專利名稱：鉬鎳礦直接還原熔煉制取鉬鎳合金的方法
技術領域：
本發明涉及一種鑰鎳礦直接還原熔煉鑰鎳合金的方法，屬于礦物提取冶金技術領域。
背景技術：
在我國的湘、鄂、川、黔、桂、渝、陜、甘、新等省市蘊藏有大量的石煤礦，這種石煤礦中常伴生有釩、鑰、鎳等有色金屬。因成礦條件及地區位置不同，石煤中伴生的有價元素也不盡相同，有些地區的石煤伴生的元素以釩為主，而有些地區的石煤伴生元素又以鑰為主，通常含有鑰的石煤也同時伴生有鎳，屬鑰鎳共生礦，通常被稱為鎳鑰礦或鑰鎳礦。其伴生元素還有鉆、釩、鋅等，以及貴金屬金、銀和鉬族元素，同時一般還含有10% -15%的炭、 20%-30%的硫，是一種多金屬硫化礦物。利用鑰鎳礦煉制粗鑰鎳合金是富集鑰鎳礦中的有價成份的有效方法，再通過從粗鑰鎳合金回收鑰鎳礦中的有價成份，是提高鑰鎳礦的綜合利用率的有效途徑。目前，在我國的湖南、貴州鑰鎳礦床的主要產地，利用鑰鎳礦煉制粗鑰鎳合金，其方法是將鑰鎳礦破碎至I IOmm進行焙燒脫硫，將鑰鎳礦中的金屬硫化物轉變為易于被還原的金屬氧化物，得燒結料。然后以生石灰作為造渣劑、無煙煤作為炭質還原劑，將燒結料和生石灰、炭質還劑按一定的比例混合后制塊，在630KVA電爐內進行還原熔煉。該法存在的問題是I、入爐熔煉的鑰鎳礦是經過氧化焙燒后的燒結料，氧化焙燒的目的在于脫硫，使鑰鎳礦中的金屬硫化物轉變為氧化物，而在下一階段被還原成金屬，為間接熔煉法。鑰鎳礦為含有炭的硫化礦物，在焙燒過程中，會釋放出大量含SO2和CO2氣體，對大氣環境的污染極
其嚴重。2、鑰鎳礦經過氧化焙燒，原料中的炭被燒掉，在熔煉燒結料時，必須重新配入炭質還原劑，不僅增加作業成本，而且降低了鑰鎳礦的綜合利用率。3、鑰鎳礦為含有炭的硫化礦物，氧化焙燒的熱效應很大，炭和硫的燃燒都會釋放出大量的熱，采用平地堆燒的方法，焙燒溫度根本無法控制，會造成鑰的揮發損失，這種焙燒的方法鑰的揮發損失高達4 5%。6、所得粗鑰鎳合金的品質差，有害元素磷和硫的含量高。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種工藝方法簡單合理、操作方便、 制備的鑰鎳合金硫、磷含量低、環境友好、生產成本低的鑰鎳礦直接還原熔煉鑰鎳合金的方法。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法，包括下述步驟第一步磨礦、造球將鑰鎳礦磨細至平均粒度小于等于O. 18mm的鑰鎳礦粉，向所述鑰鎳礦粉中添加平均粒度小于等于O. 18mm的造渣劑及平均粒度小于等于O. 18mm還原劑得到爐料，將爐料混合均勻后造球，得球團礦；爐料混合時，混合精度相對偏差變異系數CV < 1.5% ；第二步熔煉將第一步所得球團礦置于熔煉爐，加熱至熔煉溫度1600 1800°C，保溫20_60分鐘，分別收集液態合金、爐渣、煙塵和爐氣；所述液態合金即為粗鑰鎳合金。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，第一步造球前，向爐料中添加助熔劑，所述助熔劑為含CaF2 > 85%的螢石，其添加量為爐料重量的O 3%，平均粒度小于等于O. 18mm。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述造渣劑由CaO與 Na2CO3 組成，其中CaO Na2CO3= (O I) 3。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述造渣劑的添加量根據實測的鑰鎳礦粉中Si02、CaO及S的含量，按質量比(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) = O. 9-1. I添加。