回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鎳鐵粉的制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳 礦生產(chǎn)鎳鐵粉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，鎳鐵粉作為一種金屬粉體材料，由于具備良好的表面活性、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo) 電導(dǎo)熱性、可焊和耐焊性等特點(diǎn)而且價(jià)格相對(duì)低廉，近年來(lái)逐漸取代金銀等貴金屬應(yīng)用于 催化劑材料、電極材料及硬質(zhì)合金等。例如目前的電極材料，多采用鎳鐵粉作為原料，以制 備鎳酸鋰復(fù)合電極材料。同時(shí)，鎳鐵粉也是不銹鋼產(chǎn)品的原料之一。
[0003] 鎳鐵粉具有多種制備方法，包括羰基鎳熱分解法、蒸發(fā)一冷凝法、合金法、氣體還 原法、電解法、機(jī)械粉碎法及液相還原法等。這些方法中液相還原法由于具有工藝簡(jiǎn)單、原 料易得、組成易于控制、產(chǎn)物粒徑小、粒度可控等特點(diǎn)，成為近年來(lái)制備鎳鐵粉一類重要的 方法。在此方法中，常選用肼作為還原劑?，F(xiàn)有一種制備工藝采用萃取分離獲得氯化鎳原 料，經(jīng)過(guò)前驅(qū)體的合成，高溫還原兩段工序，生產(chǎn)鎳鐵粉。其中前驅(qū)體包括碳酸鎳或草酸鎳 等，該工藝合成過(guò)程產(chǎn)生大量含鎳和氨氮的廢水，不但降低了金屬的回收率，而且需專門的 廢水處理系統(tǒng)。而且，這些前驅(qū)體都引入了碳，從而在最終產(chǎn)物中具有較高的碳含量，同時(shí) 是鎳粉成本問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題的一個(gè)重要源頭。另外，還有些采用羰化法生產(chǎn)的鎳粉，一般稱 為羰基鎳粉，例如加拿大Inco產(chǎn)羰基鎳粉，包括有T255、T123等系列產(chǎn)品，這些羰基鎳粉產(chǎn) 品的原料中也是含有碳，不符合目前低碳的環(huán)保要求。
[0004] 以紅土鎳礦作為原料富集鎳鐵粉的方法主要有：火法工藝、濕法工藝、火濕法結(jié)合 工藝。其中火法工藝主要為鼓風(fēng)爐和回轉(zhuǎn)窯-電爐熔煉。爐外還原冶煉鎳鐵工藝，不僅要求 紅土鎳礦的品味高，而且需要消耗大量的能源，對(duì)原料的硅鎂比例也有要求。濕法工藝，即 硫酸加壓浸出法，雖然目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但由于其采用高壓條件操作，對(duì)設(shè)備、規(guī)模、 投資、操作控制及礦石品位、氧化鎂等有較高要求，用酸浸法提取金屬鎳，不僅成本高、而且 產(chǎn)生大量廢液，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染?；饾穹ńY(jié)合工藝，主要是原礦還原焙燒-氨浸工藝， 處理低品位紅土鎳礦，但回收率低、成本高。上述工藝設(shè)備不僅投資大、能耗多，而且其生產(chǎn) 出的鎳鐵品位也較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦生產(chǎn) 鎳鐵粉的方法。本發(fā)明的工藝方法可以很好地調(diào)整渣相堿度、黏度、調(diào)整窯內(nèi)煅燒物料的 液相，使反應(yīng)能充分進(jìn)行，同時(shí)可以很好地保持窯內(nèi)液相的粘度，防止粘窯而使窯皮長(zhǎng)厚結(jié) 圈，從而增加生產(chǎn)效率。此外，本發(fā)明方法生產(chǎn)的鎳鐵粉可直接用于制造不銹鋼。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0007] -種回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵粉的方法，包括初次破碎、烘干、第二次破 碎、混合、壓球、回轉(zhuǎn)窯焙燒還原、第三次破碎、球磨和第一次磁選步驟，最終得到鎳鐵粉，其 中：
[0008] 在所述初次破碎步驟中，將原料紅土鎳礦破碎至物料粒度為80mm以下；
[0009] 在所述烘干步驟中，將初次破碎后的紅土鎳礦烘干，所述烘干溫度為750°C~ 850°(：(比如 760°(：、800°(：、820°(：、840°(：，優(yōu)選800°(：)，烘干時(shí)間為15-251^11(比如161^11、 20min、22min)；
[0010] 在所述第二次破碎步驟中，將烘干后的紅土鎳礦二次破碎至物料粒度為3mm以下 的占80%以上，從而得到粒度合適的干礦；
[0011] 在所述混合步驟中，將所述干礦與還原劑碳、石灰石粉進(jìn)行混合，同時(shí)加入水，從 而形成混合物料，其中，所述干礦占所述干礦、還原劑碳和石灰石粉總重量的85-92wt% (比如86 %、88 %、89 %、90 %、91 % )，所述還原劑碳占所述干礦、還原劑碳和石灰石粉總重 量的5-12wt% (比如6%、8%、9%、10%、11% )，所述石灰石粉占所述干礦、還原劑碳和石 灰石粉總重量的l_3wt% (比如1.2%、1.5%、2%、2. 3%、2.8% )，所述混合物料的含水量 為 14-16wt% (比如 14. 5%、15%、15· 5% );
