專利名稱：流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化鎳礦制備焙砂的方法，尤其涉及ー種流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法。
背景技術：
鎳是ー種重要的戰略金屬，廣泛應用于不銹鋼、高溫合金、電鍍和化工等行業。自然界中的鎳資源約70%以氧化礦形式存在，只有30%以硫化礦形式存在，但目前鎳エ業中近60 %的鎳來自硫化鎳礦。紅土鎳礦的處理工藝可分為火法和濕法兩種。純濕法エ藝主要是酸浸エ藝，包含常壓酸浸和加壓酸浸，而常壓酸浸エ藝存在酸耗高、金屬浸出選擇性差且回收率低的缺點， 加壓酸浸エ藝，雖金屬浸出選擇性和回收率增加，但存在投資成本高、建設周期長、技術成熟度不夠的弊端。純火法エ藝主要是煉鎳鐵エ藝，分為高爐(或鼓風爐)熔煉エ藝和回轉窯-電爐還原熔煉エ藝，前者環境污染嚴重，能耗高，將受到國家環保政策和能源政策的限制，而后者雖適合處理各種類型的紅土鎳礦，但是其能耗大，僅電耗就約占成本的50%，同時要求礦石有較高的鎳品位。專利CN1858274公開了ー種氧化鎳礦的處理新方法，該法雖然采用常壓浸出，減少了能耗并降低了エ藝技術難度和操作成本，但是無法將氧化鎳礦轉化為鎳產品，而エ藝中磁選和浮選兩步棄洛卻會造成有價金屬相應損失。專利CN101020957公開了ー種轉底爐快速還原含碳氧化鎳礦球団富集鎳的新技術，該法雖エ藝流程短，原料適應性強，鎳回收率高，但該法并未涉及礦中鐵和鈷的回收利用，且只對鎳進行了富集，得到的富集鎳礦還需要選擇進一歩的提煉エ藝。專利CN1718787公開了ー種低品位氧化鎳礦堆浸提鎳鈷的方法，該法雖避免了加壓浸出的高投資和高操作成本，但酸耗較大且鐵被大量浸出，為后續含鎳提純帶來困難，同時該エ藝殘液量大，工作周期較長，效率較低。專利CN1827799A公開了ー種從氧化鎳礦硅酸鎳礦回收鎳鈷的方法，該法將原礦破磨到后配入焦炭粉、氯化劑和助劑后球団，采用氯化離析-磁選對物料進行處理。該法簡單易行且環保較好，但該法處理紅土鎳礦的鎳、鈷回收率較低，分別只有80%和70%，且鐵并沒有被綜合利用。專利CN1995414公開了氧化鎳礦的硫酸強化浸出提取法，該法雖然比常規加壓浸出法設備要求低，技術容易掌握，但金屬浸出選擇性不好，浸出液中雜質含量較高，后續提純較難。相比之下，由Caron教授提出的還原焙燒-氨浸エ藝被認為是較為成功的紅土鎳礦處理工藝。該エ藝在古巴Nicaro、澳大利亞Townsville、菲律賓Marinduque、阿爾巴尼亞以及中國的元石山冶煉廠相繼建成并投產運行。該エ藝還原焙燒的目的是將礦中的鎳和鈷礦物最大限度的還原成金屬，而控制鐵的還原態為Fe3O4，然后將所得焙砂在氨性溶液中浸出，進而繼續下ー步鎳產品制備エ序。還原焙燒是整個エ藝的關鍵，如何能夠控制好鎳/鈷和鐵的還原度，即鎳/鈷盡可能金屬化而鐵盡可能不金屬化將對鎳鈷回收率及鐵的綜合利用至關重要。一般來講還原焙燒可以采用多膛爐、回轉窯和流態化爐來實現，Nicaix)冶煉廠采用多膛反射爐，Townsville和Marinduque冶煉廠采用層式Herreschoff還原焙燒爐，元石山冶煉廠采用的是回轉窯，而由中國和阿爾巴尼亞于上世紀70年代合作開發的鎳鈷提純エ廠則采用兩段沸騰爐。多膛爐和回轉窯與流態化爐相比對礦的處理能力較低，能耗稍高，且因停留時間較長不利用鎳和鐵選擇性還原的有效控制，兩段沸騰爐一般適合處理粒徑O 3mm的紅土礦，對于礦粒徑小于74 μ m占到70%以上的礦粉則并不適合，原因是沸騰爐不能保證較細礦粉足夠的停留時間，導致鎳鈷金屬化不充分，影響鎳鈷回收。綜上，如何能夠控制好礦中鎮和鐵的聞效選擇性還原并獲得優質ナ首砂，同時提聞設備單位時間的處理能力，降低能耗是實現還原焙燒-常壓氨浸エ藝高效高值處理氧化鎳礦的關鍵
發明內容

