本發(fā)明屬于有色冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅土鎳礦直接還原-選礦富集生產(chǎn)鎳鐵的方法。

背景技術(shù)：

自然界可供開采利用的鎳資源有兩類，即硫化鎳礦和紅土鎳礦，鎳資源總量中硫化鎳礦和紅土鎳礦的比例約為3：7，而且硫化礦開采歷史較長(zhǎng)，資源已經(jīng)越來越不能滿足工業(yè)需求。因此，紅土鎳礦是未來鎳冶金工業(yè)主要的原料來源。

紅土鎳礦的處理工藝可分為濕法冶金和火法冶金。近年來，隨著澳大利亞、巴布亞新幾內(nèi)亞幾個(gè)紅土鎳礦加壓酸浸廠的建成投產(chǎn)，濕法冶金技術(shù)顯示出對(duì)含鈷較高的紅土鎳礦利用的優(yōu)勢(shì)；然而，高壓酸浸存在著設(shè)備投資大，技術(shù)要求高，生產(chǎn)規(guī)模受限和不適用含氧化鎂高的紅土鎳礦原料等問題，難以大規(guī)模廣泛應(yīng)用。因此，投資相對(duì)較低、技術(shù)成熟的火法冶金工藝仍是紅土鎳礦冶煉的主流；紅土鎳礦火法冶煉生產(chǎn)鎳鐵技術(shù)主要指高爐冶煉和回轉(zhuǎn)窯-電爐冶煉兩種工藝；高爐冶煉鎳鐵因原料適應(yīng)性差、環(huán)境污染嚴(yán)重、能耗高等原因，目前受到各國環(huán)保政策的限制；回轉(zhuǎn)窯-電爐冶煉鎳鐵工藝對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)、規(guī)?？纱罂尚?，但能耗較高，僅電耗就約占操作成本的50%，再加上紅土鎳礦冶煉前的干燥、還原焙燒等預(yù)處理過程的燃料消耗，能耗成本可能要占65%以上，因此，該工藝處理中低品位紅土鎳礦很難盈利。

面對(duì)紅土鎳礦火法冶煉存在的成本高的問題，結(jié)合紅土鎳礦主要出產(chǎn)地電力基礎(chǔ)設(shè)施缺乏的實(shí)際需求，近些年，中國一些生產(chǎn)裝備的企業(yè)與一些冶煉企業(yè)共同開發(fā)了回轉(zhuǎn)窯直接還原-選礦富集法處理紅土鎳礦工藝。該工藝基本流程：原料經(jīng)烘干去除自然水分后，進(jìn)行篩分及破碎，然后把紅土鎳礦球磨至一定粒度（≤1mm）；配入添加劑及還原劑，充分混勻后制球；生球團(tuán)經(jīng)干燥后加入回轉(zhuǎn)窯，在1250-1350℃溫度下進(jìn)行還原焙燒，焙燒產(chǎn)物熟球團(tuán)直接水淬；之后預(yù)先選出粒狀鎳鐵后，水淬渣再經(jīng)球磨至一定細(xì)度（-200目占80%以上）進(jìn)行選礦富集，最終得到鎳鐵產(chǎn)品（含ni10%左右）?；剞D(zhuǎn)窯直接還原-選礦富集法處理紅土鎳礦工藝具有能耗小，成本低的特點(diǎn)，但始終存在一些問題，而導(dǎo)致技術(shù)至今沒有得到有效推廣，具體問題如下。

（1）原料適應(yīng)性問題：紅土鎳礦成分及結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該工藝技術(shù)參數(shù)的設(shè)置只適合處理某一產(chǎn)地、某一類或與其相似的紅土鎳礦，不能推廣應(yīng)用于所有紅土鎳礦的處理。

（2）回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問題：紅土鎳礦未經(jīng)制粒直接進(jìn)行還原焙燒，在950-1300℃溫度區(qū)間出現(xiàn)半熔融過渡狀態(tài)，回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈嚴(yán)重影響作業(yè)率，甚至無法連續(xù)生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)能力無法保證。

