一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法

摘要

本发明提供了一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，所述方法具体包括以下步骤：将红土镍矿、还原剂和添加剂混合得到混合物；将混合物进行压块得到生团块；将生团块干燥后，在还原性气氛下进行选择性还原得到还原产物；将还原产物进行磨矿、磁选得到镍铁精矿。本发明的制备方法在降低选择性还原的温度的同时，抑制铁的还原，提高还原过程的选择性，从而达到强化腐殖土型红土镍矿中镍的直接还原效果，其制备的镍铁精矿具有较高的品位和回收率。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金及材料科学技术领域，具体来说，涉及一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法。

背景技术

低品位红土镍矿的火法冶炼工艺对于我国资源经济、钢铁工业意义举足轻重。从工业方面讲，2005年以来，中国已经成为世界上镍消费量最大的国家，这主要由于我国不锈钢生产与需求的增长。由于我国废钢资源稀缺，电炉冶炼不锈钢依然主要以粗镍铁为主要原料，而直接还原-电炉熔炼生产镍铁又是目前唯一成熟应用于红土镍矿工业生产的火法工艺。由此可知，采用火法冶炼镍铁工艺非常符合我国钢铁工业现状。由于国内不锈钢需求的旺盛以及进口低品位红土镍矿的低廉价格，低品位红土镍矿的火法冶炼对于我国资源以及钢铁工业意义仍然重大。所以对于红土镍矿的选择性还原处理后进行选矿富集镍的研究势在必行。

从理论方面讲，对于红土镍矿选择性机理的研究主要集中在两个方面，一是镍氧化物相对于铁氧化物的选择性还原，二是还原过程中镍铁金属颗粒的长大。而这两方面也是限制红土镍矿还原处理-磁选工艺的瓶颈。目前，人们主要通过控制还原温度、时间以及还原剂用量等还原工艺因素来实现红土镍矿的选择性还原，但会出现还原温度过高、球团粉化率高、结圈严重、选择性还原效果差、镍铁晶粒长大不充分导致较难磁选等难题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，降低选择性还原的温度的同时，抑制铁的还原，提高还原过程的选择性，从而达到强化腐殖土型红土镍矿中镍的直接还原效果。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，所述方法具体包括以下步骤：

S1、将红土镍矿、还原剂和添加剂混合得到混合物；

S2、将所述混合物进行压块得到生团块；

S3、将所述生团块干燥后，在还原性气氛下进行选择性还原得到还原产物；

S4、将所述还原产物进行磨矿、磁选得到镍铁精矿。

上述的方法，优选的，所述S1步骤中，所述红土镍矿为褐铁矿型红土镍矿和/或腐殖土型红土镍矿；所述褐铁矿型红土镍矿与腐殖土型红土镍矿质量比为6∶4～5∶5。

上述的方法，优选的，所述S1步骤还包括预处理步骤，具体为：将红土镍矿干燥后破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

上述的方法，优选的，所述S1步骤中，所述还原剂为煤和/或石墨，当还原剂为煤和石墨的混合物时，煤与石墨的质量比为9∶1～7∶3。进一步优选的，所述煤的粒度小于1mm；所述石墨的粒度小于1mm。

上述的方法，优选的，所述S1步骤中，所述添加剂为硫酸钙和碳酸钠的混合物，其中，硫酸钙与碳酸钠的质量比为8∶2～6∶4。进一步优选的，所述硫酸钙的粒度小于0.074mm；所述石墨的粒度小于0.074mm。

上述的方法，优选的，所述还原剂的添加量为1wt%～7wt%。

上述的方法，优选的，所述添加剂的添加量为2wt%～8wt%。

上述的方法，优选的，所述S2步骤中，所述压块的压强为80MPa～100MPa。

上述的方法，优选的，所述S3步骤中，所述选择性还原具体为：在900℃～1000℃下预热10min～20min，然后在1100℃～1150℃下还原60min～80min。

上述的方法，优选的，所述S4步骤具体为：将还原产品磨矿至100%的颗粒粒径小于0.074mm，然后在磁场强度为1200Gs～1800Gs的磁场中进行磁选。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述方法制备得到的镍铁精矿。其中铁品位68.46%以上，镍品位5.71%以上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明提供了一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，将褐铁矿型红土镍矿与腐殖土型红土镍矿搭配，利用腐殖土型红土镍矿中高结晶水的硅酸盐物相在焙烧过程中活性高于二氧化硅，更易于与铁氧化物生成铁橄榄石的特点，在降低选择性还原的温度的同时，抑制铁的还原，提高还原过程的选择性，从而达到强化腐殖土型红土镍矿中镍的直接还原效果，提高了镍品位和镍的回收率。进一步的，本申请限定了褐铁矿型红土镍矿与腐殖土型红土镍矿质量比为6∶4～5∶5，褐铁矿型红土镍矿比例高，镍铁精矿中铁品位会升高，铁、镍回收率随之升高，但镍品位会显著降低；腐殖土型红土镍矿比例高，镍铁精矿中铁品位低，铁、镍回收率大幅降低，但镍品位升高，因此，当褐铁矿型红土镍矿与腐殖土型红土镍矿质量比为6∶4～5∶5时，既保证了铁和镍的品位，也提高了铁和镍的回收率。

（2）本发明提供了一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，通过选择性还原-磁选工艺，制备镍铁精粉，抛却大量脉石成分，为后续高能耗电炉熔炼提高入炉品位、大量减少入炉处理量和渣量。