本發明的目的是提供一種流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，該法采用一段沸騰爐加熱和一段循環流化床還原的方法實現了在較短時間內很好的控制礦中鎳、鈷和鐵的選擇性還原，進而得到優質焙砂。本發明的目的是通過以下技術方案實現的本發明的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，包括步驟A、鎳礦破磨/干燥將鎳礦進行破磨，要求破磨后粒徑小于74μπι的比例大于70%，然后進行干燥脫水，脫水后礦含水不超過10%，干礦進入步驟B ;B、第一段沸騰爐加熱將步驟A得到的干礦在第一段沸騰爐中加熱，加熱溫度為7500C以上，被加熱后礦進入步驟C ；C、第二段循環流化床還原將步驟B得到的加熱后的礦送入循環硫化床，在還原氣氛下進行流態化循環焙燒，被選擇性還原后的礦進入步驟D ；D、水淬/液固分離將步驟C得到的被選擇性還原后的礦進行快速水淬，水淬后液固分離，得到優質焙砂并送往后續浸出エ序，液則返回水淬エ序循環利用。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，由于其中第一段沸騰爐用來加熱，第二段循環流化床用來還原，獲得優質焙砂，可以在較短時間內很好的控制礦中鎳、鈷和鐵的選擇性還原，進而得到優質焙砂，為后續高效浸出分離有價金屬鎳、鈷和鐵奠定基礎，為儲量豐富但一直未實現其綜合經濟價值的氧化鎳礦還原焙燒-常壓氨浸エ藝提供了一種新的還原焙燒エ藝思路。


圖I為本發明實施例提供的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法的流程意圖。
具體實施例方式下面將對本發明實施例作進ー步地詳細描述。本發明的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其較佳的具體實施方式
如圖I所示，包括步驟A、鎳礦破磨/干燥將鎳礦進行破磨，要求破磨后粒徑小于74μπι的比例大于70%，然后進行干燥脫水，脫水后礦含水不超過10%，干礦進入步驟B ;B、第一段沸騰爐加熱將步驟A得到的干礦在第一段沸騰爐中加熱，加熱溫度為7500C以上，被加熱后礦進入步驟C ；C、第二段循環流化床還原將步驟B得到的加熱后的礦送入循環硫化床，在還原氣氛下進行流態化循環焙燒，被選擇性還原后的礦進入步驟D ；D、水淬/液固分離將步驟C得到的被選擇性還原后的礦進行快速水淬，水淬后液固分離，得到優質焙砂并送往后續浸出エ序，液則返回水淬エ序循環利用。所述步驟A中的破磨為濕磨或干磨。 所述步驟A中的干燥采用回轉窯干燥，干燥溫度為200 350°C。所述步驟B中的第一段沸騰爐加熱時的載氣為空氣或富氧空氣。所述步驟B中的第一段沸騰爐加熱熱源提供為電加熱或燃料加熱，加熱溫度為750 900°C，所用燃料為重油、煤、天然氣和液化氣的ー種或幾種。所述步驟B中的第一段沸騰爐加熱時礦的停留時間為10 30min。所述步驟C中第的ニ段循環流化床還原時的載氣為還原氣體和惰性氣體的混合物，混合比例為還原性氣體與惰性氣體體積比為I : I I : 10。所述步驟C中的第二段循環流化床還原的還原氣體為ー氧化碳和氫氣的ー種或兩種、惰性氣體為氮氣和ニ氧化碳的ー種或兩種，還原氣體的加入量為加入礦量的5 20%。所述步驟C中的第二段循環流化床還原時礦的循環量為總礦量的80%以上，還原時礦的停留時間為10 30min。所述步驟D中的液固分離采用濃密分離或帶式過濾機過濾分離。所述氧化鎳礦包含褐鐵型紅土礦和/或鎂質硅酸鎳礦。本發明采用兩段流態化還原焙燒氧化鎳礦的方法，其中第一段沸騰爐用來加熱，第二段循環流化床用來還原，獲得優質焙砂，為后續高效浸出分離有價金屬鎳、鈷和鐵奠定基礎，為儲量豐富但一直未實現其綜合經濟價值的氧化鎳礦還原焙燒-常壓氨浸エ藝提供了一種新的還原焙燒エ藝思路。將本發明與現有氧化鎳礦還原焙燒エ藝對比，可發現有如下優勢(I)沸騰爐和循環流化床的引入實現了氧化鎳礦的流態化焙燒，第二段循環流化床技術的采用使80%以上的礦粉強制循環回爐，保證了礦粉在爐中有充分的反應停留時間，從而使目標金屬高效選擇性還原。(2)兩段流態化焙燒的采用，使還原段和加熱段分離，保證了還原段鎳礦的還原氣氛，且氣氛便于控制，有利于實現金屬的選擇性還原，同時還保證了加熱段燃料的充分燃燒及熱值利用，提高了設備的處理能力，降低了能耗及生產成本。(3)所得焙砂鎳、鈷金屬化率高，而鐵的金屬化率很低，實現了三種目標元素的選擇性還原，為后續浸出及鐵回收エ序奠定了基礎，有利于實現氧化鎳礦中有價元素鎳/鈷高回收率的同時伴生元素鐵的綜合高值利用。實施例I :
