專利名稱：一種制備低冰鎳的原料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳礦冶煉方法，具體涉及一種硅鎂紅土鎳礦的冶煉方法。
背景技術(shù)：
鎳由于具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、延展性和很高的化學(xué)穩(wěn)定性而廣泛用于不 銹鋼、電鍍、電池等領(lǐng)域。目前可供開(kāi)發(fā)利用的鎳資源有兩類， 一類是氧化
鎳礦，也稱紅土鎳礦，另一類是硫化鎳礦。全球已探明的鎳資源約1.6億噸， 其中30%為硫化鎳礦、70%為紅土鎳礦，鎳產(chǎn)品約有60%來(lái)自于硫化礦。然 而世界可供近期開(kāi)發(fā)的硫化鎳資源，除了加拿大的沃伊斯灣(Voiseybay)鎳 礦外，其余寥寥無(wú)幾，并且硫化鎳資源勘探周期和建設(shè)周期均較長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)和 利用相對(duì)比較困難。而紅土鎳礦資源豐富，采礦成本低，冶煉工藝趨于成熟， 可生產(chǎn)氧化鎳、硫鎳、鎳鐵等多種中間產(chǎn)品，而且礦源靠海，便于運(yùn)輸。因 此，開(kāi)發(fā)利用紅土鎳礦具有重要的意義。
紅土鎳礦是鐵、鎂、硅等含水氧化物組成的疏松粘土狀礦石，由含鎳的 巖石風(fēng)化、浸淋、蝕變、富集而成?，F(xiàn)已探明的紅土鎳礦資源多分布在南、 北回歸線一帶，如澳大利亞、巴布亞新幾內(nèi)亞、新喀里多尼亞、印度尼西亞、 菲律賓和古巴等地。紅土鎳礦可分為兩種類型， 一種是褐鐵礦型，位于礦床 的上部，鐵高、鎳低，硅鎂較低，但鈷含量較高，這種礦石宜采用濕法冶金 工藝處理，提取鎳鐵產(chǎn)生的爐渣用于鐵的生產(chǎn)。另一種為硅鎂鎳礦，位于礦 床的下部，硅、鎂含量較高，鐵、鈷含量較低，但鎳含量較高，這種礦石宜 采用火法冶金工藝處理。紅土礦的原礦中一4殳含有30%~45%的水，其中結(jié) 晶水占10%~15°/。，除水之外，上述兩種類型的紅土礦的干礦其主要成份可 見(jiàn)表l,本文中所提到的成分含量全部為重量比。。
表l紅土鎳礦兩種礦型主要成分(％)
紅土鎳礦類型Ni CoFeMgOSi02Cr203
褐鐵礦型0.8 ~ 1.5 0.1-0.240~500.5-5.010~302~5
硅鎂礦型1.5 ~ 3.0 0.02-0.110~305 ~3510~501 ~2
目前，硅鎂紅土鎳礦的火法冶煉工藝有鎳鐵工藝和鎳硫工藝兩種工藝路
線，主要熔煉設(shè)備有回轉(zhuǎn)爐、電爐和鼓風(fēng)爐。其中，4臬硫工藝的主要產(chǎn)品是 低水鎳，由于低水鎳可進(jìn)一步制備鎳含量為40%以上的高冰鎳，該產(chǎn)品具有
較大的靈活性經(jīng)焙燒脫硫后可直接還原熔煉生產(chǎn)不銹鋼工業(yè)的通用鎳，也
可以作為常壓粉基法精煉鎳的原料生產(chǎn)鎳丸和鎳粉，還可以直接鑄成陽(yáng)極板 送硫化鎳電解精煉的工廠生產(chǎn)陰極鎳。因此，鎳硫工藝冶煉紅土鎳礦具有很
好的市場(chǎng)前景。
采用鎳硫工藝熔煉硅鎂紅土鎳礦時(shí)，將硅鎂紅土鎳礦與硫化劑混合熔煉，
分別得到低水鎳和爐渣、煙塵。鎳硫工藝的主要工藝步驟為先將硅鎂紅土 鎳礦依次經(jīng)過(guò)干燥、焙燒去除其中的游離水和結(jié)晶水使之成為燒結(jié)塊，然后 將焙燒后的硅鎂紅土鎳礦和添加劑、硫化劑一起加入電爐或鼓風(fēng)爐進(jìn)行熔煉 得到低冰鎳。由于電爐成本高、而且耗費(fèi)電能多，因此采用這種設(shè)備進(jìn)行鎳 硫工藝冶煉紅土礦會(huì)增加企業(yè)的成本。