[0012] 在所述壓球步驟中，將所述混合物料壓制成球團(tuán)；
[0013] 在所述回轉(zhuǎn)窯焙燒還原步驟中，將所述球團(tuán)自上述回轉(zhuǎn)窯窯尾進(jìn)料管送入回轉(zhuǎn) 窯內(nèi)，經(jīng)過(guò)干燥、預(yù)熱、還原焙燒三個(gè)階段后自窯頭出口處落入撈渣機(jī)中進(jìn)行水淬處理，從 而獲得燒結(jié)礦；其中，所述干燥段的溫度控制在200~350°C(比如210°C、250°C、280°C、 310°C、320°C、330°C、345°C);所述預(yù)熱段的溫度控制在 350 ~600°C(比如 355°C、370°C、 450°C、500°C、520°C、550°C、580°C);所述還原焙燒段的溫度控制在600~1350°C(比如 620 °C、700 °C、750 °C、900 °C、1000 °C、1100 °C、1200 °C、1300 °C、1340°C)，所述球團(tuán)在整個(gè)回 轉(zhuǎn)窯中停留的總時(shí)間為4-6h。
[0014] 在上述方法中，原料紅土鎳礦是低品位的紅土鎳礦，而且含水量在35%左右，為了 更好地控制上述混合步驟中使用的干礦的含水量以及壓球步驟得到的球團(tuán)質(zhì)量，本發(fā)明在 處理原料紅土鎳礦時(shí)，采用初步破碎-烘干-第二次破碎的方式得到粒度合適、含量水合適 的干礦。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相比于省略烘干步驟而言，采用烘干后的干礦制作球團(tuán)，在回轉(zhuǎn)窯 焙燒還原階段燒結(jié)的更加充分，金屬回收率更高。
[0015] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述烘干步驟中，烘干設(shè)備所述的部分 熱量來(lái)自所述回轉(zhuǎn)窯窯尾口處的余熱。
[0016] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述壓球步驟中，所述球團(tuán)尺寸為 43X42X25mm。
[0017] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述回轉(zhuǎn)窯焙燒還原步驟中，所述球團(tuán) 在所述還原焙燒段停留的時(shí)間為2. 5-3h(2. 6h、2. 8h、2. 9h)。
[0018] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格為Φ3. 6X72m的傾斜 式轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯的斜度為2. 5%，窯體轉(zhuǎn)速為0. 2-1. 8r/min。
[0019] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述回轉(zhuǎn)窯焙燒還原步驟中，所述回轉(zhuǎn) 窯的熱量來(lái)自于窯頭噴吹燃料煤燃燒產(chǎn)生的熱量。這樣熱量的運(yùn)行方向與球團(tuán)的運(yùn)行方向 恰好相反，從而實(shí)現(xiàn)球團(tuán)的充分燒結(jié)。
[0020] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述第三次破碎步驟中，將所述燒結(jié)礦 進(jìn)行破碎至物料粒度為3mm以下的占90%以上。
[0021] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述球磨步驟中，經(jīng)第三次破碎后的燒 結(jié)礦進(jìn)行濕法球磨，球磨后燒結(jié)礦的粒度為120目以下的占80%以上；
[0022] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述第一次磁選步驟中，進(jìn)入磁選機(jī) 的礦料漿濃度為25-30% (比如26%、28%、29% )，經(jīng)所述第一次磁選后獲得高品位的鎳 鐵粉。更優(yōu)選地，所述磁選機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為1600-5000GS(比如1800GS、2500GS、3000GS、 3500GS、4000GS、4500GS、4900GS)。
[0023] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述第三次破碎和所述球磨之間設(shè)置 除鐵器磁選步驟，采用除鐵器對(duì)所述第三次破碎后的燒結(jié)礦進(jìn)行磁選，以從第三次破碎后 的碎末燒結(jié)礦中選出部分鎳鐵粉。這樣也可以減少下一步球磨裝置的工作壓力。
[0024] 在上述方法中，作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述還原劑碳為無(wú)煙煤粉。
[0025] 采用上述方法從紅土鎳礦直接還原富集的鎳鐵粉可直接用于制造不銹鋼。本發(fā) 明的工藝方法直接將混合物料壓球后送入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行還原，燒結(jié)比較充分，