參見附圖，原礦經破碎濕磨后得粒徑小于74μπι占80%的氧化鎳礦，然后在回轉窯中經200°C干燥，得含水8%的礦粉，送入一段沸騰爐，在800°C下加熱，加熱熱量由重油提供，礦停留時間為15min，加熱后礦粉進入ニ段循環流化床，通入一氧化碳和氮氣，其中一氧化碳和氮氣的體積比為I : 10，一氧化碳加入量為加入礦量的5%，礦停留時間為15min，被還原后的礦送去快速水淬，水淬后進行液固分離，所得優質焙砂中鎳還原度達到83±5%，鈷還原度達80±5%，鐵還原度達85±5%，鐵金屬化率4%，焙砂送入后續浸出エ序，收塵系統所得細礦返回一段沸騰爐，氣體點燃后排空。實施例2 原礦經破碎濕磨后得粒徑小于74μπι占70%的氧化鎳礦，然后在回轉窯中經250°C干燥，得含水6%的礦粉，送入一段沸騰爐，在780°C下加熱，加熱熱量由煤粉提供，礦停留時間為25min，加熱后礦粉進入ニ段循環流化床，通入一氧化碳和氮氣，其中一氧化碳和氮氣的體積比為I : 5, —氧化碳加入量為加入礦量的10%,礦停留時間為25min,被還原后的礦送去快速水淬，水淬后進行液固分離，所得優質焙砂中鎳還原度達到85±3%，鈷還原度達80±3 %，鐵還原度達87±3 %，鐵金屬化率5 %，焙砂被送入后續浸出エ序，收塵系 統所得細礦返回一段沸騰爐，氣體點燃后排空。實施例3 原礦經破碎濕磨后得粒徑小于74μπι占85%的氧化鎳礦，然后在回轉窯中經300°C干燥，得含水5%的礦粉，送入一段沸騰爐，在820°C下加熱，加熱熱量由電加熱提供，礦停留時間為20min，加熱后礦粉進入ニ段循環流化床，通入一氧化碳和ニ氧化碳，其中一氧化碳和氮氣的體積比為I : 7，一氧化碳加入量為加入礦量的15%，礦停留時間為20min，被還原后的礦送去快速水淬，水淬后進行液固分離，所得優質焙砂中鎳還原度達到83 ± 3 %，鈷還原度達80 ± 3 %，鐵還原度達85 ± 3 %，鐵金屬化率4%，焙砂被送入后續浸出エ序，收塵系統所得細礦返回一段沸騰爐，氣體點燃后排空。實施例4 原礦經破碎濕磨后得粒徑小于74μπι占90%的氧化鎳礦，然后在回轉窯中經350°C干燥，得含水3%的礦粉，送入一段沸騰爐，在750°C下加熱，加熱熱量由煤粉提供，礦停留時間為30min，加熱后礦粉進入ニ段循環流化床，通入一氧化碳和氮氣，其中一氧化碳和氮氣的體積比為I : 3，一氧化碳加入量為加入礦量的20%，礦停留時間為30min，被還原后的礦送去快速水淬，水淬后進行液固分離，所得優質焙砂中鎳還原度達到81 ±3%，鈷還原度達79 ± 3 %，鐵還原度達84± 3 %，鐵金屬化率3 %，焙砂被送入后續浸出エ序，收塵系統所得細礦返回一段沸騰爐，氣體點燃后排空。實施例5 原礦經破碎濕磨后得粒徑小于74 μ m占100 %的氧化鎳礦，然后在回轉窯中經280°C干燥，得含水5%的礦粉，送入一段沸騰爐，在900°C下加熱，加熱熱量由煤粉提供，礦停留時間為lOmin，加熱后礦粉進入ニ段循環流化床，通入一氧化碳和ニ氧化碳，其中ー氧化碳和氮氣的體積比為I : 1，一氧化碳加入量為加入礦量的5%，礦停留時間為lOmin，被還原后的礦送去快速水淬，水淬后進行液固分離，所得優質焙砂中鎳還原度達到85±3%，鈷還原度達82±3 %，鐵還原度達85±3 %，鐵金屬化率4%，焙砂被送入后續浸出エ序，收塵系統所得細礦返回一段沸騰爐，氣體點燃后排空。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，包括步驟 A、鎳礦破磨/干燥將鎳礦進行破磨，要求破磨后粒徑小于74μ m的比例大于70%，然后進行干燥脫水，脫水后礦含水不超過10%，干礦進入步驟B ; B、第一段沸騰爐加熱將步驟A得到的干礦在第一段沸騰爐中加熱，加熱溫度為750°C以上，被加熱后礦進入步驟C ; C、第二段循環流化床還原將步驟B得到的加熱后的礦送入循環硫化床，在還原氣氛下進行流態化循環焙燒，被選擇性還原后的礦進入步驟D ； D、水淬/液固分離將步驟C得到的被選擇性還原后的礦進行快速水淬，水淬后液固分離，得到優質焙砂并送往后續浸出工序，液則返回水淬工序循環利用。