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述還原劑選自焦炭、煤炭中的一種，其添加量根據實測的鑰鎳礦粉中C的含量與添加的還原劑質量之和滿足鑰鎳礦粉中總炭含量> 11%。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述造球采用高壓對輥壓球機壓制成型、球團尺寸20 40mm,成型壓力17 20Mpa,經干燥后的球團水份< I. 5% 本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述粗鑰鎳合金的產率為鑰鎳礦重量的16 20%，鑰、鎳的直收率分別大于96%、94%。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述爐渣的產率以鑰鎳礦計為70 80%，爐渣固硫率> 96% ;爐渣中含鑰彡O. 2%，含鎳彡O. 30%。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述煙塵的產率以鑰鎳礦計為3 5%，煙塵含鑰< O. 2%，含鎳< O. 1%。本發明一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法中，所述爐氣經填料塔吸收處理后，SO2濃度彡400mg/m3，直接排放。本發明由于采用上述工藝方法，與現有技術相比具有以下優點I、本法采用鑰鎳礦直接還原熔煉煉制粗鑰鎳合金，鑰鎳礦無需氧化焙燒，從而避免了鑰鎳礦氧化焙燒產生的SO2和CO2對大氣環境的污染。2、熔煉得到的熔融爐渣，由于其比重比鑰鎳合金的比重小且與鑰鎳合金不相混融，因此熔融爐渣和鑰鎳合金在熔煉過程中將沉降分離。可以實現分類收集，可以實現連續熔煉。3、本方法利用鑰鎳礦與炭共生的特點，以鑰鎳礦自身所含的炭為還原劑，不加或補加少量炭質還原劑，保持熔煉氣氛為強還原性，提高了原料的綜合利用率，降低了成本。4、本方法在原料中加入了強堿性的氧化鈣與碳酸鈉作造渣劑，在熔煉中起到了固硫和強化熔煉的作用，不僅避免了在熔煉過程中含硫氣體的溢出，而且抑制了硫、磷有害元素進入合金，提高了粗鑰鎳合金的品質。5、本方法熔煉的產物為粗鑰鎳合金、爐渣、煙塵和爐氣，粗鑰鎳合金產率高，鑰和鎳的直收率高；爐渣中鑰、鎳含量低，固硫率高；煙塵中鑰、鎳含量低；爐氣中SO2經填料塔吸收處理后，排空氣體幾乎不含SO2。6、本方法具有良好的社會效益和經濟效益。綜上所述，本發明工藝方法簡單合理、操作方便、鑰鎳礦不經過氧化焙燒脫硫，利用鑰鎳礦中自身含有的炭作還原劑，直接還原熔煉制取粗鑰鎳合金，使間接熔煉變為直接熔煉。制備的鑰鎳合金硫、磷含量低、環境友好、生產成本低，適于鑰鎳礦物的提取。
具體實施例方式以下實施例旨在說明本發明而不是對本發明的進一步限定。本發明可以以發明內容所描述的任何方式進行實施。實施例I :取Mo 4. I %, Ni 2.94%，Zn 2. 23%，V O. 619%，Fe 13. 29%，C 10.23%， Si0220. 74%, Al2O3 2. 13%, CaO 6. 49%, MgO 2. 25%, S 19. 21%, P O. 28%的鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金，其實施過程為將鑰鎳礦直接破磨至平均粒度小于O. 18_。配入造渣劑生石灰粉(CaO含量為92. 3% )和碳酸鈉(Na2CO3 98. 8% )，其配料比為鑰鎳礦粉生石灰粉碳酸鈉=100 25. 5 10 (重量比)，爐料中的(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) = 1.002。 