（3）制粒成本問題：通過實(shí)踐研究，人們采取紅土鎳礦制粒的方式有效地緩解了回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈或延長(zhǎng)結(jié)圈周期，但并不能徹底避免；而且紅土鎳礦制粒要經(jīng)過破碎、干燥、干式磨礦、混料壓（制）球等繁瑣的工藝過程，加工成本較高。

（4）鎳回收率低問題：由于回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈造成生產(chǎn)波動(dòng)，或?yàn)榭刂平Y(jié)圈出現(xiàn)不斷調(diào)整冶煉狀態(tài)，造成還原效果極不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致選礦回收率的大幅波動(dòng)，從而使整個(gè)工藝的回收率處于較低水平，一般都在60-80%之間。

當(dāng)前鎳紅土鎳礦生產(chǎn)行業(yè)面臨重新洗牌，國內(nèi)產(chǎn)能過剩企業(yè)開工不足，而且鎳產(chǎn)品庫存過大，需求增長(zhǎng)乏力；印尼三年前禁止紅土鎳礦出口，菲律賓加強(qiáng)礦產(chǎn)開采業(yè)的整治，原礦價(jià)格居高不下。因此，迫使企業(yè)必須適應(yīng)新形勢(shì)的變化，加快工藝技術(shù)研究與改進(jìn)，以求生存并獲得經(jīng)濟(jì)效益。特別是印尼等國家實(shí)施了限制原礦出口政策后，鼓勵(lì)外國投資開發(fā)本國紅土鎳礦資源，但其國內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施極度缺乏，為低成本直接還原-選礦富集技術(shù)創(chuàng)造了新的現(xiàn)實(shí)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種用直接還原-選礦富集工藝處理紅土鎳礦的方法。該技術(shù)方法解決了現(xiàn)行直接還原-選礦富集法工藝中存在的重大技術(shù)問題，能保證生產(chǎn)連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，使這項(xiàng)技術(shù)能夠在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用，特別是對(duì)電力設(shè)施缺乏地區(qū)的紅土鎳礦資源開發(fā)更具有實(shí)際意義。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明提供的紅土鎳礦直接還原-選礦富集生產(chǎn)鎳鐵的方法，具體包括以下步驟。

步驟1、原料準(zhǔn)備：在700-750℃溫度范圍內(nèi)，先將紅土鎳礦干燥至表面含水25%以下，然后用12mm的篩分設(shè)備進(jìn)行篩分，篩上部分破碎到12mm以下，再與篩下部分一起與自配的復(fù)合添加劑和還原劑進(jìn)行充分混均后，運(yùn)到原料倉儲(chǔ)存，備用。

步驟2、原料焙燒還原：此過程在兩段回轉(zhuǎn)窯中完成，第一段為固相還原過程，回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)徑比為（15±2）：1，還原焙燒溫度在850-1000℃之間，具體以該原料出現(xiàn)燒結(jié)的溫度為上限，得到熱焙砂，第一段回轉(zhuǎn)窯的熱源為外加燃料和第二段窯的熱煙氣；第二段為半熔融還原過程，回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)徑比為（5±1）:1，窯內(nèi)還原溫度1300-1400℃，得到還原料，第二段回轉(zhuǎn)窯的熱源為外加燃料；此過程中，第一段回轉(zhuǎn)窯的熱焙砂直接通過下料管給入第二段回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，下料管中設(shè)有翻轉(zhuǎn)閘板，熱焙砂間歇給入第二段回轉(zhuǎn)窯；由于下料管中有閘板和熱焙砂封堵，第二段窯內(nèi)的熱煙氣要經(jīng)過窯尾上部專門的煙道進(jìn)入一段回轉(zhuǎn)窯的窯頭內(nèi)。

步驟3、還原產(chǎn)物一次水淬后，在1800gs的磁感應(yīng)強(qiáng)度下進(jìn)行干式弱磁選得到粒徑1-7mm的鎳鐵金屬顆粒產(chǎn)品；磁選渣進(jìn)行濕式磨礦，磨礦細(xì)度不大于0.074mm占70-90%，然后在2000-2500gs的磁感應(yīng)強(qiáng)度下磁選富集，得到含鎳品位8-12%的鎳鐵產(chǎn)品（回收率80%左右）；將選礦尾渣在3500-5000gs的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，進(jìn)行強(qiáng)磁磁選，得到含鎳品位1-1.5%的低品位鎳鐵產(chǎn)品（回收率10%左右）和棄渣（含鎳品位<0.25%）。