2.根據權利要求I所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟A中的破磨為濕磨或干磨。
3.根據權利要求I所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟A中的干燥采用回轉窯干燥，干燥溫度為200 350°C。
4.根據權利要求I所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟B中的第一段沸騰爐加熱時的載氣為空氣或富氧空氣。
5.根據權利要求4所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟B中的第一段沸騰爐加熱熱源提供為電加熱或燃料加熱，加熱溫度為750 900°C，所用燃料為重油、煤、天然氣和液化氣的一種或幾種。
6.根據權利要求5所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟B中的第一段沸騰爐加熱時礦的停留時間為10 30min。
7.根據權利要求I所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟C中第的二段循環流化床還原時的載氣為還原氣體和惰性氣體的混合物，混合比例為還原性氣體與惰性氣體體積比為I : I I : 10。
8.根據權利要求7所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟C中的第二段循環流化床還原的還原氣體為一氧化碳和氫氣的一種或兩種、惰性氣體為氮氣和二氧化碳的一種或兩種，還原氣體的加入量為加入礦量的5 20% ; 所述步驟C中的第二段循環流化床還原時礦的循環量為總礦量的80%以上，還原時礦的停留時間為10 30min。
9.根據權利要求I所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述步驟D中的液固分離采用濃密分離或帶式過濾機過濾分離。
10.根據權利要求I至9任一項所述的流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，其特征在于，所述氧化鎳礦包含褐鐵型紅土礦和/或鎂質硅酸鎳礦。
全文摘要
本發明公開了一種流態化還原焙燒氧化鎳礦制備優質焙砂的方法，首先將鎳礦進行破磨，要求破磨后粒徑小于74μm的比例大于70％，然后進行干燥脫水，脫水后礦含水不超過10％；然后將得到的干礦在第一段沸騰爐中加熱，加熱溫度為750℃以上；之后加熱后的礦在還原氣氛下進行流態化循環焙燒(80％以上的物料強制循環回爐)；最后得到的被選擇性還原后的礦進行快速水淬，水淬后液固分離，得到優質焙砂，為后續高效浸出分離有價金屬鎳、鈷和鐵奠定基礎，為儲量豐富但一直未實現其綜合經濟價值的氧化鎳礦還原焙燒-常壓氨浸工藝提供了一種新的還原焙燒工藝思路。
文檔編號C22B1/10GK102851490SQ20121031700
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者王成彥, 黃良興, 王云, 楊琦, 尹飛, 繩廣生, 阮書鋒, 馬保中, 陳永強, 楊永強, 揭曉武, 楊卜, 張永祿, 邢鵬, 郜偉, 李強, 楊瑋嬌, 居中軍, 劉杰 申請人:北京礦冶研究總院, 江蘇華海材料科技有限公司