專利名稱：一種紅土鎳礦在隧道窯-電爐中生產(chǎn)鎳鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳鐵合金的兩步式還原生產(chǎn)方法。以紅土鎳礦配以還原劑(煤 粉、焦粉、半焦)、粘結(jié)劑和熔劑(石灰石、螢石)制成含碳球團(tuán)生產(chǎn)鎳鐵合金。
背景技術(shù)：
隨著科技不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)逐漸發(fā)展，世界各國對不銹鋼的需求日益旺盛。鎳作為生 產(chǎn)不銹鋼的主要合金元素之一，需求量也越來越大。目前世界上約60%的鎳產(chǎn)量來源于硫化鎳礦，從硫化鎳礦中提取金屬鎳的工藝已 面臨著資源日益枯竭的局面，在低碳經(jīng)濟(jì)方面也將面臨著越來越大的壓力.因此，隨著鎳 鐵行業(yè)的發(fā)展和鎳鐵冶煉技術(shù)的成熟，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)移到了豐富的紅土鎳礦研究利用 上。目前，國內(nèi)外對紅土鎳礦的研究越來越多，處理工藝主要是火法和濕法兩種， 其中火法分鎳锍和鎳鐵工藝，而鎳鐵工藝路線主要是以下兩條一是回轉(zhuǎn)窯礦熱爐流程 (RKEF)，生產(chǎn)高鎳鐵；另外一條是高爐流程，生產(chǎn)中鎳和低鎳鐵產(chǎn)品。但是這兩個(gè)最主要的 流程對原料的要求高，礦熱爐所需紅土鎳礦鎳高鐵低，而高爐為避免產(chǎn)生大量的渣，所需紅 土鎳礦為低鎳高鐵，這樣就造成大量不符合上述兩種流程需要的紅土鎳礦大量堆積。濕法 工藝分還原焙燒-氨浸工藝和高壓酸浸工藝，這兩個(gè)工藝由于存在能耗、藥劑及對反應(yīng)條 件的要求比較苛刻等問題，因此應(yīng)用并不廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種紅土鎳礦在隧道窯-電爐中生產(chǎn)鎳鐵的方法，涉及一種以紅土鎳 礦為原料，以煤粉、焦粉或者半焦為還原劑，以石灰石或螢石為熔劑制成含碳球團(tuán)，以隧道 窯_電爐法生產(chǎn)鎳鐵的新方法，該方法能解決部分省份焦?fàn)t煤氣的利用問題，走循環(huán)經(jīng)濟(jì) 之路。本發(fā)明是的主要步驟是配料粘as劑> 混料—球團(tuán)還
原金屬化球團(tuán)—冷卻—破碎細(xì)磨·>濕法磁選分離—鎳鐵精礦壓球
高溫溶煉—鎳鐵合金。選取紅土鎳礦為原料，其中鎳的質(zhì)量占紅土鎳礦總質(zhì)量 的0. 5% _3%，鐵的質(zhì)量占紅土鎳礦總質(zhì)量的10% _55%，將紅土鎳礦和還原劑、粘結(jié)劑，熔 劑按照100 10-50 0-5 2-20%制備成球團(tuán)，并將球團(tuán)放入還原罐中；含碳球團(tuán)經(jīng)過 預(yù)熱、還原、冷卻、破碎細(xì)磨、磁選得到鎳鐵精礦，精礦壓球，然后經(jīng)過電爐高溫熔煉進(jìn)行渣 鐵分離，得到鎳鐵合金。一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵的方法，包括以下步驟(1)配料選取的紅土鎳礦為原料，選取煤粉、焦粉或半焦作為還原劑，選 取石灰石或螢石為熔劑，膨潤土為粘結(jié)劑；所述紅土鎳礦、還原劑、粘結(jié)劑、熔劑按 100 10-50 0-5 2-20 的比例混合；(2)混料造球首先將紅土鎳礦加入烘干機(jī)中進(jìn)行烘干后進(jìn)行破碎，再按上述比例加入還原劑、粘結(jié)劑和溶劑，加入混料機(jī)中，混勻之后用造球機(jī)將其造成球團(tuán)后加入還原 罐中；(3)還原將上述準(zhǔn)備好的還原罐送入隧道窯內(nèi)進(jìn)行還原，還原溫度控制在 