[发明专利]一种天然气两步还原红土镍矿‑电炉熔分制取镍铁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然气两步还原红土镍矿-电炉熔分制取镍铁合金的方法，属于有色金属冶金技术领域。

背景技术

镍具有很好的可塑性、耐腐蚀性和磁性等性能，因此主要被用于钢铁、镍基合金、电镀及电池等领域，广泛用于飞机、雷达等各种军工制造业，民用机械制造业和电镀工业等。全球2/3的初级镍矿都用于不锈钢的生产，世界范围内镍的消费结构中不锈钢占61%，中国不锈钢用镍已经占到总消费量的84%。随着社会工业的快速发展，镍的消耗不断增加，含镍品位较高的硫化镍矿也日益枯竭，有效开发和利用红土镍矿受到越来越多国家的重视。

红土镍矿根据其矿物的成分不同而有不同的处理工艺。位于矿床上部的褐铁矿层和中部的过渡层，铁含量较高，镁含量较低，适合采用湿法工艺来处理，冶炼镍铁产生的炉渣用于钢的生产。位于红土镍矿矿床下部的硅镁镍矿，含硅和镁较高，含铁量较低，这样的矿石适合采用火法冶金工艺来处理，生产镍铁产生的炉渣可用作建筑材料和生产化肥。

针对上述镍资源的利用情况以及红土镍矿各种类型的矿物特点，国内外学者基于火法工艺的镍铁工艺公开了各种不同工艺处理红土镍矿的方法，但因其能耗高，使得生产成本较高，并且产生的尾气没有得到充分的利用，热量损失较严重，对环境也造成了一定的影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种天然气两步还原红土镍矿-电炉熔分制取镍铁合金的方法。本方法采用两步密闭式还原炉还原与电炉熔分相结合，用天然气作为还原剂处理红土镍矿，实现红土镍矿生产过程的高效与清洁，为工业化生产镍铁合金提供一种全新的方法，本发明通过以下技术方案实现。

一种天然气两步还原红土镍矿-电炉熔分制取镍铁合金的方法，将红土镍矿破碎，然后通入天然气作为还原剂在第一个密闭式还原炉中进行第一步还原得到还原物和还原性尾气，将还原物和还原性尾气加入到第二个密闭式还原炉中进行第二步还原得到还原产物和尾气，尾气返回到第二个密闭式还原炉中，还原产物经电炉熔分得到镍铁合金和渣，上述整个生产过程为连续性过程，热量损失较小、能源利用率高。

具体步骤如下：

（1）首先将红土镍矿破碎至粒度为2～5mm，然后加入到第一个密闭式还原炉中，以流量30～100L/h天然气为还原剂，在还原温度800~1000℃进行第一步还原30～60min，得到还原物和还原性尾气；

（2）将步骤（1）得到的还原物和温度为400~500℃的还原性尾气加入到第二个密闭式还原炉中，在还原温度800~1000℃进行第二步还原30～60min得到还原产物和尾气；

（3）将步骤（2）得到的还原产物置于电炉中，在温度为1400～1500℃条件下熔分3～5h得到镍铁合金和渣，步骤（2）得到的尾气返回步骤（2）作为通入还原性气体；

（4）上述步骤（1）至（3）为连续性过程，当步骤（2）中的还原产物进入步骤（3）中的电炉后，步骤（1）得到的还原物和还原性尾气进入步骤（2）进入第二个密闭式还原炉中，将热量传递给下一环节，热量损失较小、能源利用率高。

所述步骤（3）中还能加入CaO熔剂，加入量为步骤（2）得到的还原产物质量的5～15%。

上述步骤（2）得到的还原性尾气中H₂和CO含量占还原性尾气总摩尔量的80～90%，H₂含量占还原性尾气总摩尔量的70～80%。

上述步骤（3）尾气（温度为500～600℃）中H₂和CO含量占尾气总摩尔量的30～40%，H₂含量占还原性尾气总摩尔量的20～30%。

制备得到的镍铁合金中含镍10～15wt%、含铁80～90wt%，镍、铁的回收率达到95%和85%以上。

本发明的有益效果是：

（1）天然气两步还原红土镍矿，可以实现连续生产，减少了热量损失，降低了冶炼过程的能耗，实现了能源的高效利用；

（2）利用天然气作为还原剂，可以实现尾气循环利用，有价金属还原效果好、生产效率高；

（3）天然气两步还原—电炉熔分的方法，提高了镍铁合金中镍品位、促进了镍、铁的综合回收，完善了红土镍矿的冶炼工艺。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1