[发明专利]一种硫化矿镍铜火法冶炼与提铁方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色冶炼、黑色冶金和环保技术领域，提出了一种硫化矿镍铜火法冶炼与提铁方法，可在保证镍冶炼顺利进行的前提下，有利于渣中铁的后续提取，实现镍冶炼渣的综合利用。 

背景技术

硫化镍矿火法冶炼一般采用“低镍锍造锍熔炼(闪速炉、电炉或氧气顶吹熔炼炉)——吹炼高镍锍(氧气转炉)——磨浮分离——高镍锍电解”的工艺，得到电解镍。 

在低镍锍和高镍锍的生产过程中，会产生大量的高铁炉渣，其中铁主要来自矿石，另外也有一部分来自造锍熔炼加入的部分铁。 

如某公司拥有的镍铜矿平均含有13％的铁，在选矿过程中约40％的铁进入精矿中，精矿含铁为35％～41％，这部分铁在冶炼过程中98％以上进入炉渣中。依此折算，镍精矿每生产1吨镍金属，要带入铁3吨～4吨；每生产1吨铜金属，要带入1.5吨～2吨铁。该公司2012年镍产量13.5万吨，火法冶炼炉渣产出量160万吨/a以上，这些渣中含有镍3428吨、铜3883吨、钴1510吨、铁675783吨；目前主要是堆存处理(部分用于矿井回填)。 

2012年全球镍产量169万吨，测算高铁渣产出量可达2003万吨，产出量和资源浪费巨大。 

该公司镍铜冶炼产出的高铁渣成分及产出量如表1所示。 

表1  某厂镍火法冶炼渣炉渣组成 

大量的高铁渣不仅占用场地，污染环境，而且沉淀了大量的有价金属(主要是铁)无法有效利用。 

为充分利用镍铜冶炼炉渣中的铁资源，主要工艺路线为熔融还原提铁和固态选铁两种，其中热态渣熔融还原提铁被认为是最有可能实现的工艺途径。已有对镍铜冶炼渣直接还原利用的相关专利“一种综合利用高温镍冶炼熔融渣的方法”(申请号：2006101563095)和“一种利用链篦机-回转窑处理镍冶炼渣的方法”(申请号：201410041661.9)。 

但相关研究表明，镍冶炼热态渣熔融还原提铁工艺目前的主要难点有如下几个方面： 

1)先行镍铜冶炼渣中铁还原难度大，还原温度高，反应效率低。主要原因是炉渣中的铁主要以硅酸铁的形式存在，而硅酸铁是一种难还原化合物，导致了熔融还原工艺难度大幅度增加。 

2)冶炼渣量大，容易发泡，工艺控制难度大。由于炉渣中的铁以硅酸铁的形式存在，冶炼过程需要额外加入石灰，以使碱度达到有利于铁氧化物还原的1.0左右，使得本来就铁含量偏低(40％左右)的镍铜冶炼渣在提铁过程中 渣量进一步增加。按照相关估算，品位降低1％，渣量将增加2％，尤其是在渣中脉石组元是氧化硅时，更是如此。 

3)还原过程能耗高，经济性差。渣中铁的品位低、难还原是经济性差的主要原因，也是目前镍铜冶炼渣熔融还原提铁工艺无法获得根本性突破的主要原因。 

发明内容

由于现行硫化矿镍铜冶炼工艺产出的镍铜冶炼炉渣中的铁主要以硅酸铁的形式存在，该化合物稳定、难还原的特性势必为后期的熔融还原提铁增加了难度，直接影响到后面的提铁可行性。本发明的目的在于提供一种硫化矿镍铜火法冶炼与提铁方法。 

为此，本发明提供的硫化矿镍铜火法冶炼与提铁方法包括： 

以生石灰、石英砂和镍矿的混合物或者以生石灰和镍矿的混合物为原料在冶炼炉中冶炼铜和镍；以炉渣为原料在还原炉中提取铁。 

优选的，冶炼铜和镍后的炉渣中Fe与SiO₂的质量比为1.5～1.8；CaO的质量百分比含量为：10％～15％；MgO的质量百分比含量为：4％～9％，且炉渣的三元碱度为1.0～1.2。 

与现有技术相比，本发明所带来的技术效果是： 

(1)本发明在镍冶炼中，通过调整炉渣成分，减少石英砂的加入量(SiO₂加入量)，同时增大炉渣中石灰的加入量(即CaO加入量)，将炉渣成分控制在要求的范围内，以保证炉渣的熔点、粘度在冶炼要求的范围之内，达到镍锍熔炼的工艺要求。 

(2)本发明将镍铜冶炼渣中难还原的硅酸铁转化为较容易还原的铁酸盐，后续提铁工艺难度大幅度降低。