造渣劑CaO Na2CO3 = 3 I。由于用于配料的鑰鎳礦的炭含量為10. 23%，未達到11% 的含量，因此在以上配料中按鎳鑰礦重量的I %加入焦炭粉(固定碳含量大于80% )，再在上述配料中按上述配料總重量的3%加入螢石粉(CaF287. 6% )。以上幾種爐料除焦碳粉粒度為O I. 5_外，其他平均粒度均小于O. 18_。按上述配料方法，將稱量準確的幾種物料加入混料機內充分混勻，物料用高壓對輥壓球機壓制成Φ22 30_的球團，團球經過干燥后水份彡I. 5%。還原熔煉作業是在設有布袋收塵器的還原電爐內進行的，電爐熔煉溫度為 1650°C。將干燥后的所述球團礦分批慢慢加入電爐內，直至將爐膛逐漸填滿，待爐膛內的爐料全部融化后保溫30分鐘。熔煉得到的粗鑰鎳合金沉積于爐膛底部。將合金與熔渣分別從爐膛內放出。鑰鎳礦經上述直接還原熔煉所得粗鑰鎳合金的成份如下Mo 21.8%, Ν 15. 4%, Fe 56. 01%, S O. 86%,P 0.54%。熔煉過程排放出的熔煉渣中含Ni O. 20%、含Mo O. 19%、含S 24%。實施例2 取Mo 5. 8%, Ni 4. 6%, Zn 2. 1%,V O. 52%, Fe 10. 3%, C 12. 3%, SiO2 22. 8%, Al2O3 2. 3%, CaO 7. 6%, MgO 2.0%, S 21. 2%, P O. 35%的鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金，其實施過程為將鑰鎳礦直接破磨至平均粒度小于O. 18mm。配入造渣劑生石灰粉(CaO 含量為92. 3% )和碳酸鈉(Na2CO3 98.8% )，其配料比為鑰鎳礦粉生石灰粉碳酸鈉= 100 O 41 (重量比)，爐料中的(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) =1.1。按上述配料方法，將稱量準確的幾種物料加入混料機內充分混勻，物料用高壓對輥壓球機壓制成Φ22 30_的球團，團球經過干燥后水份< 1.5%。還原熔煉作業是在設有布袋收塵器的還原電爐內進行的，電爐熔煉溫度為 ISOO0C。將干燥后的所述球團礦分批慢慢加入電爐內，直至將爐膛逐漸填滿，待爐膛內的爐料全部融化后保溫60分鐘。熔煉得到的粗鑰鎳合金沉積于爐膛底部。將合金與熔渣分別從爐膛內放出。鑰鎳礦經上述直接還原熔煉所得粗鑰鎳合金的成份如下Mo 34.5%, Ν 26. 86%、 Fe 33. 5%, S O. 55%,P O. 32%熔煉過程排放出的熔煉渣中含Ni O. 30%、含Mo O. 20%、含S 26%。實施例3 取Mo 3. 0%,Ni 2. 1%,Ζη 2. 1%,V O. 42%, Fe 15. 6%, C 11. 2%, SiO2 21. 6%, Al2O3 2. 2%, CaO 5. 6%, MgO 2. 3%, S 16. 2%, P O. 22%的鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金，其實施過程為將鑰鎳礦直接破磨至平均粒度小于O. 18mm。配入造渣劑生石灰粉(CaO 含量為92. 3% )和碳酸鈉(Na2CO3 98.8% )，其配料比為鑰鎳礦粉生石灰粉碳酸鈉= 100 15. 4 14. 4 (重量比)，爐料中的(CaCHNa2CO3)/(Si02+S) =0.9。造渣劑CaO Na2CO3 = 1:1。再在上述配料中按上述配料總重量的2%加入螢石粉(CaF2 87.6%)。以上幾種爐料的平均粒度均小于O. 18mm。按上述配料方法，將稱量準確的幾種物料加入混料機內充分混勻，物料用高壓對輥壓球機壓制成Φ 22 30mm的球團，團球經過干燥后水份彡1.5%。還原熔煉作業是在設有布袋收塵器的還原電爐內進行的，電爐熔煉溫度為 1700°C。將干燥后的所述球團礦分批慢慢加入電爐內，直至將爐膛逐漸填滿，待爐膛內的爐料全部融化后保溫40分鐘。熔煉得到的粗鑰鎳合金沉積于爐膛底部。將合金與熔渣分別從爐膛內放出。鑰鎳礦經上述直接還原熔煉所得粗鑰鎳合金的成份如下Mo 14.5%,Ν 9. 9%,Fe 66. 8%, S O. 72%,P O. 43%。熔煉過程排放出的熔煉渣中含Ni O. 14%、含Mo O. 12%、含S 20%。
