一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法，屬于礦物資源綜合利用領(lǐng)域。該方法將粉狀紅土鎳礦與還原劑、粘結(jié)劑按一定比例混合造球，含碳球團(tuán)在高溫下還原焙燒，冷卻后進(jìn)行多段磨礦、弱磁選，將磁選尾礦進(jìn)行中磁掃選，掃選精礦返回原礦造球。這部分返回產(chǎn)品的特點(diǎn)是粒度細(xì)并含有少量鎳鐵金屬顆粒，其作用為：細(xì)顆粒充填在粗顆粒的縫隙之間，在造球過程中提高球團(tuán)強(qiáng)度；在焙燒過程中，金屬鐵一方面通過催化煤氣化從而促進(jìn)鎳的還原，另一方面作為新生成的金屬鎳鐵顆粒的成核劑，促進(jìn)金屬鎳鐵顆粒的聚集長大。該工藝與目前的煤基直接還原-磁選工藝相比，鎳回收率和鎳品位都明顯提高，鎳回收率達(dá)到90％、鎳品位可達(dá)10％以上。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦物資源綜合利用領(lǐng)域，特別是指一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳 品位鎳鐵粉的方法。 一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著易選硫化鎳資源的快速消耗，全球鎳行業(yè)將資源開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到 儲(chǔ)量豐富的紅土鎳礦（低品位氧化鎳礦）資源。傳統(tǒng)的褐鐵礦型紅土鎳礦濕法處理主要 包括高壓酸浸、還原焙燒-氨浸和常壓酸浸等工藝；硅鎂型紅土鎳礦火法處理包括電爐還 原煉鎳鐵合金和硫化熔煉產(chǎn)出鎳锍等工藝。這些傳統(tǒng)工藝存在能耗高或者效率低的問題。 為尋找新的更有效的紅土鎳礦處理方法，最近國內(nèi)學(xué)者開發(fā)出了紅土鎳礦還原焙燒磁選工 藝。該方法是以煤為還原劑，在一定溫度下對(duì)紅土鎳礦進(jìn)行還原，使紅土鎳礦中的鎳和鐵 直接還原為金屬，然后通過磨礦磁選回收還原后的鎳和鐵，得到的是粉狀的鎳鐵，稱為鎳鐵 粉。還原焙燒磁選法處理紅土鎳礦的工藝具有成本低、節(jié)約能源、鎳回收率高等特點(diǎn)。這一 工藝為紅土鎳礦的開發(fā)利用開辟了新的途徑。
[0003] 但是在這個(gè)工藝中，為了實(shí)現(xiàn)高效回收和獲得高品質(zhì)的金屬鎳鐵產(chǎn)品，通常需要 添加含堿金屬或堿土金屬物質(zhì)作為添加劑，如碳酸鈉、硫酸鈉等。這些添加劑主要有兩方面 作用，一是催化煤氣化，從而促進(jìn)鐵礦物的還原，提高鐵回收率；第二是作為助熔劑，提高含 鎳硅酸鹽的反應(yīng)活性，優(yōu)化金屬鎳鐵顆粒的聚集長大條件，便于鎳鐵顆粒的回收，并優(yōu)化雜 質(zhì)的脫除，提高產(chǎn)品質(zhì)量。雖然采用這些添加劑有如上優(yōu)點(diǎn)，但是也增加了生產(chǎn)成本。
[0004] 同時(shí)，在以往的專利或是論文中，研究人員通常對(duì)焙燒產(chǎn)品采用一段或是多段磨 礦、磁選得到最后的還原鎳鐵粉，但是對(duì)粗選及精選作業(yè)尾礦的處理未做說明。約有15? 20%的鎳損失在尾礦中，這部分尾礦中的鎳主要是以微小金屬鎳鐵顆粒存在，但是因?yàn)榱?度極細(xì)（通常在l〇ym以下），在弱磁選過程中難以被捕捉而進(jìn)入到尾礦中，造成了資源的 浪費(fèi)。
[0005] 因此，本發(fā)明通過對(duì)尾礦中的鎳進(jìn)一步回收，同時(shí)作為添加劑添加到造球過程中， 不僅可以替代部分添加劑，優(yōu)化直接還原焙燒過程，也提高了金屬鎳的回收率，對(duì)于紅土鎳 礦資源的有效利用具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉 的方法。
