從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：混合裝置，其具有紅土鎳礦入口、還原煤入口、添加劑入口和混合物料出口；制球裝置，其具有混合物料入口和混合球團(tuán)出口，混合物料入口與混合物料出口相連；還原焙燒裝置，其具有混合球團(tuán)入口和金屬化球團(tuán)出口，混合球團(tuán)入口與混合球團(tuán)出口相連；快速熔化裝置，其具有金屬化球團(tuán)入口和混合熔體出口，金屬化球團(tuán)入口與金屬化球團(tuán)出口相連；燃?xì)馊鄯譅t，其具有燒嘴、混合熔體入口、鎳鐵合金出口和爐渣出口，混合熔體入口與混合熔體出口相連。該系統(tǒng)采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而在拓展鎳鐵合金原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金生產(chǎn)成本。
【專利說明】
從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紅土鎳礦石含鎳橄欖石巖在熱帶或亞熱帶地區(qū)經(jīng)過大規(guī)模的長期風(fēng)化淋濾變質(zhì)而成，是由鐵、鎂、硅等含水氧化物組成的疏松的黏土狀礦石，礦石中的鐵主要以赤鐵礦的形式存在，礦石呈紅色，所以被稱為紅土鎳礦。紅土鎳礦的可采部分一般分為3層:褐鐵礦、過渡層和腐殖層，它們的組成各不相同，規(guī)律為鐵含量依次降低，鎂含量和鎳含量依次升高，褐鐵礦層一般為高鐵低鎂紅土鎳礦，其鐵含量40?50 %，鎳含量0.8?1.5 %。
[0003]紅土鎳礦的處理方法主要有兩種:火法與濕法。采用濕法工藝一般處理低鎂高鐵紅土鎳礦，可以將紅土鎳礦中N1、Co提取出來，得到電解鎳，其成本比火法低，但濕法處理的工藝比較復(fù)雜、流程長，環(huán)境污染嚴(yán)重，且生產(chǎn)時(shí)原材料損耗大，工藝條件對設(shè)備要求高，安全生產(chǎn)不易控制;采用火法工藝一般處理高鎂低鐵紅土鎳礦，主要產(chǎn)品是鎳鐵合金，能夠直接應(yīng)用于不銹鋼生產(chǎn)，火法工藝處理紅土鎳礦生產(chǎn)鎳鐵合金具有流程短、效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前火法工藝主要處理高品位的紅土鎳礦。由于資源的限制，褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳品位低，通過火法冶煉生產(chǎn)的鎳鐵含鎳品位低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，迫切需要開發(fā)出能利用褐鐵礦型紅土鎳礦生產(chǎn)出適應(yīng)市場需求的鎳鐵。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。
[0005]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括:
[0006]混合裝置，所述混合裝置具有紅土鎳礦入口、還原煤入口、添加劑入口和混合物料出口；
[0007]制球裝置，所述制球裝置具有混合物料入口和混合球團(tuán)出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；
[0008]還原焙燒裝置，所述還原焙燒裝置具有混合球團(tuán)入口和金屬化球團(tuán)出口，所述混合球團(tuán)入口與所述混合球團(tuán)出口相連；
[0009]快速熔化裝置，所述快速熔化裝置具有金屬化球團(tuán)入口和混合熔體出口，所述金屬化球團(tuán)入口與所述金屬化球團(tuán)出口相連；
[0010]燃?xì)馊鄯譅t，所述燃?xì)馊鄯譅t具有燒嘴、混合熔體入口、鎳鐵合金出口和爐渣出口，所述混合熔體入口與所述混合熔體出口相連。
[0011]由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)通將還原焙燒裝置與快速熔化裝置和燃?xì)馊鄯譅t串聯(lián)使用，使得含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團(tuán)在還原焙燒裝置中進(jìn)行還原處理，所得到的金屬化球團(tuán)供給至快速熔化裝置中進(jìn)行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t中，利用燃?xì)馊鄯譅t上設(shè)置的燒嘴控制進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t的空氣和燃?xì)獗壤齺砜刂迫細(xì)馊鄯譅t中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進(jìn)行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于Ni0+Fe = Ni +Fe0反應(yīng)的存在，S卩使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進(jìn)而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。
[0012]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0013]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述還原焙燒裝置為回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、車底爐或隧道窯。由此，可以顯著提高金屬化球團(tuán)的金屬化率。
[0014]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述快速熔化裝置為電弧爐或礦熱爐。由此，可以顯著提高金屬化球團(tuán)的熔化效率。
[0015]在本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法是采用上述的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，該方法包括:
[0016](I)將所述紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至所述混合裝置進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料；
[0017](2)將所述混合物料供給至所述制球裝置中進(jìn)行制球，以便得到混合球團(tuán)；
[0018](3)將所述混合球團(tuán)供給至所述還原焙燒裝置中進(jìn)行還原焙燒處理，以便得到金屬化球團(tuán)；