由于鼓風(fēng)爐投資少，使用成本低，適合中國(guó)國(guó)情，因此使用鼓風(fēng)爐冶煉 紅土礦成為我國(guó)許多企業(yè)的優(yōu)選。但是鼓風(fēng)爐對(duì)于原料要求比較嚴(yán)格，即首 先要求原料具有很好的透氣能力，還要求焦炭發(fā)生充分的燃燒來(lái)保持足夠高 的溫度以避免產(chǎn)生爐結(jié)，而且要求爐渣具有比較合適的熔點(diǎn)。因此，在進(jìn)行 原料配比時(shí)，應(yīng)選擇合適的硫化劑來(lái)進(jìn)行造锍反應(yīng)，并且選擇適量的熔劑以 使?fàn)t渣有比較合理的熔點(diǎn)。如果原料配比不合適， 一般會(huì)產(chǎn)生鎳的回收率降 低，爐渣中的鎳含量過(guò)高等問(wèn)題
因此，使用鼓風(fēng)爐為冶煉設(shè)備，將紅土礦冶煉低水鎳時(shí)，需要選擇合適 的原料配比，才能以較高回收率富集鎳元素得到低冰鎳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種制備低冰鎳的原料，用以在鼓風(fēng) 爐內(nèi)采用紅土礦制備低水鎳。
為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備低冰鎳的原料，包括
爐料，所述爐料包括硅鎂紅土礦、硫化劑和/或熔劑，所述硫化劑包括硫 精礦和/或石膏粉，所述熔劑為石灰石或生石灰，和/或石英石；
燃料，所述燃料包括焦炭和/或無(wú)煙煤；
所述爐料中的Si02重量Fe重量CaO+MgO重量S重量為20-40:
5~15: 15-30: 1 ~ 10。
按照本發(fā)明，使用鼓風(fēng)爐作為熔煉低水鎳的設(shè)備，這是因?yàn)楣娘L(fēng)爐熔煉 具有投資少、建設(shè)周期短、操作簡(jiǎn)單、易控制等優(yōu)點(diǎn)，而且與電爐相比，成 本較低，對(duì)于鼓風(fēng)爐，本發(fā)明并無(wú)特別的限制。
本文中，所述的燃料用于為熔煉反應(yīng)提供熱源，可以為焦炭或者焦炭和 無(wú)煙煤的混合物。由于焦炭強(qiáng)度高，雜質(zhì)少，透氣性好，發(fā)熱量大，因此選 用焦炭?jī)?yōu)選材料。但焦炭?jī)r(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)煙煤，因此為了降低成本，可以將 一部分焦炭用無(wú)煙煤代替一起作為燃料。燃料中焦炭與無(wú)煙煤的重量比為 10: 1~5: 1，燃料中的無(wú)煙煤含量過(guò)高，則不利于熔煉反應(yīng)。選用的焦炭的 固定炭含量至少為80%,優(yōu)選的，焦炭的固定炭含量在85%以上。為了有利 于焦炭的充分燃燒，焦炭的粒度為40mm~160mm;優(yōu)選的，焦炭的粒度 60mm 120mm，焦炭粒度過(guò)小，會(huì)降低鼓風(fēng)爐內(nèi)的透氣性。為了保證鼓風(fēng) 爐內(nèi)的溫度，需要供應(yīng)適量的燃料。本發(fā)明中，燃料占爐料的重量百分比可 以為20%~30%，優(yōu)選的，燃料劑占爐料的重量百分比為22%~27%。
造锍和造渣反應(yīng)的核心原理是使紅土礦中的鎳生成硫化物(锍)并使其 他成分生成和硫化物易分離的爐渣，由于4克和爐渣的比重不同，熔煉后分成 爐渣和锍兩層，然后將锍和爐渣分離。锍的成分是主要以Ni3S2.FeS形式存 在的碌u化物，爐渣的主要成份是以FeO.Si02、 CaOSi02 、 MgO.Si02等形式 存在的硅酸鹽氧化物以及其他微量金屬元素的氧化物。爐渣中幾種成分的含 量對(duì)于爐渣和锍的分離具有重要影響，例如，爐料中的氧化鈣對(duì)于熔點(diǎn)、比 重和黏度都會(huì)有較大影響，其它氧化物如氧化鐵、氧化鎂、二氧化硅的含量 也決定了造锍和造渣反應(yīng)能否順利進(jìn)行，以及锍和渣是否易分離，并決定最 終鎳的回收率。因此需要選擇合適的原料配比來(lái)進(jìn)行熔煉反應(yīng)以得到易分離 的爐渣和锍。
