[发明专利]一种红土矿生产镍铁用组合还原剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于铁合金生产领域，尤其是涉及一种红土矿生产镍铁用组合还原剂的方法。

背景技术

镍是一种重要的有色金属合金元素，主要用于冶炼不锈钢，是生产不锈钢企业需求量最大的元素之一，通常的镍基不锈钢生产需添加8wt-11wt％的镍，随着我国不锈钢产业的发展，镍的需求量也日益增大，而目前可供人类开发有利用的镍资源矿仅限于硫化镍矿和红土镍矿，其中30％为硫化镍矿，70％为红土镍矿。

目前常见的红土镍矿生产镍铁方法有火法、湿法、火湿结合法三种方法。其中RKEF（回转窑—电炉）流程是目前红土矿冶炼厂普遍采用的一种火法冶炼流程，该工艺主要分为几个工序：干燥、焙烧、预还原、电炉熔炼和精炼等。RKEF工艺技术始于20世纪50年代，由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功，由于产品质量好、生产效率高、而且节能环保，RKEF工艺很快取代了鼓风炉工艺。随着冶金科学技术的发展，RKEF工艺也吸纳了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果，在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟，已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术，占据统治地位。目前全球采用RKEF工艺生产镍铁的公司有十几家，生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地，其中最大年产能达7-8万t金属镍，在长期的经营中，尽管世界镍行业风云变幻、镍价大起大落，但这些镍铁厂大都保持着良好的业绩。

然而在RKEF生产镍铁工艺中，常用的还原剂有大颗粒无烟煤、小粒度含粉末无烟煤（金源选用越南无烟煤）、烟煤、兰炭等，但都需结合各自工厂的工艺控制、设备水平和操作水平等进行综合选择。国内同行主要采用颗粒无烟煤、小颗粒焦丁等作为还原剂或搭配使用，恩菲设计院对金源工艺设计采用颗粒无烟煤作还原剂，颗粒无烟煤、焦丁等物质价格高，导致生产成本高。

中国发明专利申请申请号201310370471.7，申请日2013.08.23公开了一种直接还原红土镍矿生产镍铁合金的方法，该方法包括下述步骤：(1)将红土镍矿原矿石与碳质还原剂和复合添加剂混合后进球磨机磨细；(2)对步骤(1)中的混合物搅拌均匀后进行压球；(3)将步骤(2)的球团送预热器预热脱除自然水份，预热后球团直接进入氮化硅结合碳化硅还原罐，进行还原；(4)步骤(3)的还原产物，经水淬磨细后采用磁选机进行渣铁分离，分离后即得镍铁合金，该方法通过添加复合添加剂缩短了反应的时间从而降低了成本，然而还是没有解决还原剂本身价格高导致成本高的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在使用的还原剂价格过高导致生产成本升高的问题，本发明的目的是提供一种红土矿生产镍铁用组合还原剂的方法，该方法选用的组合还原剂从各种还原剂的物质特性，包括成分、粒度、还原特性、热值、价格和工艺影响等因素进行综合考虑，达到经济效益的最大化。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种红土矿生产镍铁用组合还原剂的方法，包括以下步骤：

步骤一：将红土矿经过筛分、破碎和混匀后通过皮带运输置于干燥窑中，使表面含水量为30%-35%的红土矿干燥到表面含水量为18%-22%的干矿；

步骤二：将步骤一的干矿和还原剂通过铲车运至皮带上，所述还原剂包括烟煤、越南粉无烟煤和颗粒无烟煤，然后通过皮带运输至各个料仓，备用；

步骤三：按照两种不同条件对还原剂进行配料，第一种是当干矿中Fe含量在18%-22%时，按照以下质量百分比进行添加，其中烟煤为40%-60%，越南粉无烟煤为40%-60%，将两者通过皮带运输均匀的添加到干矿中，另外一种是当产品中Si含量低于1%时，在烟煤和越南粉无烟煤的基础上增加颗粒无烟煤，此时，三者的质量百分比如下：烟煤为30%-40%，越南粉无烟煤为30%-40%和颗粒无烟煤20%-40%，将三者通过皮带运输均匀的添加到干矿中；

步骤四：将干矿、还原剂、熔剂和返料配料后经过皮带运输置于还原焙烧回转窑中，进行进一步的脱水、焙烧和预还原，产出750℃-850℃的焙砂；

步骤五：将焙砂经过运输装置加入到电炉上方的料仓，再经下料管加入电炉进行熔炼，使得干矿在电炉内继续还原，产出粗镍合金和炉渣；

步骤六：将步骤五中粗镍合金排放到镍合金罐，将镍合金罐运至KR机械搅拌工位进行脱硫，得到精炼镍合金；

步骤七：将步骤六中精炼镍合金通过铸铁机浇注得到镍合金小锭；

步骤八：精整，包装。

进一步地，所述的颗粒无烟煤的粒度为5-15mm，固定碳含量大于80%。