權利要求
1.一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法，包括下述步驟第一步磨礦、造球將鑰鎳礦磨細至平均粒度小于等于O. 18mm的鑰鎳礦粉，向所述鑰鎳礦粉中添加平均粒度小于等于O. 18mm的造渣劑及平均粒度小于等于O. 18_還原劑得到爐料，將爐料混合均勻后造球，得球團礦；爐料混合時，混合精度相對偏差變異系數CV < I. 5% ；第二步熔煉將第一步所得球團礦置于熔煉爐，加熱至熔煉溫度1600 1800°C，保溫20-60分鐘，分別收集液態合金、爐渣、煙塵和爐氣；所述液態合金即為粗鑰鎳合金。
2.根據權利要求I所述的一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法，其特征在于 第一步造球前，向爐料中添加助熔劑，所述助熔劑為含CaF2 > 85%的螢石，其添加量為爐料重量的O 3%，平均粒度小于等于O. 18mm。
3.根據權利要求I或2所述的一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法，其特征在于所述造渣劑由CaO與Na2CO3組成，其中CaO Na2CO3 = (O I) 3。
4.根據權利要求I或2所述的一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法，其特征在于所述造渣劑的添加量根據實測的鑰鎳礦粉中Si02、CaO及S的含量，按質量比 (CaCHNa2CO3)/(Si02+S) = O. 9-1. I 添加。
5.根據權利要求I或2所述的一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法，其特征在于所述還原劑選自焦炭、煤炭中的一種，其添加量根據實測的鑰鎳礦粉中C的含量與添加的還原劑質量之和滿足鑰鎳礦粉中總炭含量> 11%。
6.根據權利要求I或2所述的一種鑰鎳礦直接還原熔煉粗鑰鎳合金的方法，其特征在于所述造球采用高壓對棍壓球機壓制成型、球團尺寸20 40mm,成型壓力17 20Mpa,經干燥后的球團水份< I. 5%。
全文摘要
一種鉬鎳礦直接還原熔煉粗鉬鎳合金的方法，是將鉬鎳礦磨細至平均粒度小于等于0.18mm的鉬鎳礦粉后，向其中添加平均粒度小于等于0.18mm的造渣劑及還原劑，得到爐料，將爐料混合均勻后造球，得球團礦；然后，將球團礦加熱至1600～1800℃，熔煉，分別收集液態合金、爐渣、煙塵和爐氣；所述液態合金即為粗鉬鎳合金，鉬、鎳的直收率分別大于96％、94％；煙塵含鉬＜0.2％，含鎳＜0.1％；爐氣中SO2濃渡≤400mg/m3；本發明工藝方法簡單合理、操作方便、鉬鎳礦不經過氧化焙燒脫硫，利用鉬鎳礦中自身含有的炭作還原劑，直接還原熔煉制取粗鉬鎳合金，使間接熔煉變為直接熔煉。制備的鉬鎳合金硫、磷含量低、環境友好、生產成本低，適于鉬鎳礦物的提取。
文檔編號C22C1/02GK102586636SQ20121006968
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者朱和平, 繆加坦, 霍廣生 申請人:中南大學, 朱和平, 繆加坦