因此本發(fā)明中，爐料中的Si02重量Fe重量CaO+MgO重量S重量 為20 40: 5 - 15: 15 -30: 1 - 10;優(yōu)選的，爐料中的Si02重量Fe重量 CaO+MgO重量S重量為20 35: 5 ~ 15: 15~30: 1 ~ 10;更優(yōu)選的，爐 料中的Si02重量Fe重量CaO+MgO重量:S重量為20-40: 5 ~ 15: 15 ~ 30: 1~10;更優(yōu)選的，爐料中的Si02重量Fe重量CaO+MgO重量S 重量為25 35: 8~15: 15~26: 1 ~ 10。
冶煉硅鎂紅土礦時(shí)，由于硅鎂紅土鎳礦中的Ca含量和S含量低，因此 需要另外加入含S的物質(zhì)和含Ca的物質(zhì)作為添加劑。另外，不同硅鎂紅土 鎳礦中的成分差別也較大，有時(shí)Fe含量和Si02含量低，達(dá)不到上述原料配 比的要求，因此當(dāng)Fe元素和Si02含量達(dá)不到以上要求時(shí)，還需要補(bǔ)充Fe元 素和Si02。對(duì)以上元素進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)，為了優(yōu)化配料工藝，可以根據(jù)硅鎂紅土
照本發(fā)明，可以采用硫精礦作為硫化劑同時(shí)補(bǔ)充Fe和S,也可以采用石膏粉 作為硫化劑同時(shí)補(bǔ)充Ca和S,采用石灰石或者生石灰作為熔劑單獨(dú)補(bǔ)充Ca， 采用石英石作為熔劑單獨(dú)補(bǔ)充Si02。優(yōu)選的，根據(jù)原礦成分首先選擇可以同 時(shí)補(bǔ)充兩種元素的物質(zhì)作為硫化劑，即首先選擇石克精礦和/或石膏粉作為硫化 劑，然后再選擇單獨(dú)補(bǔ)充元素/成分的物質(zhì)，即選擇石灰石和/或生石灰、石 英砂作為熔劑。添加石膏時(shí)，如果經(jīng)過(guò)計(jì)算爐料中的Ca滿足以上要求，則 不必另外單獨(dú)補(bǔ)充Ca。另外，如果原料硅鎂紅土4臬礦中的Si02的含量滿足 原料配比，也不需要另外Si02。根據(jù)以上原料配比準(zhǔn)備好添加劑后，備好原 料作為爐料，本發(fā)明中的爐料是指鼓風(fēng)爐內(nèi)除燃料以外參加造锍和造渣反應(yīng) 的固體物質(zhì)，本文中所述添加劑指補(bǔ)充上述元素的物質(zhì)，包括^克化劑和熔劑， 所述好u化劑指能夠補(bǔ)充S的添加劑，所述熔劑指除了含S物質(zhì)以外的添加劑。
由于紅土礦屬于粘土型礦土，釆用鼓風(fēng)爐進(jìn)行熔煉時(shí)，如果碎料過(guò)多， 鼓風(fēng)爐內(nèi)氣體阻力增加，不利于氣體的流通，可能會(huì)導(dǎo)致燃料不能充分燃燒， 風(fēng)口區(qū)溫度達(dá)不到要求，不能順利地進(jìn)行熔煉反應(yīng)。另外，如果鼓風(fēng)爐內(nèi)氣 體流通不暢，傳熱效果差，也不能很好的進(jìn)行熔煉反應(yīng)。為了有利于熔煉反 應(yīng)的進(jìn)行，本發(fā)明將硅鎂紅土鎳礦原礦與硫化劑制成具有一定強(qiáng)度的團(tuán)塊， 所述硫化劑包括硫精礦和/或石膏粉，本文所述的硅鎂紅土礦原礦是指直接采 集而來(lái)的石圭4美紅土鎳礦，即其中含有10%~15%的結(jié)晶水和10%~20%的游 離水。
為了使團(tuán)塊在鼓風(fēng)爐內(nèi)保持良好的透氣性，將硅鎂紅土鎳礦原礦與硫化 劑制成強(qiáng)度為4MPa 12MPa的團(tuán)塊，優(yōu)選的，制成強(qiáng)度為5MPa 10MPa 的團(tuán)塊。團(tuán)塊的密度為1.5g/cm3~3g/cm3，優(yōu)選的，團(tuán)塊的密度為1.8g/cm3~ 2.5g/cm3,團(tuán)塊的粒度為60mm~ 120mm。由于鼓風(fēng)爐的溫度從風(fēng)口區(qū)到爐頂