[0019](4)將所述金屬化球團(tuán)供給至所述快速熔化裝置進(jìn)行熔化處理，以便得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體；以及
[0020](5)將含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庖约八龊泻囪F水和爐渣的混合熔體供給至所述燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，以便得到鎳鐵合金和爐渣，
[0021 ] 其中，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt %，鐵含量為40?50wt% ο
[0022]由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法通將將含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團(tuán)在還原焙燒裝置中進(jìn)行還原處理，所得到的金屬化球團(tuán)供給至快速熔化裝置中進(jìn)行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t中，利用燃?xì)馊鄯譅t上設(shè)置的燒嘴控制進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t的空氣和燃?xì)獗壤齺砜刂迫細(xì)馊鄯譅t中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進(jìn)行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+FeO反應(yīng)的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進(jìn)而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。
[0023]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0024]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦、所述還原煤以及所述添加劑按照質(zhì)量比為100:5?25:3?15進(jìn)行混合。由此，可以顯著提高鎳鐵的還原效率。
[0025]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(I)中，所述還原煤為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。
[0026]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(I)中，所述添加劑為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。
[0027]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(3)中，所述金屬化球團(tuán)的金屬化率為40?60%。
[0028]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(4)中，所述熔化處理的溫度為1500?1650攝氏度。
[0029]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，所述含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt%。由此，可以保證后續(xù)所得鎳鐵合金中的鎳品位較高。
[0030]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(5)中，在所述含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庵?，所述空氣與所述燃?xì)獾捏w積比為10?15:1。由此，可以將混合熔體中的部分鐵氧化進(jìn)入爐渣，從而得到含鎳品位高的鎳鐵合金。
[0031]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0032]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0036]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0037]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0038]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0039]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括混合裝置100、制球裝置200、還原焙燒裝置300、快速熔化裝置400和燃?xì)馊鄯譅t500。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，混合裝置100具有紅土鎳礦入口101、還原煤入口 102、添加劑入口 103和混合物料出口 104，且適于將紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供進(jìn)行混合處理，從而可以得到混合物料。
[0041 ]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt%，鐵含量為40?50wt%。由此，本申請可以采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑的混合配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑可以按照質(zhì)量比為100:5?25:3?15進(jìn)行混合。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若還原煤的添加量過低，會影響金屬化球團(tuán)的還原效果，而若還原煤的添加量過高，并不能提高產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，且會造成還原煤資源浪費(fèi)，提高生產(chǎn)成本，而添加劑的用量旨在輔助紅土鎳礦中鎳的還原，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)過高或過低的用量都會降低鎳的還原效果。