1100-1300°C，還原時(shí)間12-32小時(shí)，得到金屬化球團(tuán)；(4)冷卻出窯后的球團(tuán)，在爐外冷卻器中冷卻到100°C以下；(5)破碎磨細(xì)冷卻后的球團(tuán)，進(jìn)入破碎機(jī)破碎，利用球磨機(jī)磨細(xì)；(6)濕法磁選分離以1000-2500GS的磁場強(qiáng)度，對還原礦進(jìn)行濕式磁選，得到鎳 鐵精礦；(7)高溫熔煉將上述制得的鎳鐵精礦加入粘結(jié)劑和熔劑后，冷壓成球，送入電爐 中，在電爐中溫度控制在1450°C -1550°C，冶煉時(shí)間為20-120min，經(jīng)過高溫熔煉得到鎳鐵
α全
口巫ο所述紅土鎳礦粉和所述還原劑粒度均小于3mm ；所述還原劑煤粉固定碳> 60%， 灰分< 15% ；所述半焦固定碳> 60% ；所述熔劑為石灰石，其CaO含量大于50% ；或是所述 熔劑是螢石，其CaF2含量大于75%。所述步驟(2)中，還原罐底部和表層球團(tuán)各鋪一層焦粉，厚度為10_30mm。所述步驟(5)中，球團(tuán)磨細(xì)至小于200目的球團(tuán)顆粒占50%以上。所述步驟(7)中粘結(jié)劑用量為鎳鐵精礦質(zhì)量的2-15%，所述熔劑用量為鎳鐵精礦 質(zhì)量的2-10%。所述步驟(1)中還原劑添加量大于理論計(jì)算量本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)工藝簡單、操作簡便，由于在磁選過程中除去了大部分的 脈石，這大大降低了電爐熔煉鎳鐵精礦工序的負(fù)荷，節(jié)約了冶煉鎳鐵合金的能耗，成本低、 鎳和鐵的回收率高。生產(chǎn)出的鎳鐵合金可直接作為冶煉不銹鋼的原料。本發(fā)明適于處理各 種品位的紅土鎳礦，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明以紅土鎳礦為原料，以煤粉、焦粉或者半焦為還原劑，制成含碳球 團(tuán)，以隧道窯_電爐聯(lián)合生產(chǎn)鎳鐵的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明的工藝流程為配料混料—球團(tuán) 還原—金屬化球團(tuán)4冷卻—破碎細(xì)磨—濕法磁選分離—鎳
鐵精礦壓球高溫熔煉—鎳鐵合金。選用的紅土礦成分為鎳品位1. 75%，鐵品位16. 7% ；選用煤粉作為還原劑，其成 分為固定碳79. 68%，灰分12. 94%，硫0. 69% ；選用的粘結(jié)劑為膨潤土 ；選用的熔劑為石 灰石其中CaO含量為50%左右。紅土礦、煤粉、粘結(jié)劑、熔劑按100 30 3 4的比例
混合ο首先將紅土鎳礦加入烘干機(jī)中進(jìn)行烘干，脫至含水量為 %，然后將干燥后的紅土鎳礦破碎至3mm以下，再加入還原劑和粘結(jié)劑混料造球。造好的球團(tuán)不用烘干，直接裝入還 原罐中，罐的底部和表面覆蓋一層焦粉，厚度為20mm，然后送入隧道窯內(nèi)進(jìn)行還原，還原溫 度控制在1200°C，還原時(shí)間16小時(shí)，得到金屬化球團(tuán)。出窯后的球團(tuán)，在爐外冷卻器中冷卻 或水冷到100°C以下。再破碎、球磨至-200目占50%以上的細(xì)度，然后用1800GS磁選機(jī)進(jìn) 行磁選，得到鎳鐵精礦，然后將鎳鐵精礦、粘結(jié)劑和熔劑混勻冷壓成球，其中粘結(jié)劑用量為 鎳鐵精礦質(zhì)量的8%，熔劑用量為4%，再將球團(tuán)送入電爐冶煉，溫度控制在1500°C，冶煉時(shí) 間為20min。本實(shí)例得到的鎳鐵合金中，鐵品位85. 57%，鎳品位11. 29%，鐵收得率75%，鎳收 得率92%。實(shí)施例2本發(fā)明的工藝流程為配料粘—ai,>混料—球團(tuán)還原— 金屬化球團(tuán)—冷卻—破碎細(xì)磨—濕法磁選分離—鎳鐵精礦壓球
