一种隧道窑预还原-熔分炉终还原联合处理红土镍矿生产镍铁的方法

摘要

本发明涉及一种以红土矿粉和煤粉制成含碳球团，利用隧道窑-熔分炉联合法生产镍铁合金的方法，属于熔融还原领域。主要流程是：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎筛分-磁选分离-高温熔融-镍铁合金。选取红土镍矿为原料，其中镍的质量占红土镍矿总质量的0.5％-3％，铁的质量占红土镍矿总质量的20％-55％，将红土镍矿和煤粉、粘结剂，固硫剂按照100∶30-50∶1-2∶3-5％制备成球团，并将干燥后的球团放入还原罐中；含碳球团经过预热、还原、冷却、出窑、破碎磁选、经过20-60分钟左右的高温熔炼，得到镍铁合金。本发明克服了传统高炉生产镍铁、回转窑-电炉生产镍铁、矿热炉生产镍铁存在的难以克服的困难，实现了隧道窑-熔分炉有机结合与匹配，技术成熟，操作简单，工艺条件容易控制。因而，本发明为处理廉价的红土镍矿开辟了一条新途径。

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍铁合金的熔融还原生产方法。具体说来是以廉价的红上镍矿和煤粉制成含碳球团生产镍铁合金。

背景技术

镍主要以合金元素的方式用于生产不锈钢、高温合金钢。高性能特种合金和镍基喷镀材料。当前镍的消费以钢铁和有色金属冶炼业为主，约占总消费量的65％～70％；其次是轻工行业，包括自行车、医疗器皿、生活用品的电镀都需要镍，用量约占总消费量的12％～15％；再次是机械制造、化工、石油和电力行业，这些行业需用镍制造各种机器和容器，用量约占总消费量10％～12％。高新技术领域应用的充电电池、泡沫镍、镀镍钢带、活性氢氧化亚镍等产品，对镍的需求也很旺盛。中国是近几年镍消费量增速最快的国家，年均递增速率达到25.93％。总的来说，世界镍的消费量呈上升趋势，增幅达4.55％，其中不锈钢行业对镍需求增长明显，近年约占镍消费量的60％～65％。

最近几年，我国不锈钢生产规模急剧扩张。随着太钢150万吨不锈钢工程、宝钢60万吨冷轧不锈钢带钢项目、酒钢60万吨不锈钢冷轧工程和张浦60万吨热轧不锈钢项目的竣工投产，国内不锈钢热轧生产能力已经由2005年的383万吨，增加到730万吨，几乎翻了一番，跃居世界第一位。这样，对镍等原料的需求也随之大幅度增加。

为了解决镍矿资源短缺的问题，世界各大钢铁厂普遍将目光投向了红土镍矿资源，红土型镍矿资源丰富，但由于以前大多数的镍冶炼工厂以冶炼硫化镍矿为主，所以经济合理的冶炼红土型镍矿成为人们关注的热门课题。

发明内容

本发明涉及一种以红土镍矿为原料，以煤粉为还原剂，制成含碳球团，以隧道窑-熔分炉联合法生产镍铁的新方法。

本发明是的主要流程是：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎筛分-磁选分离-高温熔分-镍铁合金。选取红土镍矿为原料，其中镍的质量占红土镍矿总质量的0.5％-3％，铁的质量占红土镍矿总质量的20％-55％，将红土镍矿和煤粉、粘结剂，固硫剂按照100∶30-50∶1-2∶3-5％制备成球团，并将干燥后的球团放入还原罐中；含碳球团经过预热、还原、冷却、出窑，破碎磁选，经过熔分炉高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。

附图说明

图1为本发明以红土镍矿为原料，以煤粉为还原剂，制成含碳球团，以隧道窑-熔分炉联合法生产镍铁的工艺流程图

具体实施方式

实施例1

本发明的工艺流程为：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎筛分-磁选分离-高温熔融-镍铁合金；

配料：选用的红土矿成分为：镍品位0.95％，铁品位46.88％；选用的煤粉成分为：固定碳79.98％，灰分13.94％，硫0.72％；选用的粘结剂为膨润土；选用的固硫剂为石灰石：其中CaO含量在50％左右。红土矿、煤粉、粘结剂、固硫剂按100∶35∶2∶3的比例混合。

混料造球：将上述按比例配好的原料配入一定比例的水，加入混料机中，混匀，之后用造球机将其造成球团。

还原：将含碳球团干燥后装入还原罐，在隧道窑内还原，还原温度控制在1150-1250℃，还原时间32-40小时，得到还原产品-金属化球团。

冷却：出窑后的球团，在密闭环境下冷却到200℃左右。

破碎筛分：冷却后的球团，进入破碎机破碎，之后筛分。

磁选：以200高斯的磁场强度，对筛分产物进行干式磁选，得到粗镍铁颗粒。

高温熔融：粗镍铁颗粒在熔分炉中，经过高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。

本实例得到的镍铁合金中，铁品位88.92-94.27％，镍品位1.67-1.89％，铁收得率约92％，镍收得率约88％。

实施例2

本发明的工艺流程为：配料-混料-球团-还原-金属化球团-冷却-破碎筛分-磁选分离-镍铁合金；

配料：选用的红上矿成分为：镍品位1.51％，铁品位33.90％；选用的煤粉成分为：固定碳79.32％，灰分14.71％，硫0.33％；选用的粘结剂为膨润土；选用的固硫剂为石灰石：其中CaO含量在50％左右。红土矿、煤粉、粘结剂、固硫剂按100∶50∶2∶5的比例混合。

混料造球：将上述按比例配好的原料配入一定比例的水，加入混料机中，混匀，之后用造球机将其造成球团。

还原：将含碳球团干燥后装入还原罐，在隧道窑内还原，还原温度控制在1150℃-1250℃，还原时间40-48小时，得到还原产品-金属化球团。

冷却：出窑后的球团，在密闭环境下冷却到200℃左右。

破碎筛分：冷却后的球团，进入破碎机破碎，之后筛分。

磁选：以200高斯的磁场强度，对筛分产物进行干式磁选，得到粗镍铁颗粒。

高温熔融：粗镍铁颗粒在熔分炉中，经过经过高温熔炼进行渣铁分离，得到镍铁合金。

本实例得到的镍铁合金中，铁品位87.65-93.21％，镍品位3.81-4.15％，铁收得率约89％，镍收得率约91％。

综合以上实例可见，根据本发明的方法，以红土矿粉和煤粉制成含碳球团，利用隧道窑-熔分炉联合法生产镍铁合金的工艺，具有如下优点：(1)所用红土镍矿在现阶段价格低廉，生产成本低；(2)所用的还原剂为煤粉，取代了传统炼铁所需的焦炭，进一步降低了成本；(3)所用其他原料，如膨润土和石灰石均容易获得随处可见，原料条件很容易满足；(4)整体流程较传统流程更为节能也更加环保；(5)所采用的隧道窑技术在工业上应用广泛，技术成熟，操作简单，工艺条件容易控制，设备投资较少。