[0043]根據(jù)發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，還原煤的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原煤可以為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。
[0044]根據(jù)發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，添加劑的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，添加劑可以為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在紅土鎳礦的還原過程中，該類添加劑能從鎂橄欖石或鐵橄欖石中置換出N1，以提高N1的活度，從而顯著降低還原冶煉溫度，使得紅土鎳礦的還原條件大為改善，促進(jìn)還原反應(yīng)進(jìn)行。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，制球裝置200具有混合物料入口201和混合球團(tuán)出口 202，混合物料入口 201與混合物料出口 104相連，且適于將混合物料進(jìn)行制球，從而可以得到混合球團(tuán)。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對混合球團(tuán)的粒度進(jìn)行選擇。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原焙燒裝置300具有混合球團(tuán)入口301和金屬化球團(tuán)出口302，混合球團(tuán)入口 301與混合球團(tuán)出口 202相連，且適于將混合球團(tuán)供給至還原焙燒裝置中進(jìn)行還原焙燒處理，從而可以得到金屬化球團(tuán)。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對還原焙燒處理過程的條件進(jìn)行選擇。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，金屬化球團(tuán)的金屬化率可以為40?60%。由此，可以顯著提高后續(xù)所得鎳鐵合金的品位。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，還原焙燒裝置的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原焙燒裝置可以為回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、車底爐或隧道窯。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，快速熔化裝置400具有金屬化球團(tuán)入口401和混合熔體出口402，金屬化球團(tuán)入口 401與金屬化球團(tuán)出口 302相連，且適于將金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔化處理，從而可以得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熔化處理的溫度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，熔化處理的溫度可以為1500?1650攝氏度。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，快速熔化裝置的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，快速熔化裝置可以為電弧爐或礦熱爐。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt %。由此，通過后續(xù)處理可以保證所得鎳鐵合金中鎳具有較高的品位。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，燃?xì)馊鄯譅t500具有燒嘴501、混合熔體入口502、鎳鐵合金出口 503和爐渣出口 504，混合熔體入口 502與混合熔體出口 402相連，且適于將含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庖约昂泻囪F水和爐渣的混合熔體供給至燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，從而可以得到鎳鐵合金和爐渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將熔化后所得到的含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體一起熱送進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t中，利用燃?xì)馊鄯譅t上設(shè)置的燒嘴控制進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t的空氣和燃?xì)獗壤齺砜刂迫細(xì)馊鄯譅t中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進(jìn)行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+FeO反應(yīng)的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進(jìn)而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對燃?xì)獾木唧w類型進(jìn)行選擇。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庵?，空氣與燃?xì)獾捏w積比可以為10?15:1。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，燃?xì)獾娜紵枰諝庵械难鯕?，燃?xì)夤┙o量一定的前提下，空燃比過低的話，燃?xì)獠荒艹浞秩紵?，一方面?dǎo)致爐內(nèi)的熱效率低，另一方面爐內(nèi)氧氣耗盡導(dǎo)致爐內(nèi)不是氧化性氣氛;空燃比過高的情況下會導(dǎo)致一部分鎳也隨著鐵氧化進(jìn)渣導(dǎo)致鎳損失。由此，采用本申請范圍的空燃比既能保證爐內(nèi)的熱量供給效率又能提供合適的氣氛。