[0007] 該方法的主要工藝過程如下：首先，將粒度在2_以下的粉狀紅土鎳礦與粒度在 2mm以下的還原劑煤、添加劑按照1 : (0· 05?0· 1) : (0· 05?0· 15)的質(zhì)量比混合，再加入 8 %?12 %的水，混合均勻后在壓球機(jī)上壓制成含碳球團(tuán)；然后將干燥的含碳球團(tuán)進(jìn)行直 接還原焙燒，焙燒后的球團(tuán)破碎后經(jīng)過一段磨礦-弱磁選后得到一段精礦和一段尾礦；得 到的一段精礦經(jīng)過二段磨礦-弱磁選后得到還原鎳鐵粉（鎳回收率達(dá)到85%，鎳品位高于 8% )和二段尾礦；得到的一段尾礦直接進(jìn)行中磁掃選，得到掃選精礦和尾礦；將得到的二 段尾礦和掃選精礦合并后返回到混勻壓球過程，繼續(xù)參與造球；此時(shí)，添加劑的添加范圍可 縮小至2 %?10%，再經(jīng)過與上述相同的直接還原焙燒-磨礦-磁選工藝，得到高鎳品位鎳 鐵粉（鎳的回收率達(dá)到90%，鎳品位高于10%)，產(chǎn)生的二段尾礦和掃選精礦合并后返回到 壓球過程。
[0008] 其中，紅土鎳礦中鎳品位在1. 4%?2. 0%，鐵品位在25%?35%之間；添加劑為 石灰和硫酸鈉的組合，其中石灰和硫酸鈉的質(zhì)量比為0?1:1 ;干燥的含碳球團(tuán)直接還原 焙燒的溫度范圍為1150°C?1250°C，還原焙燒的時(shí)間為20?60min ;-段磨礦和二段磨 礦的磨礦濃度為60%?70% ; -段磨礦細(xì)度為-0.074mm占60%?80%，二段磨礦細(xì)度 為-〇. 074mm占85%?95% ;弱磁選的磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為80?110kA/m，中磁掃選的磁場(chǎng)強(qiáng) 度范圍為140?160kA/m。
[0009] 本發(fā)明的原理在于：在一段尾礦中，鎳主要以金屬鎳鐵顆粒的形式存在，但粒度通 常在10ym以下，在掃選作業(yè)通過提高磁場(chǎng)強(qiáng)度可以有效回收。而二段尾礦同樣含有細(xì)粒 級(jí)的金屬鎳鐵顆粒，二段尾礦和掃選精礦與粉狀紅土鎳礦混合造球，可以改善物料的成球 性，提高球團(tuán)強(qiáng)度。另外金屬鐵是煤氣化的催化劑，而煤的氣化反應(yīng)是含碳球團(tuán)直接還原焙 燒反應(yīng)的重要控制步驟，所以添加這部分含金屬鎳鐵的產(chǎn)品后，能夠催化煤氣化從而促進(jìn) 鎳鐵礦物還原，提高鎳的回收率。同時(shí)，這部分金屬鎳鐵顆?？梢宰鳛樾律山饘冁囪F顆粒 的成核劑，促進(jìn)金屬顆粒的長大，另外返回的二段尾礦和掃選精礦中含有很多連生體顆粒， 會(huì)含有FeS等促進(jìn)鎳鐵顆粒長大的礦物。其作用與目前添加的堿金屬或堿土金屬鹽類的作 用相似，因此可以起到部分替代添加劑的作用。
[0010] 利用本發(fā)明的工藝方法可有效地從紅土鎳礦中獲得含鎳10%以上，鎳回收率達(dá)到 90 %且其他雜質(zhì)含量符合煉鐵煉鋼原料標(biāo)準(zhǔn)的鎳鐵粉。與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明方法具有 如下特點(diǎn)：（1)綜合回收了粗選尾礦和二段尾礦中的鎳成分，使閉路流程鎳回收率達(dá)90% 以上，明顯高于目前的流程；（2)二段尾礦和掃選精礦返回造球，改善了物料的成球性，可 以減少添加劑用量；（3)二段尾礦和掃選精礦中的金屬鐵可以催化煤氣化和充當(dāng)新生成金 屬鎳鐵顆粒的成核劑，從而促進(jìn)了鎳氧化物的還原和金屬鎳鐵顆粒的生長，使鎳鐵顆粒損 失在尾礦中的幾率降低；(4)返回的二段尾礦和掃選精礦中含有很多連生體顆粒，會(huì)含有 FeS等促進(jìn)鎳鐵顆粒長大的礦物，其作用與含堿金屬或堿土金屬的添加劑的作用類似，從而 可以減少添加劑用量；（5)由于一段尾礦的回收，減少了最終尾礦的排放，使得工藝更為環(huán) 保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的紅土鎳礦自催化生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的工藝流程。