所述的復(fù)合添加劑以低品位鎳鐵（1-1.5%）為基礎(chǔ)成份，優(yōu)選以本發(fā)明步驟3選礦富集作業(yè)尾渣強(qiáng)磁磁選得到的低品位鎳鐵為基礎(chǔ)成份，其重量百分比為50-80%，另外添加生石灰15-40%、腐植酸鈉3-5%及鐵精礦1-6%混配而成；復(fù)合添加劑添加重量為紅土鎳礦重量的12-17%。

所述的還原劑為煙煤；其添加重量為紅土鎳礦重量的15-20%。

所述的兩段回轉(zhuǎn)窯包括相互連接的第一段回轉(zhuǎn)窯與第二段回轉(zhuǎn)窯；所述的第一段回轉(zhuǎn)窯包括低溫還原窯和窯頭罩，所述的第二段回轉(zhuǎn)窯包括高溫還原窯和窯尾罩；所述第一段回轉(zhuǎn)窯與第二段回轉(zhuǎn)窯的連接處的連接結(jié)構(gòu)，包括連接窯頭罩與窯尾罩的下料管和熱煙氣通道裝置；所述的下料管內(nèi)設(shè)置給料翻板閥控制的可翻轉(zhuǎn)閘板，翻轉(zhuǎn)閘板位于下料管內(nèi)的上部；所述的熱煙氣通道裝置設(shè)置有連接第二段回轉(zhuǎn)窯出煙口與第一段回轉(zhuǎn)窯進(jìn)煙口的煙道；所述的出煙口位于第二段回轉(zhuǎn)窯內(nèi)；所述的進(jìn)煙口位于第一段回轉(zhuǎn)窯內(nèi)。

所述的煙道為帶有80mm厚高鋁澆注料保溫內(nèi)襯的煙道。

所述的下料管內(nèi)可翻轉(zhuǎn)閘板起到封堵煙氣、間歇給料的功能；第二段回轉(zhuǎn)窯中的熱煙氣可以通過熱煙氣通道裝置進(jìn)入第一段回轉(zhuǎn)窯，提供熱源。

本發(fā)明的顯著效果。

本發(fā)明所限定的紅土鎳礦直接還原-選礦富集生產(chǎn)鎳鐵產(chǎn)品的技術(shù)中，強(qiáng)磁磁選得到的低品位鎳鐵產(chǎn)品作為復(fù)合添加劑的主要成份返回原礦配料，在生產(chǎn)系統(tǒng)中循環(huán)并回收，低品位鎳鐵配制復(fù)合添加劑提高還原效率，其作用是作為鎳鐵的成核劑加快還原焙燒過程鎳鐵顆粒的聚集、長(zhǎng)大，調(diào)節(jié)堿度和破壞鎂橄欖石的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)鎳鐵還原反應(yīng)的進(jìn)行。以此保證整個(gè)流程在紅土鎳礦鎳品位不小于1.5%的前提下，獲得較高品位的鎳鐵產(chǎn)品，并且鎳的金屬回收率達(dá)到88-93%。

本發(fā)明采用兩臺(tái)回轉(zhuǎn)窯還原焙燒避開回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈溫度區(qū)間。使用兩段回轉(zhuǎn)窯分區(qū)還原，目的是為避開（極速跨過）原料從固相轉(zhuǎn)化為半熔融狀態(tài)過程中出現(xiàn)的結(jié)圈溫度區(qū)間；即使在第二段窯尾進(jìn)料處有時(shí)出現(xiàn)粘窯現(xiàn)象，由于窯內(nèi)溫度高于結(jié)圈溫度，粘窯的狀態(tài)無法持續(xù)，因此在本技術(shù)限定條件下就不存在結(jié)圈的問題。如此，不僅設(shè)備作業(yè)率提高，冶煉過程的操作條件也得以維持相對(duì)穩(wěn)定，冶煉產(chǎn)品水淬渣的技術(shù)指標(biāo)也穩(wěn)定，給后續(xù)選礦作業(yè)創(chuàng)造好的條件。