[0055]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，燃?xì)馊鄯譅t的缺點(diǎn)是升溫速率慢，生產(chǎn)效率低，優(yōu)點(diǎn)是可以方便地調(diào)節(jié)爐內(nèi)的氣氛；電弧爐或礦熱爐升溫速率快但是很難控制爐內(nèi)氣氛，因此本申請電弧爐或礦熱爐與燃?xì)馊鄯譅t進(jìn)行聯(lián)用，可以綜合利用二者的優(yōu)點(diǎn)，對褐鐵礦型紅土鎳礦先進(jìn)行還原冶煉得到金屬化球團(tuán)，然后將所得到的金屬化球團(tuán)熱態(tài)先進(jìn)入電弧爐或礦熱爐中快速升溫熔化冶煉，熔化后的含鎳鐵水和爐渣再一起送入燃?xì)馊鄯譅t冶煉，通過控制空燃比，使鐵水中的鐵一部分選擇性氧化后進(jìn)入爐渣，以此達(dá)到提高鎳鐵合金中鎳的品位的目的。
[0056]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)通將還原焙燒裝置與快速熔化裝置和燃?xì)馊鄯譅t串聯(lián)使用，使得含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團(tuán)在還原焙燒裝置中進(jìn)行還原處理，所得到的金屬化球團(tuán)供給至快速熔化裝置中進(jìn)行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t中，利用燃?xì)馊鄯譅t上設(shè)置的燒嘴控制進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t的空氣和燃?xì)獗壤齺砜刂迫細(xì)馊鄯譅t中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進(jìn)行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+Fe0反應(yīng)的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進(jìn)而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。
[0057]如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)可具有選自下列的優(yōu)點(diǎn)至少之一:
[0058]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)開辟了褐鐵礦型紅土鎳礦火法冶煉高品位鎳鐵合金的新途徑；
[0059]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)將電弧爐或礦熱爐和燃?xì)馊鄯譅t串聯(lián)使用冶煉褐鐵礦型紅土鎳礦，能夠綜合利用電爐升溫快和燃?xì)馊鄯譅t氣氛容易控制的優(yōu)點(diǎn)，高效率地從褐鐵礦型紅土鎳礦中冶煉出適應(yīng)市場需求的鎳鐵。
[0060]在本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法是采用上述從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，參考圖2，該方法包括:
[0061]S100:將紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至混合裝置進(jìn)行混合處理
[0062]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至混合裝置進(jìn)行混合處理，從而可以得到混合物料。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt%，鐵含量為40?50wt%。由此，本申請可以采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑的混合配比并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑可以按照質(zhì)量比為100:5?25:3?15進(jìn)行混合。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若還原煤的添加量過低，會影響金屬化球團(tuán)的還原效果，而若還原煤的添加量過高，并不能提高產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，且會造成還原煤資源浪費(fèi)，提高生產(chǎn)成本，而添加劑的用量旨在輔助紅土鎳礦中鎳的還原，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)過高或過低的用量都會降低鎳的還原效果。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，還原煤的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原煤可以為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，添加劑的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，添加劑可以為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在紅土鎳礦的還原過程中，該類添加劑能從鎂橄欖石或鐵橄欖石中置換出N1，以提高N1的活度，從而顯著降低還原冶煉溫度，使得紅土鎳礦的還原條件大為改善，促進(jìn)還原反應(yīng)進(jìn)行。
[0067]S200:將混合物料供給至制球裝置中進(jìn)行制球
[0068]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將混合物料供給至制球裝置中進(jìn)行制球，從而可以得到混合球團(tuán)。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對混合球團(tuán)的粒度進(jìn)行選擇。
[0069]S300:將混合球團(tuán)供給至還原焙燒裝置中進(jìn)行還原焙燒處理
[0070]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將混合球團(tuán)供給至還原焙燒裝置中進(jìn)行還原焙燒處理，從而可以得到金屬化球團(tuán)。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對還原焙燒處理過程的條件進(jìn)行選擇。
[0071 ]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，金屬化球團(tuán)的金屬化率可以為40?60 %。由此，可以顯著提高后續(xù)所得鎳鐵合金的品位。