高溫熔煉—鎳鐵合金。選用的紅土礦成分為鎳品位1. 78%，鐵品位15. 4% ；選用煤粉作為還原劑，其成 分為固定碳80. 13%，灰分12. 27%，硫0. 58% ；選用的粘結(jié)劑為膨潤土 ；選用的熔劑為石 灰石其中CaO含量為50%左右。紅土礦、煤粉、粘結(jié)劑、熔劑按100 35 4 8的比例
混合ο首先將紅土鎳礦加入烘干機(jī)中進(jìn)行烘干，脫至含水量為7. 5%，然后將干燥后的紅 土鎳礦破碎至3mm以下，再加入還原劑和粘結(jié)劑混料造球。造好的球團(tuán)不用烘干，直接裝入 還原罐中，罐的底部和表面覆蓋一層焦粉，厚度為20mm，然后送入隧道窯內(nèi)進(jìn)行還原，還原 溫度控制在1300°C，還原時(shí)間24小時(shí)，得到金屬化球團(tuán)。出窯后的球團(tuán)，在爐外冷卻器中冷 卻或水冷到100°C以下。再破碎、球磨至-200目占50%以上的細(xì)度，然后用1600GS磁選機(jī) 進(jìn)行磁選，得到鎳鐵精礦，然后將鎳鐵精礦、粘結(jié)劑和熔劑混勻冷壓成球，其中粘結(jié)劑用量 為鎳鐵精礦質(zhì)量的5%，熔劑用量為5%，再將球團(tuán)送入電爐冶煉，溫度控制在1450°C，冶煉 時(shí)間為30min。本實(shí)例得到的鎳鐵合金中，鐵品位86. 46%，鎳品位10. 02%，鐵收得率92%，鎳收 得率92%。實(shí)施例3本發(fā)明的工藝流程為配料粘ggL>混料—球團(tuán)^^還原— 金屬化球團(tuán)4冷卻4破碎細(xì)磨—濕法磁選分離—鎳鐵精礦壓球
高溫熔煉—鎳鐵合金。選用的紅土礦成分為鎳品位1. 68%，鐵品位15. 2% ；選用煤粉作為還原劑，其成 分為固定碳80. 34%，灰分11. 26%，硫0. 53% ；選用的粘結(jié)劑為膨潤土 ；選用的熔劑為石 灰石其中CaO含量為50%左右。紅土礦、煤粉、粘結(jié)劑、熔劑按100 20 5 5的比例
混合ο首先將紅土鎳礦加入烘干機(jī)中進(jìn)行烘干，脫至含水量為8%，然后將干燥后的紅土 鎳礦破碎至3mm以下，再加入還原劑和粘結(jié)劑混料造球。造好的球團(tuán)不用烘干，直接裝入還原罐中，罐的底部和表面覆蓋一層焦粉，厚度為20mm，然后送入隧道窯內(nèi)進(jìn)行還原，還原溫 度控制在1250°C，還原時(shí)間28小時(shí)，得到金屬化球團(tuán)。出窯后的球團(tuán)，在爐外冷卻器中冷卻 或水冷到100°C以下。再破碎、球磨至-200目占50%以上的細(xì)度，然后用1400GS磁選機(jī)進(jìn) 行磁選，得到鎳鐵精礦，然后將鎳鐵精礦、粘結(jié)劑和熔劑混勻冷壓成球，其中粘結(jié)劑用量為 鎳鐵精礦質(zhì)量的8%，熔劑用量為2%，再將球團(tuán)送入電爐冶煉，溫度控制在1475°C，冶煉時(shí) 間為25min。 本實(shí)例得到的鎳鐵合金中，鐵品位84. 72%，鎳品位12. 24%，鐵收得率75%，鎳收 得率92%。
權(quán)利要求
一種紅土鎳礦在隧道窯 電爐中生產(chǎn)鎳鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)配料選取的紅土鎳礦為原料，選取煤粉、焦粉或半焦作為還原劑，選取石灰石或螢石為熔劑，膨潤土為粘結(jié)劑；所述紅土鎳礦、還原劑、粘結(jié)劑、熔劑按100∶10 50∶0 5∶2 20的比例混合；(2)混料造球首先將紅土鎳礦加入烘干機(jī)中進(jìn)行烘干后進(jìn)行破碎，再按上述比例加入還原劑、粘結(jié)劑和溶劑，加入混料機(jī)中，混勻之后用造球機(jī)將其造成球團(tuán)后加入還原罐中；(3)還原將上述準(zhǔn)備好的還原罐送入隧道窯內(nèi)進(jìn)行還原，還原溫度控制在1100 1300℃，還原時(shí)間12 