專利名稱：紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳的火法冶金領(lǐng)域，具體涉及一種紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的 方法。
背景技術(shù)：
氧化型鎳礦由于其含有褐鐵礦而呈紅色，故也稱被為紅土鎳礦。實(shí)際上氧化鎳礦 有兩種類型一種是褐鐵礦類型，其位于礦床的上部，鐵高、鎳低，硅、鎂也較低，鈷含量比較 高；另一種為硅鎂鎳礦，其位于礦床的下部，硅、鎂的含量比較高。由于紅土鎳礦中的有用礦 物與脈石性質(zhì)相似，不能通過(guò)選礦的方法富集，又由于脈石含量高、有價(jià)金屬賦存狀態(tài)復(fù)雜 而限制其開發(fā)利用，因此致使占到鎳總儲(chǔ)量60%以上的紅土鎳礦的開發(fā)、利用遠(yuǎn)低于硫化 鎳礦。但是，隨著世界對(duì)鎳資源需求量的增加，紅土鎳礦的利用量正在逐漸增加。目前，紅土鎳礦的火法冶金方法主要有以下幾種工藝1)還原熔煉鎳鐵工藝-小高爐法-產(chǎn)品為含鎳1 5%的低鎳生鐵該工藝只能處理低鎳高鐵紅土鎳礦，生產(chǎn)1噸含鎳約5%的低鎳生鐵，焦比達(dá)2噸 多，電耗150kwh，折合每生產(chǎn)1噸金屬鎳要耗焦炭30-40噸，耗電3000kwh。因此，該工藝的 原料適應(yīng)性差，焦比高，熔劑消耗量大，所得到的低鎳生鐵中P、S含量高。2)還原造锍熔煉工藝-鼓風(fēng)爐造锍熔煉法-產(chǎn)品為含鎳4 10 %低冰鎳該工藝的流程長(zhǎng)，生產(chǎn)過(guò)程中需要使用大量的硫化劑，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，目前該工 藝已基本被淘汰。3)回轉(zhuǎn)窯-電爐工藝-產(chǎn)品為含鎳20 30%的鎳鐵該工藝適合處理高鎳(Ni > 1.8% )低鐵(Fe < 16% )紅土鎳礦，將礦石在回轉(zhuǎn) 窯內(nèi)經(jīng)干燥預(yù)熱到750°C左右，再在經(jīng)過(guò)預(yù)熱的熱礦石中加入約4%的焦粉，然后將這種混 合料放在還原電爐中冶煉。所得到的粗鎳鐵再經(jīng)精煉后，即可得到含鎳約30%的鐵合金。 該工藝是目前處理紅土鎳礦的主流工藝，但其缺點(diǎn)在于能耗高，生產(chǎn)1噸鎳鐵的能耗高達(dá) 300GJ (約合IOt標(biāo)準(zhǔn)煤)；渣量大，生產(chǎn)1噸鎳鐵會(huì)產(chǎn)生12噸·，因此鎳的損失較大；所得 粗鎳鐵中的P、S等有害雜質(zhì)含量高，必須再進(jìn)行精煉處理才能制得合格的鎳鐵產(chǎn)品。有鑒于此，針對(duì)上述紅土鎳礦火法冶煉過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，頗有必要提供一 種新的工藝方法來(lái)處理紅土鎳礦，以制備出合格的鎳鐵產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，以解決在現(xiàn)有 的紅土鎳的礦火法冶煉過(guò)程中存在的耗能高、熔煉渣量大以及所得鎳鐵產(chǎn)品中P、S等有害 雜質(zhì)含量較高的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，包括 下列步驟1)將紅土鎳礦研磨至粒度小于Imm備用；
2)將步驟1)所得紅土鎳礦與碳質(zhì)還原劑及添加劑按比例均勻混合，其中所述碳 質(zhì)還原劑的質(zhì)量為紅土鎳礦質(zhì)量的1 15%，所述添加劑的質(zhì)量為紅土鎳礦質(zhì)量的0 20% ；3)將步驟2)所得原料充分混合均勻，制成球團(tuán)；4)將步驟3)所得球團(tuán)進(jìn)行還原反應(yīng)；5)將步驟4)所得還原產(chǎn)物研磨至粒度0. 02 0. 2mm,并進(jìn)行磁選分離；6)將步驟5)所得磁性產(chǎn)物配加質(zhì)量為該磁性產(chǎn)物質(zhì)量的3 10%的粘結(jié)劑，壓 制成球團(tuán)，然后將該球團(tuán)經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金。