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0013] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的處理紅土鎳礦鎳回收率低的問題，提供一種紅土鎳礦自催化生 產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法。
[0014] 如圖1所示，為本發(fā)明的紅土鎳礦自催化生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的工藝流程圖，按 如圖流程具體列舉兩個(gè)實(shí)施例加以說明。
[0015] 實(shí)施例1
[0016] 某紅土鎳礦含鐵34. 69%，含鎳1.49%。原礦破碎至-2mm占100%，添加5%的還 原劑煤，添加10%的硫酸鈉，加水11%左右混勻在對(duì)輥式壓球機(jī)上壓球，得到的含碳球團(tuán) 生球抗摔強(qiáng)度平均為7次/個(gè)，抗壓強(qiáng)度48N/個(gè)；干燥后的干球抗摔強(qiáng)度為9次/個(gè)，抗壓 強(qiáng)度為360N/個(gè)。然后在馬弗爐中1200°C下還原焙燒50min。焙燒礦冷卻后先破碎至-2mm， 然后采用階段磨礦、選別，一段磨礦濃度為68 %，細(xì)度為-0. 074mm占65 %，二段磨礦濃度 為62 %，細(xì)度為-0. 074mm占95 %，兩段磁選場(chǎng)強(qiáng)均為強(qiáng)度89. 6kA/m。最終獲得鎳品位為 9. 82%，鎳回收率為86. 32%，其他雜質(zhì)含量滿足煉鋼要求的還原鎳鐵粉，并得到二段尾礦。
[0017] 將一段尾礦，米用150kA/m的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行中磁掃選，獲得含鎳9. 7%，鎳回收率為 9. 1 %的中礦產(chǎn)品。將此中礦產(chǎn)品和二段尾礦與原礦及還原劑一起造球，在硫酸鈉用量為 7%，其他壓球條件相同的條件下得到的含碳球團(tuán)生球抗摔強(qiáng)度平均為8次/個(gè)，抗壓強(qiáng)度 67N/個(gè)；干燥后的干球抗摔強(qiáng)度為12次/個(gè)，抗壓強(qiáng)度為454N/個(gè)。球團(tuán)再經(jīng)前述流程進(jìn) 行處理，最終獲得鎳品位為11. 12%，鎳回收率為90. 32%，其他雜質(zhì)含量滿足煉鋼要求的 1?純的還原鎮(zhèn)鐵粉。
[0018] 實(shí)施例2
[0019] 某紅土鎳礦，含鐵26. 68%，含鎳1.46%。原礦破碎至-1mm占100%，添加5%的 還原劑煤，以5 %的石灰和10 %的硫酸鈉為混合脫硫劑，加水10%，混勻在對(duì)輥式壓球機(jī) 上壓球。得到的含碳球團(tuán)生球抗摔強(qiáng)度平均為7次/個(gè)，抗壓強(qiáng)度50N/個(gè)；球團(tuán)干燥后， 抗摔強(qiáng)度為9次/個(gè)，抗壓強(qiáng)度為156N/個(gè)。將含碳球團(tuán)置于馬弗爐中1150°C下還原焙燒 50min ;焙燒礦冷卻后先破碎至-2mm，然后采用階段磨礦、選別，一段磨礦濃度為65%，細(xì)度 為-0. 074mm占65 %，二段磨礦濃度為60 %，細(xì)度為-0. 074mm占95 %，兩段磁選場(chǎng)強(qiáng)均為強(qiáng) 度89. 6kA/m。最終獲得鎳含量9. 01 %、鎳回收率85. 79%，其他雜質(zhì)含量滿足煉鋼要求的還 原鎳鐵粉，并得到二段尾礦。
