[发明专利]利用红土镍矿制备镍铁的方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于化工冶金领域，具体而言，本发明涉及一种利用红土镍矿制备镍铁的方法和系统。

背景技术

镍是一种重要的有色金属，主要由红土镍矿和硫化镍矿冶炼而来。由于近年来镍消耗量的不断增加以及硫化镍矿储量不断减少，红土镍矿的开发日益受到重视。红土镍矿基本上分为两类：一类是褐铁矿型，位于矿床的上部，是风化淋滤作用的结果，这类红土镍矿铁多、硅少、镁少、镍较低，但含钴量较高，宜采用湿法冶金工艺处理，所得的炉渣可用于钢的生产；另一类是硅镁镍矿，位于矿床的下部，由于风化富集，这类红土镍矿多硅、多镁、低铁、低钴，但镍含量较高，因而又被称之为镁质硅酸镍矿，这种矿石宜采用火法冶金工艺处理，所得的炉渣可用于生产建筑材料和化肥。而处于中间过渡层的矿石可以采用火法冶金，也可以采用湿法冶金工艺进行处理。

采用传统的火法冶金工艺冶炼红土镍矿的工艺方法均存在以下不足：环境污染严重，能耗高，违背国家环保政策和能源政策；要求矿石原料有较高的镍品位；回转窑还原温度低、易结圈；生产成品的镍品位低；产率低。随着高品位硫化镍矿的枯竭及国内不锈钢产业的快速发展，低品位红土镍矿已经成为生产镍铁产品的主要原料。由此，需进一步改进现有红土镍矿生产工艺流程长、设备投资大、生产成本高和能耗高等缺陷。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用红土镍矿制备镍铁的方法和系统。该方法通过在原料中配入石灰石，并调整还原煤配入量来控制混合物料中的碳氧比，从而降低生产过程能耗，具有处理流程短、设备投资低、能耗低、应用范围广泛等优点。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用红土镍矿制备镍铁的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将红土镍矿进行预处理，以便得到红土镍矿颗粒；

(2)将还原煤进行预处理，以便得到还原煤颗粒，其中，所述石灰石颗粒包含粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒；

(3)将石灰石进行预处理，以便得到石灰石颗粒；

(4)将所述红土镍矿颗粒、所述还原煤颗粒和所述石灰石颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；

(5)将所述混合物料进行制球，以便得到混合球团；

(6)将所述混合球团进行还原处理，以便得到金属化球团；

(7)将所述金属化球团进行水淬-磁选处理，以便得到镍铁粒和一次尾渣；

(8)将所述一次尾渣进行磨选处理，以便得到镍铁粉和二次尾渣。

根据本发明实施例的利用红土镍矿制备镍铁的方法通过将红土镍矿颗粒、还原煤颗粒与石灰石颗粒进行混合，其中，石灰石颗粒是由粗粒度和细粒度按一定比例混匀组成的，由于混合物料中配入粗粒度石灰石在高温还原焙烧过程中分解成氧化钙，其中的一部分并没有充分参与反应，仍以CaO形式存在，水淬时金属化球团中未反应的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使金属化球团破裂，碎裂的金属化球团可直接经磁选得到部分镍铁粒；同时可通过调节石灰石颗粒的配入量来保证混合物料的碱度，当碱度在一定范围内时，既可提高镍还原率又可降低炉渣黏度，有利于镍铁粒的聚集和长大；此外，通过调整还原煤颗粒的配入量来控制混合物料的碳氧比，进而控制混合球团的还原度，使混合球团内的镍全部被还原，而铁部分被还原为金属铁，部分被还原为氧化亚铁，当还原反应结束后混合球团中的脉石和氧化亚铁结合生成低熔点的铁橄榄石，可使得金属化球团在相对较低的还原温度下实现渣、铁分离并促进镍铁的聚集形成镍铁粒，并且所得尾渣经磨选处理后可以得到镍铁粉，从而实现镍铁的高效回收。由此，该方法可在不影响镍铁粒品质的前提下，降低石灰石预处理的能源消耗，减少后续金属化球团破碎工序，进而缩短工艺流程、降低设备投资，具有处理流程短、设备投资低、能耗低、应用范围广泛等优点。

另外，根据本发明上述实施例的利用红土镍矿制备镍铁的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粗粒度石灰石颗粒的粒度不高于5mm，所述细粒度石灰石颗粒的粒度不高于0.5mm。由此，可以显著提高镍铁的回收率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，在所述石灰石颗粒中，所述粗粒度石灰石颗粒与所述细粒度石灰石颗粒的质量比为(0.4～0.8)：1。由此，可以进一步提高镍铁的回收率。