因此選擇化學方法來處理紅土鎳礦，達到鎳礦的富集。目前化學處理方法有:加壓酸浸漬法、還原焙燒氨浸法、還原熔煉鎳鐵法、還原焙燒磁選法等。其中還原焙燒磁選法具有過程簡單、設備無腐蝕及廢水少等優(yōu)點，近幾年來發(fā)展非常迅速。
[0003]還原焙燒磁選法依據(jù)還原劑類型不同主要分為固體還原劑和氣體還原劑，如中國專利(CN 104032058 AXN 101586187A、CN 104087753A)等采用固體煤直接還原紅土鎳礦，中國專利(CN 103409629 A、CN103509936 A)等采用氣體還原劑直接還原紅土鎳礦。由于固體直接還原紅土鎳礦所需還原劑通常為煤炭，煤炭作為一種成分、結構復雜的化石原料，且又含有環(huán)境污染的前驅物，如硫、汞、揮發(fā)物等，在紅土鎳礦還原焙燒過程中，固體碳還原焙燒技術存在操作溫度高、能耗高、投資高、污染嚴重、產(chǎn)品中存在一定量的固體炭等不足。氣體直接還原紅土鎳礦所需的還原劑是可直接來自工業(yè)生產(chǎn)過程副產(chǎn)物，如焦爐煤氣、氣化煤氣、冶煉高爐氣、天然氣等，氣體還原劑是一種非常潔凈的化工原料，在紅土鎳礦還原焙燒過程中，氣體還原焙燒具有溫度適宜、投資低、污染低、操作簡單、還原劑原料來源廣泛等。
[0004]通常紅土鎳礦和還原劑直接發(fā)生還原反應，其選擇性還原效果不明顯，在紅土鎳礦中添加添加劑來改性選擇還原性是一種最有效的方法。中國專利(CN 103526026 A)發(fā)明的一種用于紅土鎳礦直接還原的添加劑公開了一種用于紅土鎳礦直接還原的添加劑，指出添加劑是由NCS添加劑、硫酸鈉、碳酸鈣、磷酸鈉、蘇打粉、硼砂組成。中國專利(CN103526046 A)發(fā)明的一種腐殖土型紅土鎳礦還原的添加劑，添加劑為NCS-2添加劑、草酸鈉、硼酸鈉、碳酸鈣、硫酸鈉。由上述可以看出，紅土鎳礦直接還原需要的添加劑為一混合物即為復合添加劑，復合添加劑的作用，許多人都進行了研宄。文獻(孫體昌等，紅土鎳礦選擇性還原焙燒-磁選制備鎳鐵產(chǎn)品的研宄，中國礦業(yè)，2012，增刊)指出添加劑NCS和NCP混合物通過助熔作用產(chǎn)生選擇還原鎳、鐵的影響。文獻(李光輝，紅土鎳礦鈉鹽還原焙燒一磁選的機理，中國有色金屬學報，2012，22 (O)指出堿金屬鹽能催化金屬氧化物的炭熱還原，通過提高碳的反應活性，使金屬氧化物的晶格點陣發(fā)生畸變以及使還原產(chǎn)物產(chǎn)生微孔、加速還原氣體的內擴散。同時，堿金屬氧化物可與Si02、Al203等酸性脈石成分發(fā)生反應，起到破壞礦石結構的作用。
[0005]不同紅土鎳礦直接還原裝置對紅土鎳礦還原、運行成本、原料性質等要求是不同的。目前，紅土鎳礦還原裝置主要有流化床(中國專利，CN 103421924 A)、豎爐(中國專利，CN 101603110 A)、回轉爐(中國專利，CN 102094093 A)、隧道窯(中國專利，CN 103526046
A)等。這些裝置在固體炭還原紅土鎳礦中各具有特色。
[0006]目前紅土鎳礦選擇還原方法主要集中在碳基直接還原焙燒，但對氣體直接還原紅土镲礦才給予重視，特別是氣體直接還原焙燒紅土镲礦添加劑急需創(chuàng)新。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種具有強選擇還原作用的利用氣固還原反應從低品位紅土鎳礦富集鎳精礦的方法。
[0008]為解決以上技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種利用氣固還原反應從低品位紅土鎳礦富集鎳精礦的方法，包括步驟:
(1)將紅土鎳礦破碎后烘干、磨細，再進行預焙燒；
(2)將預焙燒的紅土鎳礦與作為添加劑的硫代硫酸鹽均勻混合，添加劑加入量為紅土鎳礦重量的5?25%，加水捏合，擠壓成柱狀顆粒，進行干燥；
(3)將干燥后柱狀顆粒放入固定床反應裝置在惰性氣體N2氣氛中加熱升溫至800?1200°C，然后通入含體積分數(shù)20?80%C0還原氣體的混合氣體，該混合氣體由CO和隊組成，混合氣體空速為lOOOtT1，還原焙燒時間為0.5?2h，最后含CO還原氣體的混合氣體切換成惰性氣體N2，使其降溫到常溫；