[0020] 將一段尾礦，米用150kA/m的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行中磁掃選，獲得含鎳9. 8%，鎳回收率為 8. 9%的中礦產(chǎn)品。將此中礦產(chǎn)品和二段尾礦與原礦及還原劑一起造球，在石灰用量為3%， 硫酸鈉用量為6%，其他壓球條件相同的情況下得到的含碳球團(tuán)生球抗摔強(qiáng)度平均為7次/ 個(gè)，抗壓強(qiáng)度58N/個(gè)；干燥后的干球抗摔強(qiáng)度為9次/個(gè)，抗壓強(qiáng)度為165N/個(gè)。球團(tuán)再經(jīng) 前述流程進(jìn)行處理，最終獲得鎳含量10. 20 %、鎳回收率90. 43 %，其他雜質(zhì)含量滿足煉鋼 要求的高純的還原鎳鐵粉。
[0021] 以上所述是本發(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 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法，其特征在于：將粉狀紅土鎳 礦與還原劑、添加劑按照1 :(0.05?0. 1) :(0.05?0. 15)的質(zhì)量比混合，再加入8%? 12 %的水，混合均勻后在壓球機(jī)上壓制成含碳球團(tuán)；然后將干燥的含碳球團(tuán)進(jìn)行直接還原 焙燒，焙燒后的球團(tuán)破碎后經(jīng)過一段磨礦-弱磁選后得到一段精礦和一段尾礦；得到的一 段精礦經(jīng)過二段磨礦-弱磁選后得到還原鎳鐵粉和二段尾礦；得到的一段尾礦直接進(jìn)行中 磁掃選，得到掃選精礦和尾礦；將得到的二段尾礦和掃選精礦合并后返回到壓球過程，繼續(xù) 參與造球；得到的還原鎳鐵粉中鎳回收率達(dá)到85%、鎳品位達(dá)到8%以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法，其 特征在于：所述紅土鎮(zhèn)礦中鎮(zhèn)品似在1. 4%?2. 0*%，鐵品似在25%?35%之間；粉狀紅土 鎳礦粒度在2_以下；所述還原劑為煤，粒度在2_以下；所述添加劑為石灰和硫酸鈉的組 合，其中石灰和硫酸鈉的質(zhì)量比為〇?1:1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法，其特 征在于：干燥的含碳球團(tuán)直接還原焙燒的溫度范圍為1150°C?1250°C，還原焙燒的時(shí)間為 20 ?60min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化還原生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法，其 特征在于：一段磨礦和二段磨礦的磨礦濃度為60%?70% ; -段磨礦細(xì)度為-0. 074mm占 60 %?80 %，二段磨礦細(xì)度為-0. 074mm占85 %?95% ;弱磁選的磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為80? 110kA/m，中磁掃選的磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為140?160kA/m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化生產(chǎn)高鎳品位鎳鐵粉的方法，其特征在 于：把焙燒后二段尾礦和掃選精礦返回原礦后造球，其中添加劑的添加范圍為2%?10%， 經(jīng)直接還原焙燒-磁選后得到的高鎳品位鎳鐵粉中鎳回收率達(dá)到90%，鎳品位達(dá)到10%以 上。
【文檔編號(hào)】C22B5/10GK104087753SQ201410360982
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】孫體昌, 劉志國, 寇玨, 王曉平, 于春曉 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)