一種氣基選擇性還原紅土鎳礦生產高品位鎳精礦的方法
【專利摘要】一種氣基選擇性還原紅土鎳礦生產高品位鎳精礦的方法是將粉碎后的紅土鎳礦粉中加入添加劑，混合均勻后在攪拌下，將礦粉加熱升溫至750～1000℃，通入還原氣體，反應60～240min，停止攪拌、關閉還原氣，在氮氣保護下降至常溫；反應磁化后的礦粉，經濕式細磨、調漿后進入磁選機進行磁選；磁性礦物為鎳精礦，脫水后即得最終產品；非磁性礦物即為尾礦。本發明具有操作溫度低、鎳回收率高，對設備無腐蝕，能耗小、投資少、成本低，且對環境友好、無污染的優點。
【專利說明】一種氣基選擇性還原紅土鎳礦生產高品位鎳精礦的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用氣基還原低品位紅土鎳礦，經磁化后的鎳礦借助傳統磁選方法生產高品位鎳精礦的方法。
【背景技術】
[0002]全球陸基鎳資源主要分為兩類:風化型紅土鎳礦床和巖漿型銅鎳硫化礦。紅土鎳礦儲量約為126億噸，占世界陸基鎳資源儲量的72%，平均品位為1.28%，礦產集中分布在赤道附近的熱帶和亞熱帶地區。硫化鎳礦儲量約為105億噸，平均鎳含量為0.58%，占世界鎳資源量的28%，共伴生礦產主要有金、銀、銅及鉬族元素等稀有貴金屬。而我國目前已查明的鎳礦儲量約為760萬噸，占世界總儲量的5.9%。
[0003]全球鎳的消費量僅次于銅、鋁、鉛、鋅而居有色金屬第五位。隨著世界鋼鐵行業的快速發展，全球將近2/3的精煉鎳用于制造不銹鋼和各種合金鋼，不銹鋼產量的迅速增長，將直接刺激了全球鎳產量的急速上升。但是隨著全球經濟的快速發展，鎳的開采量日益劇增，要滿足國際鎳消費量的長遠需求，單純依靠硫化鎳礦擴大生產規模難以達到目的，而且可供開發的硫化鎳礦資源又非常有限，開采難度日益加深和保有儲量劇減，不可能對鎳資源供應提供長期保證，前景不容樂觀。
[0004]相比之下，紅土鎳礦鎳儲量卻極其豐富，而且具有以下幾個特點:
[0005]⑴礦床規模大，埋藏淺，適合露天開采，采礦成本低；
[0006]⑵選冶工藝技術日趨成熟。對高硅鎂低鐵的高品位紅土礦通過有效的選冶技術可生產氧化鎳、硫鎳、鎳鐵合金等多種中間產品；
[0007]⑶礦床一般均靠近海域，便于運輸；
[0008]⑷隨著西澳大利亞東北部富鈷氧化鎳礦的開發利用，全球鎳資源開發的重點快速地由硫化鎳礦轉向紅土鎳礦。
[0009]綜上所述，如何對儲量豐富的低品位紅土鎳礦實現經濟選別，對我國鋼鐵企業擺脫對國外鎳礦石的過度依賴，獲得市場的定價權具有重要意義。
[0010]紅土鎳礦屬弱磁性鐵礦石，鎳品位相對較低，鎳的浸染狀態復雜，常規選別方法很難滿足高爐冶煉對礦石成分的要求。基于此，國內外研究人員對紅土鎳礦選別進行了大量研究。國內外紅土鎳礦的研究包括:加壓酸浸工藝(HPAL)、還原焙燒一氨浸工藝、生物浸出工藝、還原熔煉鎳鐵工藝、硫化熔煉鎳锍工藝以及還原焙燒一磁選法制備鎳鐵工藝等，但成功富集的報道很少。這些研究具體可分為兩類:一是濕法工藝、二是火法工藝。前者處理成本較高，對設備腐蝕嚴重，且對環境污染大；后者多采用固體碳還原磁化，由于操作溫度高，多在1200°C左右，存在鎳回收率低、能耗高、設備材質與加工難度大、投資高等缺點。

【發明內容】

[0011]本發明的目的是提供一種成本低、無污染、能耗小、鎳回收率高的氣基選擇性還原紅土鎳礦，生產高品位鎳精礦的方法。[0012]針對大量稟賦的低品位紅土鎳礦精加工，本發明提供了一種采用氣基還原磁化的方法，還原后的紅土鎳礦借助傳統磁選工藝選別得到高品位鎳精礦，可大大緩解我國鎳資源匱乏這一窘境，且通過較經濟的手段得到較高品位的鎳精礦，為下一步不銹鋼等生產提供較好的原料，降低原料成本。
[0013]本發明所提供的一種氣基選擇性還原紅土鎳礦生產高品位鎳精礦的方法，是先將干燥的紅土鎳礦原礦經干式研磨后，加入添加劑后置于帶有攪拌的反應器中，升溫后通入還原氣體進行反應，使礦粉中非磁性或弱磁性的Fe203、NiO還原為磁性的Fe304、Fe、Ni ;反應磁化后的礦粉，經濕式細磨、調漿后進入磁選機，調節磁場強度進行磁選；磁性礦物為鎳精礦，脫水后即得最終產品；非磁性礦物即為尾礦。其具體方法按下列步驟進行:
[0014]⑴將干燥的紅土鎳礦原礦進行干式研磨，使礦粉粒度< 2_ ；
[0015]⑵粉碎后的礦粉中加入5~20wt%的添加劑，混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為10~50rpm ；