(4)還原焙燒后的礦粉，經(jīng)過破碎、細磨制漿后，進入磁選機進行磁選，磁選礦物干燥后為鎳精礦，非磁性礦物為尾礦。
[0009]作為優(yōu)選的方案，所述的硫代硫酸鈉鹽類化合物為硫代硫酸鈉(Na2S2O3X或硫代硫酸鉀(K2S2O3)、或硫代硫酸鈣(CaS2O3)、或硫代硫酸鋇(BaS2O3)。硫代硫酸鹽類在還原焙燒過程中能夠分解成單質硫和亞硫酸鹽，釋放出的單質硫與紅土镲礦中鐵礦轉變?yōu)槌噼F礦起到拋鐵的作用；同時，由于生成的赤鐵礦和亞硫酸鹽有較低的熔點，對紅土鎳礦中硅酸鹽相發(fā)生的重結晶過程有促進作用，利于亞硫酸鹽中的金屬離子取代鎂橄欖石中的鎳離子，使得賦存在硅酸鹽中難以分離的鎳離子以氧化物和硫化物的形式得到釋放，從而提高了鎳的品位以及選擇性回收率。
[0010]作為優(yōu)選的方案，步驟(I)中，將紅土鎳礦用顎式破碎機破碎至4-6mm，然后置于烘箱在70-90°C烘干，烘干后的紅土鎳礦用棒磨機磨至細度< 0.15mm的紅土鎳礦占90%以上，置于馬弗爐中預焙燒。紅土鎳礦的細度對有用礦物與脈石礦物分離至關重要，細度越小分離越高，但從技術、經(jīng)濟上比較選擇此適宜的細度。
[0011]作為優(yōu)選的方案，步驟(2)中，放入擠條機后擠壓成型得到直徑為3?5mm、長度為5?1mm柱狀顆粒，柱狀顆粒放入干燥箱中干燥。
[0012]作為優(yōu)選的方案，步驟(4)中，進入磁選機后，在磁選強度為0.195T下進行磁選。由于還原后的紅土鎳礦是一種強磁性礦物，比磁化系數(shù)大于35X10_6m3/ kg，屬易選礦物，可用約0.2T的弱磁場磁選機分選。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明的添加劑是一種在紅土鎳礦氣體還原焙燒過程中同時具有堿性、硫酸根、加熱過程中產(chǎn)生硫磺三重性能的單一化合物，避免需要多種添加劑混合物而產(chǎn)生的不足，具有強的選擇還原作用。
[0014](2)采用一氧化碳作為還原劑，可有效利用化工企業(yè)、冶煉企業(yè)等生產(chǎn)副產(chǎn)物如焦爐煤氣、氣化煤氣、石油裂解氣、天然氣裂解氣、合成施放氣等作為原料氣，一氧化碳與碳相比具有高的還原性能和潔凈性，能夠降低紅土鎳精礦還原焙燒溫度，避免碳還原過程中對產(chǎn)物及環(huán)境的污染。
[0015](3)采用固定床裝置氣固相選擇還原具有操作簡單、還原速率快、還原溫度低、動力消耗低、設備磨損率低等特點。
[0016](4)本發(fā)明技術工藝具有能耗低、投資成本低、環(huán)境友好、無污染等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
低品位紅土镲礦(TN1:?1.34 wt.%)用顎式破碎機破碎至4_6mm，然后置于烘箱于80°C烘干。烘干后的紅土鎳礦用棒磨機磨至細度為-0.15mm占90%以上，置于馬弗爐中進行預焙燒。再將預焙燒的紅土鎳礦中分別獨立加入紅土鎳礦重量20%的硫代硫酸鈉(Na2S203)、或硫代硫酸鉀(K2S203)、或硫代硫酸鈣(CaS203)、或硫代硫酸鋇(BaS2O3)添加劑，均勻混合后加適量水捏合，放入擠條機后擠壓成型得到直徑為3?5_、長度為5?1mm柱狀顆粒，柱狀顆粒放入干燥箱中干燥，得到干燥成型紅土鎳礦。將干燥后成型紅土鎳礦放入固定床反應裝置在惰性氣體N2氣氛中加熱升溫至1200°C，然后通入含體積分數(shù)80%C0還原氣體的混合氣體，混合氣體空速為lOOOtT1，還原焙燒時間為2h，最后含CO還原氣的混合氣體切換為惰性氣體N2，使其降溫到常溫。還原焙燒后的礦，經(jīng)過破碎、細磨制漿后，進入磁選機，在磁選強度為0.195T下進行磁選，磁選礦物干燥后得到鎳含量分別為TN1: 10.6 wt.%，TN1: 10.8 wt.%，TN1: 10.2 wt.%，TN1: 10.5 wt.% 的精礦粉。
[0019]實施例2
低品位紅土镲礦(TN1:?1.34 wt.%)用顎式破碎機破碎至4_6mm，然后置于烘箱于80°C烘干，烘干后的紅土鎳