（3）本发明提供了一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，通过褐铁矿型红土镍矿与腐殖土型红土镍矿优化配矿，抑制了褐铁矿型红土镍矿中铁的还原；同时开发出硫酸钙与碳酸钠按一定比例的混合而成的添加剂，促进了镍的还原和铁、镍金属晶粒的长大，降低选择性还原的温度，强化了腐殖土型红土镍矿中镍的还原，提高了镍的品位和回收率。

（4）本发明提供了一种镍铁精矿，铁品位68.46%以上，镍品位5.71%以上。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1

一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁40.09%，含镍0.97%的的褐铁矿型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm占75%以上。

（2）选择含铁23.16%，含镍1.42%的腐殖土型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（3）将褐铁矿型红土镍矿和腐殖土型红土镍矿按照质量比为6∶4混合得到红土镍矿。

（4）将89wt%的红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（5）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（6）将生团块在300℃下干燥后，再在900℃下预热15min，然后在1100℃下还原60min得到还原产物。

（7）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（8）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位68.71%，镍品位5.71%，镍回收率93.47%的镍铁精矿。

实施例2

一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁40.09%，含镍0.97%的的褐铁矿型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（2）选择含铁23.16%，含镍1.42%的腐殖土型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（3）将褐铁矿型红土镍矿和腐殖土型红土镍矿按照质量比为5.5∶4.5混合得到红土镍矿。

（4）将89wt%的红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（5）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（6）将生团块在300℃下干燥后，以900℃预热15min，然后在1100℃下还原60min得到还原产物。

（7）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（8）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位68.46%，镍品位5.83%，镍回收率90.45%的镍铁精矿。

实施例3

一种红土镍矿选择性还原制备镍铁精矿的方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁40.09%，含镍0.97%的的褐铁矿型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（2）选择含铁23.16%，含镍1.42%的腐殖土型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（3）将褐铁矿型红土镍矿和腐殖土型红土镍矿按照质量比为5∶5混合得到红土镍矿。

（4）将89wt%的红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（5）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（6）将生团块在300℃下干燥后，以900℃预热15min，然后在1100℃下还原60min得到还原产物。

（7）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（8）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位67.81%，镍品位5.95%，镍回收率87.34%的镍铁精矿。

对比例1

一种本对比例的镍铁精矿的制备方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁40.09%，含镍0.97%的的褐铁矿型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（2）选择含铁23.16%，含镍1.42%的腐殖土型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（3）将褐铁矿型红土镍矿和腐殖土型红土镍矿按照质量比为2∶8混合得到红土镍矿。

（4）将89wt%的红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（5）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（6）将生团块在300℃下干燥后，以900℃预热15min，然后在1100℃下还原60min得到还原产物。

（7）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（8）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位57.62%，镍品位5.45%，镍回收率77.34%的镍铁精矿。

对比例2

一种本对比例的镍铁精矿的制备方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁40.09%，含镍0.97%的的褐铁矿型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（2）选择含铁23.16%，含镍1.42%的腐殖土型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（3）将褐铁矿型红土镍矿和腐殖土型红土镍矿按照质量比为8∶2混合得到红土镍矿。

（4）将89wt%的红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（5）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（6）将生团块在300℃下干燥后，以900℃预热15min，然后在1100℃下还原60min得到还原产物。

（7）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（8）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位74.53%，镍品位3.45%，镍回收率84.34%的镍铁精矿。

对比例3

一种本对比例的镍铁精矿的制备方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁40.09%，含镍0.97%的的褐铁矿型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（2）将89wt%的褐铁矿型红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（3）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（4）将生团块在300℃下干燥后，以900℃预热15min，然后在1100℃下还原60min得到还原产物。

（5）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（6）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位82.33%，镍品位2.37%，镍回收率80.26%的镍铁精矿。

对比例4

一种本对比例的镍铁精矿的制备方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁23.16%，含镍1.42%的腐殖土型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（2）将89wt%的腐殖土型红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（3）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（4）将生团块在300℃下干燥后，以900℃预热15min，然后在1100℃下还原60min得到还原产物。

（5）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（6）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位32.57%，镍品位4.67%，镍回收率48.36%的镍铁精矿。

对比例5

一种本对比例的镍铁精矿的制备方法，包括以下步骤：

（1）选择含铁23.16%，含镍1.42%的腐殖土型红土镍矿，200℃下干燥至水分低于15%后，破碎至粒度小于0.074mm 占75%以上。

（2）将89wt%的腐殖土型红土镍矿、5.0wt%的煤和和6.0wt%的添加剂（添加剂为硫酸钙与碳酸钠的混合物，混合物中硫酸钙和碳酸钠的质量比为8∶2）混合，添加适量水将混合料含水量调整至20%，再混合均匀，得到混合料。

（3）在压力机上进行压块得到生团块，压力机的压强为100MPa。

（4）将生团块在300℃下干燥后，以900℃预热15min，然后在1350℃下还原60min得到还原产物。

（5）将还原产物冷却后磨矿，磨矿浓度为50%，磨矿至100%的颗粒粒度小于0.074mm。

（6）在磁场强度为1800Gs的磁场下，磁选时间为6min的条件下得到铁品位32.57%，镍品位5.57%，镍回收率68.36%的镍铁精矿。

对比例相应数据比较，本发明通过优化配矿的方法，促进了镍的还原，降低选择性还原的温度，提高了镍的品位和回收率，镍回收率可提高10～40个百分点，还原温度降低200℃左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。