區(qū)溫度是逐漸降低的，例如在風(fēng)口區(qū)的溫度大可以達(dá)到1600°C，在爐頂處的 溫度為200°C ~ 500°C ，在團(tuán)坯從爐頂向風(fēng)口區(qū)下降的同時(shí)，團(tuán)塊依次經(jīng)過(guò)干 燥和焙燒，可以先后去除掉團(tuán)塊中的游離水和結(jié)晶水，而且團(tuán)塊經(jīng)過(guò)燒結(jié)后 強(qiáng)度會(huì)得到進(jìn)一步的提高。團(tuán)塊失水后，在團(tuán)塊內(nèi)部會(huì)留下水分去除后的大 量孔隙，很顯然，這些孔隙率可以使團(tuán)塊的內(nèi)部保持良好的透氣性，有利于 熱量和反應(yīng)介質(zhì)的傳輸，因此能夠充分的進(jìn)行造渣和造锍反應(yīng)。對(duì)于制團(tuán)的 方法，本發(fā)明并無(wú)特別的限制，可以使用制磚機(jī)制團(tuán)。
制成團(tuán)塊后，在鼓風(fēng)爐內(nèi)裝入團(tuán)塊、添加劑、燃料。裝料時(shí)，首先需要 將燃料放入鼓風(fēng)爐，然后在燃料上面投入添加劑，使添加劑首先熔化，最后 放入團(tuán)塊。以加入石膏作為硫化劑為例，熔煉過(guò)程的主要反應(yīng)為
CaS04+4C+202=CaS+4C02 ( 1 )
FeO+CaS=FeS+CaO ( 2 )
MeO+Si02=MeO.Si02 ( 3 )
MeO為FeO、 CaO、 MgO、 MO
NiO.Si02+FeSoNiS+ FeO.Si02 ( 4 )
6NiS=2Ni3S2+2S ( 5 )
Ni3S2+FeS=Ni3S2.FeS ( 6 )
公式(3)為進(jìn)行的造渣反應(yīng)；(4) ~公式(6)為主要進(jìn)行的造锍反應(yīng)。 可見(jiàn)爐渣中的主要成分為FeO.Si02、 CaO.Si02 、 MgO'Si02以及其他微量 金屬元素的氧化物；低水鎳的主要成份為Ni3S2.FeS等。在反應(yīng)(4)中， NiS發(fā)生了造锍反應(yīng)生成低冰鎳，而NiO.Si02用于產(chǎn)生爐渣，從而低水鎳中 的鎳含量提高時(shí)，爐渣中的鎳含量也會(huì)提高，使回收率下降。從以上反應(yīng)也 可看到，需要提供足夠的硫元素來(lái)與鐵生成硫化亞鐵，保證造锍和造渣反應(yīng) 的順利進(jìn)行。
由于紅土礦是由含鎳的巖石經(jīng)過(guò)風(fēng)化、浸淋、蝕變、富集而成的粘土狀 況土和礦石的混合物，粒度較大的礦石中的硅含量較粒度較小的礦土中硅含 量高，并且強(qiáng)度高。因此，本發(fā)明進(jìn)一步將紅土礦采用孔徑為40mm~ 100mm 的篩子過(guò)篩后，將小粒徑的紅土礦與硫化劑制成強(qiáng)度和粒度符合上述要求的 團(tuán)塊，將大粒徑的紅土礦石皮石卒至粒徑小于100mm以下后再和所述團(tuán)塊加入
鼓風(fēng)爐。對(duì)于加入鼓風(fēng)爐的順序，可以先將破碎后的紅土礦放入鼓風(fēng)爐，再 將放入團(tuán)塊，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)破碎的紅土礦部分硅含量高，熔點(diǎn)高，因此需要 大量的熱來(lái)將溫度l是高后才能將這部分充分的進(jìn)行熔煉反應(yīng)。