附圖說明

圖1還原焙燒-選礦富集法制備鎳鐵工藝流程圖。

圖2兩段回轉(zhuǎn)窯的連接示意圖。

其中，1為第一段回轉(zhuǎn)窯，2為第二段回轉(zhuǎn)窯，3為煙道，4為下料管，5為給料翻板閥，11為窯頭罩，21為窯尾罩，31為進(jìn)煙口，32為出煙口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本技術(shù)發(fā)明的方案做詳細(xì)介紹：所述的還原焙燒-選礦富集法制備鎳鐵工藝流程圖，見圖1；采用的改進(jìn)兩段回轉(zhuǎn)窯連接示意圖，見圖2。

實(shí)施例1。

紅土鎳礦來源于印尼，主要成分為：ni1.84%，fe21.52%，mgo13.63%，sio230.71。

試驗(yàn)過程中，紅土鎳礦、配入自制含低品位的鎳鐵復(fù)合添加劑，使用兩條窯焙燒還原—磁選+強(qiáng)磁磁選技術(shù)方案，獲得了較好的技術(shù)指標(biāo)。試驗(yàn)主要技術(shù)條件：在750℃條件下，先將紅土鎳礦干燥至表面含水20%，紅土鎳礦粒徑小于12mm；復(fù)合添加劑（低品位鎳鐵65%，生石灰27%、腐植酸鈉4.5%及鐵精礦3.5%，常規(guī)混合配制而成）加入量為干基礦的15%，還原劑為煙煤，加入量為干基礦的18%；第一段回轉(zhuǎn)窯1長(zhǎng)徑比為15：1，干燥焙燒溫度為880-920℃，時(shí)間為2小時(shí)，得到熱焙砂，第一段回轉(zhuǎn)窯1的熱焙砂直接通過下料管4給入第二段回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)，下料管4中設(shè)有給料翻板閥5控制的翻轉(zhuǎn)閘板，熱焙砂間歇給入第二段回轉(zhuǎn)窯2；由于下料管4中有閘板和熱焙砂封堵，第二段回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)的熱煙氣要從設(shè)有窯尾罩21的窯尾上部出煙口32進(jìn)入專門的煙道3，再從進(jìn)煙口31進(jìn)入第一段回轉(zhuǎn)窯1的設(shè)有窯頭罩11的窯頭內(nèi)；第二段回轉(zhuǎn)窯2長(zhǎng)徑比為5:1，還原焙燒溫度為1340-1360℃，還原焙燒時(shí)間1小時(shí)，得到還原料；還原產(chǎn)物水淬后干式弱磁選，磁選渣進(jìn)行磨礦，磨礦細(xì)度不大于0.074mm占86.4%；弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為2100gs，強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為3800gs。選礦富集后得到含鎳9.24%的鎳鐵產(chǎn)品，強(qiáng)磁磁選得到含鎳1.28%的低品位鎳鐵產(chǎn)品和含鎳品位0.214%的棄渣，鎳回收率91.27%。試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行30天，回轉(zhuǎn)窯未出現(xiàn)結(jié)圈問題。

