[发明专利]一种利用赤泥和红土镍矿制备铁镍合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别涉及一种利用赤泥和红土镍矿制备铁镍合金的方法。

背景技术

赤泥是铝土矿提取氧化铝后所形成的残渣，该渣中富含氧化铁而呈现红色，因此称之为赤泥。每生产1吨氧化铝，大约产生0.8-2.0吨赤泥。目前全世界每年产生赤泥约9000万吨，其中，在中国有近3000万吨产生。赤泥主要含有Fe₂O₃、A1₂O₃、CaO、SiO₂、TiO、Na₂O等组份，颗粒直径约为0.088-0.25mm，熔点约为1200-1250℃，pH值约为10.0-13.0。

目前全世界只有极少部分的赤泥被综合利用，绝大部分仍然是送往堆场露天堆存，既占用了大量土地，耗费了大量资金，又易使大量废碱液渗透到附近农田，造成土壤碱化、沼泽化，污染地表地下水源，危害环境和人体健康。

几十年来，世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究。针对赤泥氧化铁含量高(约20-50％)的特性，《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》2012年第8期报导了印度K.Jayasankar等人利用35kWDC等离子电弧炉，对配加适量熔剂和还原剂的赤泥直接进行还原熔炼，一步就从赤泥中制得了生铁，铁的最大回收率达到了71％。徐进修在《广西冶金》1995年第1期介绍了美国McDowell-Willman工程公司进行过赤泥直接炼钢半工艺试验，赤泥配加煤粉制粒后经烧结机1260℃预还原半金属化，再经电弧炉熔炼制得生铁，最后经碱性氧化顶吹转炉炼钢，可以日产钢10吨。匈牙利托拉斯工业发展中心等也研究了用300kW电弧炉熔炼赤泥，制得的特种生铁中铁含量大于98％。南斯拉夫利用3600kW电弧炉熔炼赤泥，日生产能力100吨，产出的生铁为白口铁(少量为灰口铁)。在我国，许多研究人员也对赤泥深度还原提铁进行了研究。贾岩等在《北京科技大学学报》2011年第9期提出，将拜耳法赤泥烘干与破碎，将破碎后的赤泥与还原剂及助剂混合均匀，在氧化气氛窑炉的密封窑具容器或还原气氛窑炉中深度还原。冷却后的还原物料采用湿法磨矿、磁选后获得的深度还原铁粉的铁品位≥90％、铁回收率≥90％。王洪等在《过程工程学报》2012年第5期介绍了以高铁赤泥和煤粉为主要原料制成含碳球团，通过转底炉珠铁工艺，即高温直接熔分工艺制备金属铁。结果表明：在1350℃、碳氧比为1.2时加热含碳球团，所得金属铁中碳、硫的质量含量分别为2.72％和0.48％，可作为炼钢原料使用。黄柱成等研究了赤泥煤基直接还原-磁选分离，结果表明：当还原温度为1150℃，还原时间为180min，磁选后得到精矿铁品位为72.07％和铁回收率为79.34％的铁精矿(见《金属矿山》2009年第3期)。陈咏梅等提出(专利：CN102206743A)：将黄铁矿与赤泥共混烧结，使赤泥中的氧化铁还原为具有磁性的四氧化三铁加以回收，结果表明：当物料质量比例为黄铁矿：赤泥＝1:20，并在600℃隔绝空气加热30min，所得产物经磁选后XRD表征为Fe3O4，处理后赤泥中含铁仅为1.74％。从现有文献看，还原熔炼回收赤泥中的铁的研究都是仅以赤泥为主要原料，配加还原剂或其它添加剂，得到的产品基本上是生铁，几乎不含有其它合金元素。

不锈钢的主要化学成分是铁(>60％)、铬(13-23％)、镍(3-28％)，如适用于高强度构件，火车客车车厢用材料，铁路车辆、带式输送机、螺栓和螺母、弹簧等的牌号为1Cr17Ni7不锈钢，含镍为6.0-8.0％。

红土镍矿是镍含量为0.7-4.0％，铁含量为10-50％，铬含量为0.05-2.0％的矿砂。可将其开发生产含镍生铁，作为电解镍和不锈钢废钢的替代品用于生产不锈钢，以降低不锈钢的冶炼成本。近些年，不锈钢厂商使用该类铁镍合金的比例不断提高，有的甚至达到50％以上，改变了传统的不锈钢冶炼原料结构。