按照本發(fā)明，制備的低水鎳包括以下成分8wt。/。(重量百分比)~20wt %的Ni， 40wt % ~ 65wt %的Fe, 15 wt % ~ 30 wt %的S, 0. 1 wt % ~ 0.5 wt % 的Co;優(yōu)選的，低冰鎳包括9wt % ~ 16wt %的Ni, 50 wt % ~ 65 wt %的Fe, 18 wt % ~ 25 wt %的S, 0.1 wt % ~ 0.5 wt %的Co。
4姿照本發(fā)明，4氐水4臬爐渣包括5wt。/。 15wt。/。的Fe， 35wt。/。 45wtyo的 Si02, 20wt% ~ 30wt。/。的CaO + MgO;優(yōu)選的，低冰鎳爐渣包括7wt% ~ 15wt% 的Fe, 35wt% ~ 45wt。/。的Si02, 20wt% ~ 30wt。/。的CaO + MgO。。
本發(fā)明公開(kāi)一種制備低水鎳的原料，包括爐料，所述爐料包括硅鎂紅土 礦、硫化劑和/或熔劑，所述硫化劑包括硫精礦和/或石膏粉，所述熔劑為石 灰石或生石灰，和/或石英石；燃料，所述燃料包括焦炭和/或無(wú)煙煤；所述 ^料中的Si02重量Fe重量CaO+MgO重量S重量為20 40: 5 ~ 15: 15~30: 1~10。在鼓風(fēng)爐內(nèi)用紅土礦冶煉低水鎳時(shí)，氧化鈣和氧化4美的和是 決定爐渣密度、熔點(diǎn)等指標(biāo)的重要標(biāo)準(zhǔn)，Si02的重量決定了爐渣的粘稠度。 本發(fā)明通過(guò)合理的提供原料配比，可以以較高的回收率將紅土礦中的鎳富集， 降低爐渣中的鎳含量。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描 述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不 是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
按照本發(fā)明，本文中的鎳的回收率的計(jì)算方法為低水鎳中的鎳含量占原 料中的鎳含量的重量百分比，例如，計(jì)算低水鎳的回收率時(shí)將低水鎳中的鎳 重量與所用紅土礦中的鎳重量的比值即為低水鎳的回收率，本發(fā)明團(tuán)坯密度 可以采用排水法測(cè)量，即將團(tuán)塊放在盛水的杯中，測(cè)出團(tuán)塊的體積v,再用 體積v去除團(tuán)塊的質(zhì)量m即得到團(tuán)塊的密度。本文中的團(tuán)塊強(qiáng)度方法參照 GB / T50081—2002方法進(jìn)4亍。
為了更好的比較發(fā)明效果，在以下比較例和實(shí)施例中使用相同的燃料和 添力口劑。
焦炭固定炭含量為85wt.G/。，粒徑為60mm-100mm; 無(wú)煙煤固定炭含量為80wt。/0，粒徑為60mm 100mm; 石膏粉CaO含量為42wt。/。， S含量為24wt。/o; 石灰石CaO含量為53.5 wt%,粒徑為40mm~ 50mm; 硫精礦Fe含量為52wt。/。， S含量為31wtM。 實(shí)施例1
本實(shí)施例中紅土礦R!其水含量為33.5%,除水外的其它成分參見(jiàn)表2。 取150重量份的紅土礦經(jīng)過(guò)孔徑為40mm的篩子過(guò)篩后分別得到塊徑 小于40mm的第一質(zhì)量份Ml和塊徑大于40mm的第二質(zhì)量份M2,將第二 質(zhì)量份M2破碎至粒度小于80mm的碎塊；再取18.3重量份的石膏粉與第一 質(zhì)量份Ml混合后放在制磚機(jī)內(nèi)制成磚坯，測(cè)量磚坯強(qiáng)度和密度列于表3。 取4.1重量份的石灰石作為熔劑。
爐料組成為150重量份的紅土礦、18.3重量份的石膏粉、和4.0重量份 的石灰石。