32小時(shí)，得到金屬化球團(tuán)；(4)冷卻出窯后的球團(tuán)，在爐外冷卻器中冷卻到100℃以下；(5)破碎磨細(xì)冷卻后的球團(tuán)，進(jìn)入破碎機(jī)破碎，利用球磨機(jī)磨細(xì)；(6)濕法磁選分離以1000 2500GS的磁場強(qiáng)度，對還原礦進(jìn)行濕式磁選，得到鎳鐵精礦；(7)高溫熔煉將上述制得的鎳鐵精礦加入粘結(jié)劑和熔劑后，冷壓成球，送入電爐中，經(jīng)過高溫熔煉得到鎳鐵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特 征在于，所述紅土鎳礦粉和所述還原劑粒度均小于3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法， 其特征在于，所述還原劑煤粉固定碳> 60%，灰分< 15% ；所述半焦固定碳> 60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特 征在于，所述熔劑為石灰石，其CaO含量大于50% ；或是所述熔劑是螢石，其CaF2含量大于 75%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特 征在于，所述步驟(2)中，還原罐底部和表層球團(tuán)各鋪一層焦粉，厚度為10-30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特 征在于，所述步驟(5)中，球團(tuán)磨細(xì)至小于200目的球團(tuán)顆粒占50%以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特 征在于，所述步驟(7)中在電爐中溫度控制在1450°C _1550°C，冶煉時(shí)間為20-120min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特 征在于，所述步驟(7)中粘結(jié)劑用量為鎳鐵精礦質(zhì)量的2-15%，所述熔劑用量為鎳鐵精礦 質(zhì)量的2-10%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦在隧道窯_電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，其特 征在于，所述步驟(1)中還原劑添加量大于理論計(jì)算量。
全文摘要
本發(fā)明是一種紅土鎳礦在隧道窯-電爐中生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，涉及以紅土鎳礦粉、還原劑、粘結(jié)劑和熔劑制成含碳球團(tuán)，利用隧道窯-電爐還原法生產(chǎn)鎳鐵合金的方法，屬于熔融還原領(lǐng)域。包括步驟選取紅土鎳礦為原料，將紅土鎳礦和還原劑、粘結(jié)劑，熔劑劑按照100∶10-50∶1-5∶2-20％制備成球團(tuán)，不用干燥，直接將球團(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，厚度為10-30mm；隧道窯還原溫度為1100-1300℃，時(shí)間12-32h，還原后的球團(tuán)破碎磨細(xì)、磁選得到鎳鐵精礦，然后再將精礦與適量添加劑混合壓制成球，在電爐中經(jīng)過20-60分鐘左右的高溫熔煉，得到鎳鐵合金。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了隧道窯-電爐結(jié)合，技術(shù)成熟，操作簡單，工藝條件容易控制。
文檔編號C22C1/02GK101967571SQ20101050186
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者張建良, 林重春, 毛瑞, 邵久剛 申請人:北京科技大學(xué)