[发明专利]一种低品质红土镍矿综合利用生产镍铁的方法

说明书

技术领域

本发明属于红土矿综合利用技术领域，特别是涉及一种低品质红土镍矿综合利用生产镍铁的方法，从低品质红土镍矿中综合冶炼提取铁、镍、钴等有价元素。

背景技术

镍是一种重要的战略金属材料, 具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高、延展性好等特点, 在现代工业中有着广泛的用途。镍主要用于不锈钢生产, 不锈钢用镍需求约占全球镍消费总量的66%。目前,由于不锈钢产业的迅猛发展,全球对金属镍的需求不断增加,目前约有70%的镍是从硫化矿中提取的，但赋存在硫化矿床中的镍却仅占镍贮量的35％左右。因此随着世界上硫化镍矿资源的逐渐减少，因此, 从长远来看, 红土矿将是未来镍的主要来源。由于品位高、开采条件好的硫化镍矿资源渐趋枯竭, 加快红土镍矿的选冶工艺研究, 已成为目前国际上的重大冶金难题, 也是关系到未来镍稳定供应的全球性课题。

典型的红土矿矿石有褐铁矿型和硅镁镍矿型，前者镍含量较低,宜采用高压酸浸湿法冶金工艺处理, 湿法处理红土镍矿相对于火法而言能耗低，环境友好，但也存在明显不足如工艺路线复杂，对设备工艺条件的要求高。而对于镍含量较高的硅镁镍矿型,火法冶炼是其主流工艺，当前应用的火法工艺主要有鼓风炉工艺、回转窑—电炉熔分工艺和炉外还原冶炼镍铁等工艺。现有工艺中对红土镍中镍的含量要求较高，一般要超过2%，而目前大量的红土镍的镍含量在1.5%以下，目前工艺处理存在渣量大，能耗高等难题。

红土镍矿处理的另一个难点就是红土镍矿中含水量比较高，一般含水量可以达到30%以上，含水量高导致原料处理成本增加、运输难度大、费用高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低品质红土镍矿综合利用生产镍铁的方法，解决了红土镍矿处理存在渣量大，能耗高、处理成本增加、运输难度大、费用高等难题。实现了工艺流程简单、原料制备厂与生产厂可分离。

本发明的工艺为：

首先将红土镍矿原矿破碎、筛分、磨矿后在300～600℃下焙烧烘干，脱除其中的结晶水，然后加入焦粉或者固定碳含量较高的煤粉，按照一定比例与粘结剂混合，混合过程中需要加入的石灰石和白云石粉以调节混合料中的碱度，混合后的物料经过冷压制成红土镍矿冷压块，再将冷压块在高温下烘干或经过一定时间的养护以提高强度。制成的红土镍矿冷压块每吨配入250~350kg焦炭加入竖炉中，同时向竖炉中鼓入热风和氧气。红土镍矿冷压块在竖炉内被还原，生成铁水、煤气和熔渣。铁水经过脱硫、脱磷后用于生产镍铁合金钢或不锈钢；煤气经过除尘净化后作为竖炉空气预热的燃料或者并入煤气管网；熔渣经过水淬后作为水泥或建筑的原材料出售。

所述的烘干可采用回转窑连续烘干，也可采用其他能达到烘干脱水条件的装置来进行。

所述的煤粉采用固定碳高于78重量%，灰分尽可能少的煤种，作为还原剂的焦粉或者煤粉的加入量根据红土镍矿中铁、镍、钴等有价金属氧化物的含量而定，一般占总重量的比例为5%～20%。

所述的粘结剂为水泥、水玻璃、膨润土、硅藻土、粘土、蜡、糖蜜、各种胶中的一种或者几种作为粘结剂，添加量为总重量的2%～8%，可在混料过程中加入一定量的石灰石或白云石以调节碱度。

所述的冷压采用模压或对辊成型设备对添加辅料后的红土镍矿进行成型，冷压块的尺寸一般在8～50mm，形状为圆形、圆柱形、扁卵形、棱锥形或立方形。

所述的冷压块烘干温度为200～500℃，烘干时间为1～5小时，养护是在室温下堆存3～5天。养护后的冷压块可以进行长距离运输后到达冶炼厂使用也可以直接送入竖炉进行冶炼。

所述的竖炉由炉顶、炉身、炉缸三大部分构成，炉顶部分抽吸出的煤气经过重力除尘系统和布袋除尘系统两级除尘后获得净化的煤气，煤气一般用于竖炉热风换热器的燃料（使用经过除尘净化后的煤气作为竖炉热风换热器的燃料，通过热风换热器换热后空气温度可以达到650℃以上）；炉身下部与炉缸连接处设有水冷装置和风口，经过热风换热器换热后的空气通过风口鼓入竖炉内，并鼓入一定比例的氧气，氧气的含量一般在8%～15%；炉缸部分有出渣口和出铁口，渣口排出的冶炼渣采用水淬的方式冷却，冷却后作为水泥或建筑原材料使用；出铁口略低于出渣口，采用虹吸式出铁，铁水中含有铁、碳、镍（铁水中镍含量在0.2重量%～10重量%之间）、钴等主要元素，同时含有一定量的硫、磷、硅等杂质，需要通过预处理后供给炼钢使用。

经过重力除尘器和布袋除尘器得到的除尘灰（泥）可以返回原料制备车间与红土镍原料混合后重新压块使用。