[0016]⑶將反應器中的礦粉加熱升溫至750~1000°C，按每小時每公斤礦粉需要140~240L還原氣體，再通入還原氣體，反應60~240min，使礦粉中非磁性或弱磁性的Fe203、Ni0還原為磁性的Fe304、Fe、Ni ;然后停止攪拌、關閉還原氣，在氮氣保護下降至常溫；
[0017]⑷反應磁化后的礦粉，經濕式細磨、調漿后進入磁選機，調節磁場強度為0.117~
0.195T，進行磁選；磁性礦物為鎳精礦，脫水后即得最終產品；非磁性礦物即為尾礦。
[0018]如上所述的添加劑為Na2S04、CaO或S等。
[0019]如上所述的還原氣體為焦爐煤氣、發生爐煤氣或其它富含H2和CO的氣體(如水煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣等)。
[0020]本發明具有如下優點:
[0021]1、本發明工藝過程簡單，技術經濟指標好，可同時獲得高品位鎳精礦，實現了對數量巨大低品位紅土鎳礦的經濟選別，對我國鋼鐵企業擺脫對國外鎳精礦的過度依賴，獲得市場的定價權具有重要意義。
[0022]2、所得鎳精礦產品的指標(wt%):含鎳5~10%、鐵50%以上。
[0023]3、與原有加工工藝相比，本發明具有操作溫度低、鎳回收率高，對設備無腐蝕，能耗小、投資少、成本低，且對環境友好、無污染的優點。
【具體實施方式】
[0024]實施例1
[0025]焦爐煤氣成分(vol%):CH425.3%，Η260.5%，C06.2%，C2+ 不飽和烴
3.0%, C022.0%, O20.5%，其它 2.5% (主要為 N2)。
[0026]紅土鎳礦礦樣(wt%):TN1: 0.98%，TFe: 28.7%。
[0027]將紅土鎳礦礦樣破碎至粒度< 2mm,添加10wt%Na2S04,混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為30rpm ;升溫至750°C后通入焦爐煤氣，控制氣量為200L/ (h.kg礦)，反應240min后停止攪拌、關閉焦爐煤氣，在氮氣保護下降至常溫，得到磁化礦樣，在0.156T磁場強度下磁選，脫水后分析得到(wt%):鎳精礦TN1: 5.1%，TFe:50%,鎳回收率92%，鐵回收率50%。
[0028]實施例2[0029]焦爐煤氣成分(vol%):CH425.3%，Η260.5%，C06.2%，C2+ 不飽和烴3.0%, C022.0%, O20.5%，其它 2.5% (主要為 N2)。
[0030]紅土鎳礦礦樣(wt%):TN1: 0.98%，TFe: 28.7%。
[0031]將紅土鎳礦礦樣破碎至粒度< 2mm,添加15wt%Na2S04,混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為40rpm;升溫至800°C后通入焦爐煤氣，控制氣量為200L/(h.kg礦)，反應ISOmin后停止攪拌、關閉焦爐煤氣，在氮氣保護下降至常溫，得到磁化礦樣，在0.156T磁場強度下磁選，脫水后分析得到(wt%):鎳精礦TN1: 6.3%，TFe:47%,鎳回收率94%,鐵回收率51%。
[0032]實施例3
[0033]焦爐煤氣成分(vol%):CH425.3%，Η260.5%，C06.2%，C2+ 不飽和烴3.0%, C022.0%, O20.5%，其它 2.5% (主要為 N2)。
[0034]紅土鎳礦礦樣(wt%):TN1: 0.98%，TFe: 28.7%。
[0035]將紅土鎳礦礦樣破碎至粒度< 2mm,添加20wt%Na2S04,混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為50rpm;升溫至1000°C后通入焦爐煤氣，控制氣量為200L/(h.kg礦)，反應120min后停止攪拌、關閉焦爐煤氣，在氮氣保護下降至常溫，得到磁化礦樣，在0.156T磁場強度下磁選，脫水后分析得到(wt%):鎳精礦TN1: 10.1%，TFe:53%,鎳回收率85%，鐵回收率42%。
[0036]實施例4
[0037]焦爐煤氣成分(vol%):CH425.3%，Η260.5%，C06.2%，C2+ 不飽和烴
3.0%, C022.0%, O20.5%，其它 2.5% (主要為 N2)。
[0038]紅土鎳礦礦樣(wt%):TN1: 0.98%，TFe: 28.7%。