試驗(yàn)結(jié)果：ni品位：9.24%；fe品位：71.59%；ni回收率：91.27%。

實(shí)施例2。

紅土鎳礦來自緬甸達(dá)貢山鎳礦，主要成分為：ni2.16%，fe13.98%，mgo20.32%，sio241.37%。試驗(yàn)過程中，紅土鎳礦、配入自制含低品位的鎳鐵復(fù)合添加劑，使用兩條窯焙燒還原—磁選+強(qiáng)磁磁選技術(shù)方案，獲得了較好的技術(shù)指標(biāo)。試驗(yàn)主要技術(shù)條件：在700℃條件下，先將紅土鎳礦干燥至表面含水20%，紅土鎳礦粒徑小于12mm；復(fù)合添加劑（低品位鎳鐵70%，生石灰24%、腐植酸鈉3%及鐵精礦3%）加入量為干基礦的16%，還原劑為煙煤，加入量為干基礦的16%；第一段回轉(zhuǎn)窯1長(zhǎng)徑比為16：1，干燥焙燒溫度為870-900℃，時(shí)間為2小時(shí)，得到熱焙砂，第一段回轉(zhuǎn)窯1的熱焙砂直接通過下料管4給入第二段回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)，下料管4中設(shè)有給料翻板閥5控制的翻轉(zhuǎn)閘板，熱焙砂間歇給入第二段回轉(zhuǎn)窯2；由于下料管4中有閘板和熱焙砂封堵，第二段回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)的熱煙氣要從設(shè)有窯尾罩21的窯尾上部出煙口32進(jìn)入專門的煙道3，再從進(jìn)煙口31進(jìn)入第一段回轉(zhuǎn)窯1的設(shè)有窯頭罩11的窯頭內(nèi)；第二段回轉(zhuǎn)窯2長(zhǎng)徑比為5:1，還原焙燒溫度為1350-1380℃，還原焙燒時(shí)間1小時(shí)，得到還原料；還原產(chǎn)物水淬后干式弱磁選，磁選渣進(jìn)行磨礦，磨礦細(xì)度不大于0.074mm占86.2%；弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為2000gs，強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為4200gs。選礦富集后得到含鎳10.59%的鎳鐵產(chǎn)品，強(qiáng)磁磁選得到含鎳1.22%的低品位鎳鐵產(chǎn)品和含鎳品位0.223%的棄渣，鎳回收率92.46%。試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行35天，回轉(zhuǎn)窯未出現(xiàn)結(jié)圈問題。

試驗(yàn)結(jié)果：ni品位：10.59%；fe品位：68.61%；ni回收率：92.46%。

實(shí)施例3。

紅土鎳礦來自菲律賓鎳礦，主要成分為：ni1.65%，fe19.37%，mgo16.11%，sio238.25%。試驗(yàn)過程中，紅土鎳礦、配入自制含低品位的鎳鐵復(fù)合添加劑，使用兩條窯焙燒還原—磁選+強(qiáng)磁磁選技術(shù)方案，獲得了較好的技術(shù)指標(biāo)。試驗(yàn)主要技術(shù)條件：在730℃條件下，先將紅土鎳礦干燥至表面含水18%，紅土鎳礦粒徑小于12mm；復(fù)合添加劑（低品位鎳鐵67%，生石灰24%、腐植酸鈉5%及鐵精礦4%）加入量為干基礦的16%，還原劑為煙煤，加入量為干基礦的15%；第一段回轉(zhuǎn)窯1長(zhǎng)徑比為15：1，干燥焙燒溫度為860-900℃，時(shí)間為2小時(shí)，得到熱焙砂，第一段回轉(zhuǎn)窯1的熱焙砂直接通過下料管4給入第二段回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)，下料管4中設(shè)有給料翻板閥5控制的翻轉(zhuǎn)閘板，熱焙砂間歇給入第二段回轉(zhuǎn)窯2；由于下料管4中有閘板和熱焙砂封堵，第二段回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)的熱煙氣要從設(shè)有窯尾罩21的窯尾上部出煙口32進(jìn)入專門的煙道3，再從進(jìn)煙口31進(jìn)入第一段回轉(zhuǎn)窯1的設(shè)有窯頭罩11的窯頭內(nèi)；第二段回轉(zhuǎn)窯2長(zhǎng)徑比為6:1，還原焙燒溫度為1340-1380℃，還原焙燒時(shí)間1小時(shí)，得到還原料；還原產(chǎn)物水淬后干式弱磁選，磁選渣進(jìn)行磨礦，磨礦細(xì)度不大于0.074mm占83.7%；弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為2100gs，強(qiáng)磁掃選磁場(chǎng)強(qiáng)度為4300gs。選礦富集后得到含鎳9.36%的鎳鐵產(chǎn)品，強(qiáng)磁磁選得到含鎳1.19%的低品位鎳鐵產(chǎn)品和含鎳品位0.212%的棄渣，鎳回收率89.83%。試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行25天，回轉(zhuǎn)窯未出現(xiàn)結(jié)圈問題。

試驗(yàn)結(jié)果：ni品位：9.36%；fe品位：72.20%；ni回收率：89.83%。