[0072]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，還原焙燒裝置的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還原焙燒裝置可以為回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、車底爐或隧道窯。
[0073]S400:將金屬化球團(tuán)供給至快速熔化裝置進(jìn)行熔化處理
[0074]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將金屬化球團(tuán)供給至快速熔化裝置進(jìn)行熔化處理，從而可以得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熔化處理的溫度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，熔化處理的溫度可以為1500?1650攝氏度。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，快速熔化裝置的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，快速熔化裝置可以為電弧爐或礦熱爐。
[0077]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt %。由此，通過后續(xù)處理可以保證所得鎳鐵合金中鎳具有較高的品位。
[0078]S500:將含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庖约昂泻囪F水和爐渣的混合熔體供給至燃?xì)忏》譅t中進(jìn)行恪分處理
[0079]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庖约昂泻囪F水和爐渣的混合熔體供給至燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，從而可以得到鎳鐵合金和爐渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將熔化后所得到的含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體一起熱送進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t中，利用燃?xì)馊鄯譅t上設(shè)置的燒嘴控制進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t的空氣和燃?xì)獗壤齺砜刂迫細(xì)馊鄯譅t中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進(jìn)行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+FeO反應(yīng)的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進(jìn)而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對燃?xì)獾木唧w類型進(jìn)行選擇。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庵?，空氣與燃?xì)獾捏w積比可以為10?15:1。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，燃?xì)獾娜紵枰諝庵械难鯕?，燃?xì)夤┙o量一定的前提下，空燃比過低的話，燃?xì)獠荒艹浞秩紵?，一方面?dǎo)致爐內(nèi)的熱效率低，另一方面爐內(nèi)氧氣耗盡導(dǎo)致爐內(nèi)不是氧化性氣氛;空燃比過高的情況下會導(dǎo)致一部分鎳也隨著鐵氧化進(jìn)渣導(dǎo)致鎳損失。由此，采用本申請范圍的空燃比既能保證爐內(nèi)的熱量供給效率又能提供合適的氣氛。
[0081]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，燃?xì)馊鄯譅t的缺點(diǎn)是升溫速率慢，生產(chǎn)效率低，優(yōu)點(diǎn)是可以方便地調(diào)節(jié)爐內(nèi)的氣氛；電弧爐或礦熱爐升溫速率快但是很難控制爐內(nèi)氣氛，因此本申請電弧爐或礦熱爐與燃?xì)馊鄯譅t進(jìn)行聯(lián)用，可以綜合利用二者的優(yōu)點(diǎn)，對褐鐵礦型紅土鎳礦先進(jìn)行還原冶煉得到金屬化球團(tuán)，然后將所得到的金屬化球團(tuán)熱態(tài)先進(jìn)入電弧爐或礦熱爐中快速升溫熔化冶煉，熔化后的含鎳鐵水和爐渣再一起送入燃?xì)馊鄯譅t冶煉，通過控制空燃比，使鐵水中的鐵一部分選擇性氧化后進(jìn)入爐渣，以此達(dá)到提高鎳鐵合金中鎳的品位的目的。
[0082]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法通將還原焙燒裝置與快速熔化裝置和燃?xì)馊鄯譅t串聯(lián)使用，使得含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團(tuán)在還原焙燒裝置中進(jìn)行還原處理，所得到的金屬化球團(tuán)供給至快速熔化裝置中進(jìn)行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t中，利用燃?xì)馊鄯譅t上設(shè)置的燒嘴控制進(jìn)入燃?xì)馊鄯譅t的空氣和燃?xì)獗壤齺砜刂迫細(xì)馊鄯譅t中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進(jìn)行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+Fe0反應(yīng)的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進(jìn)而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時(shí)降低鎳鐵合金的生產(chǎn)成本。
[0083]下面參考具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0084]實(shí)施例1
[0085]將褐鐵礦型紅土鎳礦(含Ni 0.7wt%,TFe 41wt% )、無煙煤和碳酸鈉供給至混合裝置中配料并混勻，得到混合物料，然后將該混合物料供給至制球機(jī)中進(jìn)行制球并烘干，得到混合球團(tuán)，接著將所得到的混合球團(tuán)供給至轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)(金屬化率為50%)，接著將所得到的金屬化球團(tuán)熱裝熱送進(jìn)入電弧爐內(nèi)升溫至1600°C進(jìn)行熔化，熔化后的含鎳鐵水(含鎳2.7%)和爐渣一同倒入燃?xì)馊鄯譅t內(nèi)，通過調(diào)節(jié)空燃比使燃?xì)鉅t內(nèi)O2平均濃度在15 %，冶煉結(jié)束后得到鎳鐵合金，Ni品位4.8%,Fe品位94.6 %。