優(yōu)選地，所述步驟2)中的碳質(zhì)還原劑為活性炭、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、木炭、焦炭、 石墨、或者碳粉中的至少一種。優(yōu)選地，所述步驟2)中的添加劑為膨潤(rùn)土、石灰石、螢石、橄欖石、白云石、碳酸 鈣、或者碳酸鎂中的至少一種。優(yōu)選地，所述步驟6)中的粘結(jié)劑為糖蜜、水玻璃、或者腐植酸鈉中的至少一種。優(yōu)選地，所述步驟3)所制得球團(tuán)的直徑為6 20cm。優(yōu)選地，所述步驟6)所制得球團(tuán)的直徑為10 25cm。優(yōu)選地，所述步驟4)中還原反應(yīng)溫度為700 1400°C，反應(yīng)時(shí)間為30 120min。優(yōu)選地，所述步驟5)中磁選分離的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0. 01 0. 5T。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效 果本紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法可以在較低溫度下實(shí)現(xiàn)鎳氧化物還原富集， 再將磁性產(chǎn)物進(jìn)行熔煉時(shí)，渣量少，并顯著地降低了能耗，而且它的工藝流程短、設(shè)備簡(jiǎn)便、 易于操作，所制得鎳鐵產(chǎn)品中的P、S等有害雜質(zhì)含量低，可直接作為冶煉不銹鋼的原料，故 其推廣、應(yīng)用前景良好。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1原料為進(jìn)口紅土鎳礦，其組成成分的質(zhì)量百分比為Ni 3.5%, Fe 21. 1%、MgO 13. 6%, SiO2 26. 1%。首先，將紅土鎳礦磨到0. 045mm以下，并以無(wú)煙煤為還原劑、膨潤(rùn)土為添加劑，它 們的質(zhì)量分別為紅土鎳礦質(zhì)量的2%和5%。然后，將上述原料充分混合后制成直徑6cm的 球團(tuán)。再將該球團(tuán)置于還原爐內(nèi)升溫，并在1000°C下反應(yīng)lOOmin。隨后，將還原產(chǎn)物研磨 至0. 075mm，再在0. 135T的磁場(chǎng)條件下進(jìn)行磁選分離。最后，將所得到的磁性產(chǎn)物配加3% 的糖蜜，壓制成直徑IOcm的球團(tuán)，再經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金，其中M與Fe的質(zhì)量含量分 別達(dá)到25. 和72.4%。實(shí)施例2原料為國(guó)產(chǎn)紅土鎳礦，其組成成分的質(zhì)量百分比為Ni 0.9%, Fe :26.0%,Mg0: 23. 2%, SiO2 35. 6%。首先，將上述紅土鎳礦磨到0.2mm以下，并以占紅土鎳礦質(zhì)量5%的活性炭為還原 劑。然后，將上述原料充分混合后制成直徑IOcm的球團(tuán)。再將該球團(tuán)置于還原爐內(nèi)升溫， 并在1300°C下反應(yīng)30min。隨后，將還原產(chǎn)物研磨至粒度0. 050mm，再在0. 2T的磁場(chǎng)條件下進(jìn)行磁選分離。最后，將所得到的磁性產(chǎn)物配加6%的水玻璃，壓制成直徑12cm的球團(tuán)，再 經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金，其中Ni與Fe的質(zhì)量含量分別達(dá)到8. 和86. 4%。實(shí)施例3原料為國(guó)產(chǎn)紅土鎳礦，其組成成分的質(zhì)量百分比為Ni 1. 5%, Fe 24.6%, MgO 26. 2%, SiO2 30. 2%。首先，將上述紅土鎳礦磨到0.5mm以下，并以占紅土鎳礦質(zhì)量3 %的碳粉為還原 劑，以占紅土鎳礦質(zhì)量5%的橄欖石為添加劑。然后，將上述原料充分混合后制成直徑12cm 的球團(tuán)。再將該球團(tuán)置于還原爐內(nèi)升溫，并在1150°C下反應(yīng)35min。隨后，將還原產(chǎn)物研磨 至粒度0. 050mm，再在0. 