熔煉時(shí)，以0.8tph (噸/小時(shí))的速率將所述爐料送入鼓風(fēng)爐，以0.2tph 將焦炭送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行反應(yīng)，空氣送入鼓風(fēng)爐的風(fēng)量為70 m3/ ( m2'min )(立 方米/平方米分鐘)。進(jìn)料時(shí)，先放入焦炭，然后依次為石灰石、第二質(zhì)量份 M2破碎后的碎塊、磚坯。反應(yīng)后，從鼓風(fēng)爐中排出以下成分的低水鎳和爐渣
低冰鎳12.3wt%Ni, 60.1wt%Fe, 23.2wt0/oS;
爐渣0.102wt%Ni, 42wt%Si02, 8.5wt%Fe， 9.8wt%CaO, 20wt%MgO。 所生產(chǎn)的低冰鎳的數(shù)量為83kg/每噸紅土礦，鎳的回收率為91%，床能 力為43t/mM。(叱/平方米天) 實(shí)施例2
本實(shí)施例中紅土礦R2其水含量為31 %,除水外的其它成分參見(jiàn)表2。 取145重量份的紅土礦R2經(jīng)過(guò)孔徑為50mm的篩子過(guò)篩后分別得到塊徑 小于40mm的第一質(zhì)量份Ml和塊徑大于40mm的第二質(zhì)量份M2，將第二 質(zhì)量份M2破碎至粒度小于80mm的碎塊；再取16.7重量份的石膏粉與第一 質(zhì)量份M1混合后放在制磚機(jī)內(nèi)制成磚坯，測(cè)量磚坯強(qiáng)度和密度列于表3。
取0.7重量份的石灰石作為熔劑。
爐料組成為145重量份的紅土礦、16.7重量份的石膏粉、和0.3重量份 的石灰石。
熔煉時(shí)，以0.8tph (p屯/小時(shí))的速率將所述爐料送入鼓風(fēng)爐，以0.2tph 將焦炭送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行反應(yīng)，空氣送入鼓風(fēng)爐的風(fēng)量為70 m3/(m2'min)。進(jìn) 料時(shí)，先放入焦炭，然后依次為石灰石、第二質(zhì)量份M2破碎后的碎塊、磚 坯。反應(yīng)后，從鼓風(fēng)爐中排出以下成分的低冰鎳和爐渣
低冰鎳11.3wt%Ni, 61.3wt%Fe, 21.3wt°/。S;
爐渣0.098wt%Ni, 39.6wt%Si02， 12.4wt%Fe, 8.5wt%CaO, 20.1wt%MgO。 所生產(chǎn)的低冰鎳的數(shù)量為104kg噸/每噸紅土礦，鎳的回收率為92%, 床能力為43t/m2(1。(噸/平方米天) 實(shí)施例3
本實(shí)施例中紅土礦R3其水含量為35.5%,除水外的其它成分參見(jiàn)表2。 取155重量份的紅土礦R3經(jīng)過(guò)孔徑為40mm的篩子過(guò)篩后分別得到塊徑 小于40mm的第一質(zhì)量份Ml和塊徑大于40mm的第二質(zhì)量份M2,將第二 質(zhì)量份M2破碎至粒度小于80mm的碎塊；再取20.3重量份的石膏粉與第一 質(zhì)量份M1混合后放在制磚機(jī)內(nèi)制成磚坯，測(cè)量磚坯強(qiáng)度和密度列于表3。 爐料組成為150重量份的紅土礦、20.3重量份的石膏粉。 熔煉時(shí)，以0.8tph "屯/小時(shí))的速率將所述爐料送入鼓風(fēng)爐，以0.2tph 將焦炭送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行反應(yīng)，空氣送入鼓風(fēng)爐的風(fēng)量為70 m3/(m2'min)。進(jìn) 料時(shí)，先放入焦炭，第二質(zhì)量份M2破碎后的碎塊、磚坯。反應(yīng)后，從鼓風(fēng) 爐中排出以下成分的低冰鎳和爐渣
低水鎳15.4wt°/。Ni， 62.1wt%Fe， 23.4wt%S;
爐渣0.097wto/oNi， 38.5wt%Si02， 8.3wt%Fe, 6.5wt%CaO， 20.7wt%MgO。 所生產(chǎn)的低水鎳的數(shù)量為66.5kg/每噸紅土礦，鎳的回收率為91%,床 能力為43t/m2d。(噸/平方米天) 實(shí)施例4