[0086]實(shí)施例2
[0087]將褐鐵礦型紅土鎳礦(含Ni 0.5wt%,TFe 45wt% )、蘭炭和碳酸鈣供給至混合裝置中配料并混勻，得到混合物料，然后將該混合物料供給至制球機(jī)中進(jìn)行制球并烘干，得到混合球團(tuán)，接著將所得到的混合球團(tuán)供給至回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)(金屬化率為46%)，接著將所得到的金屬化球團(tuán)熱裝熱送進(jìn)入礦熱爐內(nèi)升溫至1550°C進(jìn)行熔化，熔化后的含鎳鐵水(含鎳1.9%)和爐渣一同倒入燃?xì)馊鄯譅t內(nèi)，通過調(diào)節(jié)空燃比使燃?xì)鉅t內(nèi)O2平均濃度在18%，冶煉結(jié)束后得到鎳鐵合金，Ni品位4.1 %，F(xiàn)e品位95.3 %。
[0088]實(shí)施例3
[0089]將褐鐵礦型紅土鎳礦(含Ni 1.2wt%,TFe 38wt% )、半焦和氫氧化鈣供給至混合裝置中配料并混勻，得到混合物料，然后將該混合物料供給至制球機(jī)中進(jìn)行制球并烘干，得到混合球團(tuán)，接著將所得到的混合球團(tuán)供給至回轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)(金屬化率為55%)，接著將所得到的金屬化球團(tuán)熱裝熱送進(jìn)入礦熱爐內(nèi)升溫至1550°C進(jìn)行熔化，熔化后的含鎳鐵水(含鎳3.7%)和爐渣一同倒入燃?xì)馊鄯譅t內(nèi)，通過調(diào)節(jié)空燃比使燃?xì)鉅t內(nèi)O2平均濃度在13 %，冶煉結(jié)束后得到鎳鐵合金，Ni品位5.2%,Fe品位93.9 %。
[0090]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0091]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 混合裝置，所述混合裝置具有紅土鎳礦入口、還原煤入口、添加劑入口和混合物料出P； 制球裝置，所述制球裝置具有混合物料入口和混合球團(tuán)出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連； 還原焙燒裝置，所述還原焙燒裝置具有混合球團(tuán)入口和金屬化球團(tuán)出口，所述混合球團(tuán)入口與所述混合球團(tuán)出口相連； 快速熔化裝置，所述快速熔化裝置具有金屬化球團(tuán)入口和混合熔體出口，所述金屬化球團(tuán)入口與所述金屬化球團(tuán)出口相連； 燃?xì)馊鄯譅t，所述燃?xì)馊鄯譅t具有燒嘴、混合熔體入口、鎳鐵合金出口和爐渣出口，所述混合熔體入口與所述混合熔體出口相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述還原焙燒裝置為回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐、車底爐或隧道窯。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述快速熔化裝置為電弧爐或礦熱爐。4.一種利用權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法，其特征在于，包括: (1)將所述紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至所述混合裝置進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料； (2)將所述混合物料供給至所述制球裝置中進(jìn)行制球，以便得到混合球團(tuán)； (3)將所述混合球團(tuán)供給至所述還原焙燒裝置中進(jìn)行還原焙燒處理，以便得到金屬化球團(tuán)； (4)將所述金屬化球團(tuán)供給至所述快速熔化裝置進(jìn)行熔化處理，以便得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體；以及 (5)將含有空氣和燃?xì)獾幕旌蠚庖约八龊泻囪F水和爐渣的混合熔體供給至所述燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行熔分處理，以便得到鎳鐵合金和爐渣， 其中，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt%，鐵含量為40?50wt%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦、所述還原煤以及所述添加劑按照質(zhì)量比為100: 5?25: 3?15進(jìn)行混合。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述還原煤為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。7.根據(jù)權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述添加劑為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述金屬化球團(tuán)的金屬化率為40?60%。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述熔化處理的溫度為1500?1650攝氏度， 任選的，所述含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，所述含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt% ο10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(5)中，在所述含有空氣和燃?xì)獾? 混合氣中，所述空氣與所述燃?xì)獾捏w積比為1?15:1。
【文檔編號】C22B4/06GK105907967SQ201610418493
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】宋文臣, 王靜靜, 李紅科, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請人】江蘇省冶金設(shè)計(jì)院有限公司