[0039]將紅土鎳礦礦樣破碎至粒度≤ 2mm,添加10wt%Ca0,混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為IOrpm;升溫至900°C后通入焦爐煤氣，控制氣量為200L/(h.kg礦)，反應200min后停止攪拌、關閉焦爐煤氣，在氮氣保護下降至常溫，得到磁化礦樣，在0.156T磁場強度下磁選，脫水后分析得到(wt%):鎳精礦TN1: 4.8%，TFe:43%,鎳回收率89%，鐵回收率55%。
[0040]實施例5
[0041]焦爐煤氣成分(vol%):CH425.3%，Η260.5%，C06.2%，C2+ 不飽和烴
3.0%, C022.0%, O20.5%，其它 2.5% (主要為 N2)。
[0042]紅土鎳礦礦樣(wt%):TN1: 0.98%，TFe: 28.7%。
[0043]將紅土鎳礦礦樣破碎至粒度≤2mm,添加5wt%S,混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為30rpm;升溫至800°C后通入焦爐煤氣，控制氣量為200L/(h.kg礦)，反應240min后停止攪拌、關閉焦爐煤氣，在氮氣保護下降至常溫，得到磁化礦樣，在0.156T磁場強度下磁選，脫水后分析得到(wt%):鎳精礦TN1: 5.2%，TFe:44%,鎳回收率94%,鐵回收率59%。
[0044]實施例6
[0045]發生爐煤氣成分(vol%):CH40.7%, H212.4%, C027.3%, C026.2%,其它 53.4% (主要
為N2X
[0046]紅土鎳礦礦樣(wt%):TN1: 0.98%，TFe: 28.7%。[0047]將紅土鎳礦礦樣破碎至粒度< 2_，添加5wt%S，混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為50rpm;升溫至900°C后通入發生爐煤氣，控制氣量為200L/(h.kg礦)，反應ISOmin后停止攪拌、關閉發生爐煤氣，在氮氣保護下降至常溫，得到磁化礦樣，在0.156T磁場強度下磁選，脫水后分析得到(wt%):鎳精礦TN1: 3.8%，TFe:44%,鎳回收率82%，鐵回收率53%。
[0048]實施例7
[0049]水煤氣成分(vol%):H250%, C040%, C029% 其它 1% (主要為 N2)。
[0050]紅土鎳礦礦樣(wt%):TN1: 0.98%，TFe: 28.7%。
[0051]將紅土鎳礦礦樣破碎至粒度< 2mm,添加10wt%Na2S04,混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為30rpm;升溫至800°C后通入焦爐煤氣，控制氣量為200L/ (h.kg礦)，反應200min后停止攪拌、關閉水煤氣，在氮氣保護下降至常溫，得到磁化礦樣，在0.156T磁場強度下磁選，脫水后分析得到(wt%):鎳精礦TN1: 5.8%，TFe:49%,鎳回收率96%,鐵回收率54%。`
【權利要求】
1.一種氣基選擇性還原紅土鎳礦生產高品位鎳精礦的方法，其特征在于包括如下步驟: ⑴將干燥的紅土鎳礦原礦進行干式研磨，使礦粉粒度< 2_ ； ⑵粉碎后的礦粉中加入5~20wt%的添加劑，混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中，開啟攪拌機，控制攪拌速度為10~50rpm ； ⑶將反應器中的礦粉加熱升溫至750~1000°C，按每小時每公斤礦粉需要140~240L還原氣體，再通入還原氣體，反應60~240min,使礦粉中非磁性或弱磁性的Fe203、Ni0還原為磁性的Fe304、Fe、Ni ;然后停止攪拌、關閉還原氣，在氮氣保護下降至常溫； ⑷反應磁化后的礦粉，經濕式細磨、調漿后進入磁選機，調節磁場強度為0.117~0.195T，進行磁選；磁性礦物為鎳精礦，脫水后即得最終產品；非磁性礦物即為尾礦。
2.如權利要求1所述的一種氣基選擇性還原紅土鎳礦生產高品位鎳精礦的方法，其特征在于所述的添加劑為Na2S04、CaO或S。
3.如權利要求1所述的一種氣基選擇性還原紅土鎳礦生產高品位鎳精礦的方法，其特征在于所述的還原氣體為焦爐煤氣、發生爐煤氣、水煤氣、高爐煤氣或轉爐煤氣。
【文檔編號】C22B23/00GK103509936SQ201310369634
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】劉守軍, 杜文廣, 上官炬, 楊頌, 張智聰, 盧杰, 高峰, 陳津 申請人:太原理工大學