本實(shí)施例中紅土礦R4其水含量為32.4%,除水外的其它成分參見(jiàn)表2。 取148重量份的紅土礦R4經(jīng)過(guò)孔徑為40mm的篩子過(guò)篩后分別得到塊徑 小于40mm的第一質(zhì)量〗分Ml和塊徑大于40mm的第二質(zhì)量份M2,將第二
質(zhì)量份M2破碎至粒度小于80mm的碎塊；再取11.5重量份的硫精礦與第一 質(zhì)量份M1混合后放在制磚機(jī)內(nèi)制成磚坯，測(cè)量磚坯強(qiáng)度和密度列于表3。 取13.1重量份的石灰石作為熔劑。
爐料組成為148重量份的紅土礦、11.5重量份的硫精礦、和13.1重量份 的石灰石。
熔煉時(shí)，以0.8tph (噸/小時(shí))的速率將所述爐料送入鼓風(fēng)爐，以02tph 將焦炭和無(wú)煙煤的混合物送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行反應(yīng)，所述焦炭和無(wú)煙煤的混合物 中焦炭與無(wú)煙煤的重量比為19: 1,空氣送入鼓風(fēng)爐的風(fēng)量為70m3/(m2'min)。 進(jìn)料時(shí)，先放入焦炭和無(wú)煙煤，然后依次為石灰石、第二質(zhì)量份M2破碎后 得碎塊、磚坯。熔煉反應(yīng)后，從鼓風(fēng)爐中排出以下成分的低冰鎳和爐渣
低冰鎳11.45wt%Ni, 63.5wt%Fe， 20.5wt%S;
爐淹0.094wt%Ni, 41.3wt%Si02， 12.1wt%Fe， 7.2wt0/oCaO， 19.2wt0/oMgO。 所生產(chǎn)的低水鎳的數(shù)量為94kg/每噸紅土礦，鎳的回收率為90%，床能 力為43t/m2d。 ( p屯/平方米天) 比舉交例1
取150重量份的紅土礦&在20(TC干燥去除水分，再將干燥后的紅土礦 在550°C ~ 750。C焙燒得到紅土礦燒結(jié)塊，將焙燒后的紅土礦燒結(jié)塊破碎至塊 度為60mm ~ lOOmm。
取20重量份的硫精礦作為硫化劑，取15重量份的石灰石作為造渣劑。
熔煉時(shí)，以0.8tph (卩屯/小時(shí))的速率將所述爐料送入鼓風(fēng)爐，以0.2tph 將焦炭送入鼓風(fēng)爐進(jìn)行反應(yīng)，空氣送入鼓風(fēng)爐的風(fēng)量為70 m3/(m、min)。反 應(yīng)后，從鼓風(fēng)爐中排出以下成分的低水鎳和爐渣
低冰鎳8.45wt%Ni, 65.5wt%Fe， 28.3wt%S;
爐渣0.48wt%Ni， 46wt%Si02, 12.1wt%Fe, 16wt°/。CaO, 22wt%MgO。 所生產(chǎn)的低水鎳的數(shù)量為105kg/每噸紅土礦，鎳的回收率為78%。
表2、原料硅鎂紅土鎳礦除水外的主要成分(重量％ )
M FeSi02MgOCoCr203
紅土礦1.69 16.2531.6320.280.051.21
紅土》廠R21." 10.7543.3823.380.061.06
紅土礦R31.73 10.1333.13230.031.36
紅土礦R41.78 12.7534.1313.130.021.28
表3 、本發(fā)明實(shí)施例磚坯強(qiáng)度和密度
實(shí)施實(shí)施實(shí)施實(shí)施 比4交
例1例2例3例4 例1
抗壓強(qiáng)度(MPa) 6.76.47.25.6 —
密度(g/cm3) 2.132.112.342.04