235T的磁場(chǎng)條件下進(jìn)行磁選分離。最后，將所得到的磁性產(chǎn)物配加 7%的糖蜜，壓制成直徑15cm的球團(tuán)，再經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金，其中M與Fe的質(zhì)量含 量分別達(dá)到12. 和84. 4%。實(shí)施例4原料紅土鎳礦，其組成成分的質(zhì)量百分比為Ni 1. l%>Fe 41. 6%,Mg0 14. 2%, SiO2 :20. 2%。首先，將上述紅土鎳礦磨到0. Imm以下，并以占紅土鎳礦質(zhì)量15%的碳粉為還原 劑，不加任何添加劑。然后，將上述原料充分混合后制成直徑16cm的球團(tuán)。再將該球團(tuán)置 于還原爐內(nèi)升溫，并在800°C下反應(yīng)120min。隨后，將還原產(chǎn)物研磨至粒度0. 02mm,并在 0. OlT的磁場(chǎng)條件下進(jìn)行磁選分離。最后，將所得到的磁性產(chǎn)物配加8%的水玻璃，壓制成 直徑18cm的球團(tuán)，再經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金，其中Ni與Fe的質(zhì)量含量分別達(dá)到8. 1 %和 89. 4%。實(shí)施例5原料紅土鎳礦，其組成成分的質(zhì)量百分比為=Ni :1.5%,Fe 31. 2%,MgO 20. 2%, SiO2 28. 2%。首先，將上述紅土鎳礦磨到Imm以下，并以占紅土鎳礦質(zhì)量5%的煤粉為還原劑， 以占紅土鎳礦質(zhì)量20%的石灰石為添加劑。然后，將上述原料充分混合后制成直徑18cm的 球團(tuán)。再將該球團(tuán)置于還原爐內(nèi)升溫，并在1250°C下反應(yīng)30min。隨后，將還原產(chǎn)物研磨至 粒度0. 2mm，并在0. 45T的磁場(chǎng)條件下進(jìn)行磁選分離。最后，將所得到的磁性產(chǎn)物配加9% 的糖蜜，壓制成直徑20cm的球團(tuán)，再經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金，其中M與Fe的質(zhì)量含量分 別達(dá)到15. 和82.4%。實(shí)施例6原料紅土鎳礦，其組成成分的質(zhì)量百分比為=Ni :2.8%,Fe 15. 6%,Mg0 26. 2%, SiO2 30. 2%。首先，將上述紅土鎳礦磨到0.2mm以下，并以占紅土鎳礦質(zhì)量3%的石墨粉為還原 劑，以占紅土鎳礦質(zhì)量3 %的螢石并同時(shí)配加占紅土鎳礦質(zhì)量2 %的石灰石為添加劑，將上 述原料充分混合后制成直徑20cm球團(tuán)。然后，將該球團(tuán)置于還原爐內(nèi)升溫，并在1400°C下 反應(yīng)45min。隨后，將還原產(chǎn)物研磨至粒度0. 050mm,并在0. 35T的磁場(chǎng)條件下進(jìn)行磁選分 離。最后，將所得到的磁性產(chǎn)物配加10%的腐植酸鈉，壓制成直徑25cm的球團(tuán)，再經(jīng)電爐熔 煉得到鎳鐵合金，其中Ni與Fe的質(zhì)量含量分別達(dá)到29. 4%和69. 4%。綜上所述，本發(fā)明紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法可在較低溫度下實(shí)現(xiàn)鎳
5氧化物的還原富集，該鎳鐵生產(chǎn)工藝具有流程短、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)便易操作、熔煉渣量小、耗能 低等優(yōu)點(diǎn)，所制得的鎳鐵產(chǎn)品中的P、S等有害雜質(zhì)含量低，可以直接作為冶煉不銹鋼的原 料。 本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明， 而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變 化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于包括下列步驟1)將紅土鎳礦研磨至粒度小于1mm備用；2)將步驟1)所得紅土鎳礦與碳質(zhì)還原劑及添加劑按比例均勻混合，其中所述碳質(zhì)還原劑的質(zhì)量為紅土鎳礦質(zhì)量的1～15％，所述添加劑的質(zhì)量為紅土鎳礦質(zhì)量的0～20％；3)將步驟2)所得原料充分混合均勻，制成球團(tuán)；4)將步驟3)所得球團(tuán)進(jìn)行還原反應(yīng)；5)將步驟4)所得還原產(chǎn)物研磨至粒度0.02～0.2mm，并進(jìn)行磁選分離；6)將步驟5)所得磁性產(chǎn)物配加質(zhì)量為該磁性產(chǎn)物質(zhì)量的3～10％的粘結(jié)劑，壓制成球團(tuán)，然后將該球團(tuán)經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金。
2.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所述步 驟2)中的碳質(zhì)還原劑為活性炭、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、木炭、焦炭、石墨、或者碳粉中的至少 一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所 述步驟2)中的添加劑為膨潤(rùn)土、石灰石、螢石、橄欖石、白云石、碳酸鈣、或者碳酸鎂中的至 少一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所 述步驟6)中的粘結(jié)劑為糖蜜、水玻璃、或者腐植酸鈉中的至少一種。
5.如權(quán)利要求3所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所述步 驟6)中的粘結(jié)劑為糖蜜、水玻璃、或者腐植酸鈉中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所述步 驟3)所制得球團(tuán)的直徑為6 20cm。
7.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所述步 驟6)所制得球團(tuán)的直徑為10 25cm。
8.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所述步 驟4)中還原反應(yīng)溫度為700 1400°C，反應(yīng)時(shí)間為30 120min。
9.如權(quán)利要求1所述的紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，其特征在于所述步 驟5)中磁選分離的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0. 01 0. 5T。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紅土鎳礦含碳球團(tuán)預(yù)還原富集鎳的方法，包括步驟將紅土鎳礦研磨至粒度小于1mm備用；將所得紅土鎳礦與碳質(zhì)還原劑及添加劑按比例均勻混合，其中所述碳質(zhì)還原劑與添加劑的質(zhì)量分別為紅土鎳礦質(zhì)量的1～15％和0～20％；將所得原料充分混合均勻制成球團(tuán)；將所得球團(tuán)進(jìn)行還原反應(yīng)；將所得還原產(chǎn)物研磨至粒度0.02～0.2mm，并進(jìn)行磁選分離；將所得磁性產(chǎn)物配加質(zhì)量為該磁性產(chǎn)物質(zhì)量的3～10％的粘結(jié)劑，壓制成球團(tuán)，然后將該球團(tuán)經(jīng)電爐熔煉得到鎳鐵合金。它具有熔煉渣量少、降耗顯著、工藝流程短及設(shè)備簡(jiǎn)便易操作等優(yōu)點(diǎn)，所制得的鎳鐵產(chǎn)品中P、S等雜質(zhì)含量低，可直接作為冶煉不銹鋼的原料，故推廣、應(yīng)用前景良好。
文檔編號(hào)C22B4/06GK101886171SQ20091005124
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者劉巖, 周渝生, 張友平, 翟玉春 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司;東北大學(xué)