從以上敘述可以看出，通過(guò)選擇合適的原料配比，能以較高的回收率將 紅土礦中的鎳富集得到低水鎳。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn) 飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種制備低冰鎳的原料，包括爐料，所述爐料包括硅鎂紅土礦、硫化劑和/或熔劑，所述硫化劑包括硫精礦和/或石膏粉，所述熔劑為石灰石或生石灰，和/或石英石；燃料，所述燃料包括焦炭和/或無(wú)煙煤；所述爐料中的SiO2重量Fe重量CaO+MgO重量S重量為20～40∶5～15∶15～30∶1～10。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原料，其特征在于所述爐料中的Si02重量Fe 重量CaO+MgO重量S重量為25 -35: 8~15: 15~26: 1 ~ 10。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原料，其特征在于將所述硅^:紅土礦和疏化劑制成強(qiáng)度為4MPa 12MPa的團(tuán)坯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的原料，其特征在于所述團(tuán)坯的密度為1.5g/cm3 ~ 3.0g/cm3。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原料，其特征在于所述燃料包括焦炭和無(wú)煙煤 的混合物，所述焦炭和無(wú)煙煤的重量比為10: 1~5: 1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的原料在鼓風(fēng)爐內(nèi)熔煉后得到的低冰 鎳，包括以下成份Ni: 8wt% ~ 20wt%; Fe: 40wt% ~ 60wt%; S: 15wt% ~ 30wt%; Co: 0.1wt% ~ 0.5wt%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的原料在鼓風(fēng)爐內(nèi)熔煉后得到的低冰 鎳爐渣，所述爐渣中Fe含量為5wt%~ 15wt%。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的爐渣，其特征在于所述爐渣中&02含量為 35wt% ~ 45wt%。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的爐渣，其特征在于所述爐渣中CaO + MgO的含 量為20wt%~30wt%。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的爐渣，其特征在于所述爐渣中Fe含量為8wt%~ 15wt%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種制備低冰鎳的原料，包括爐料，所述爐料包括硅鎂紅土礦、硫化劑和/或熔劑，所述硫化劑包括硫精礦和/或石膏粉，所述熔劑為石灰石或生石灰，和/或石英石；燃料，所述燃料包括焦炭和/或無(wú)煙煤；所述爐料中的SiO₂重量∶Fe重量∶CaO+MgO重量∶S重量為20～40∶5～15∶15～30∶1～10。在鼓風(fēng)爐內(nèi)用紅土礦冶煉低冰鎳時(shí)，氧化鈣和氧化鎂的和是決定爐渣密度、熔點(diǎn)等指標(biāo)的重要標(biāo)準(zhǔn)，SiO₂的重量決定了爐渣的粘稠度。本發(fā)明通過(guò)合理的提供原料配比，可以以較高的回收率將紅土礦中的鎳富集，降低爐渣中鎳含量。
文檔編號(hào)C22B23/00GK101358291SQ20081013246
公開(kāi)日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者崔明飛, 張本林, 明 李, 高占奎, 高海明 申請(qǐng)人:朝陽(yáng)昊天有色金屬有限公司