一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉的方法
【專利摘要】本發明提供一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉的方法，屬于礦物資源綜合利用領域。該方法將粉狀紅土鎳礦與還原劑、粘結劑按一定比例混合造球，含碳球團在高溫下還原焙燒，冷卻后進行多段磨礦、弱磁選，將磁選尾礦進行中磁掃選，掃選精礦返回原礦造球。這部分返回產品的特點是粒度細并含有少量鎳鐵金屬顆粒，其作用為：細顆粒充填在粗顆粒的縫隙之間，在造球過程中提高球團強度；在焙燒過程中，金屬鐵一方面通過催化煤氣化從而促進鎳的還原，另一方面作為新生成的金屬鎳鐵顆粒的成核劑，促進金屬鎳鐵顆粒的聚集長大。該工藝與目前的煤基直接還原-磁選工藝相比，鎳回收率和鎳品位都明顯提高，鎳回收率達到90％、鎳品位可達10％以上。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及礦物資源綜合利用領域，特別是指一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳 品位鎳鐵粉的方法。 一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉的方法

【背景技術】
[0002] 近年來，隨著易選硫化鎳資源的快速消耗，全球鎳行業將資源開發的重點轉移到 儲量豐富的紅土鎳礦（低品位氧化鎳礦）資源。傳統的褐鐵礦型紅土鎳礦濕法處理主要 包括高壓酸浸、還原焙燒-氨浸和常壓酸浸等工藝；硅鎂型紅土鎳礦火法處理包括電爐還 原煉鎳鐵合金和硫化熔煉產出鎳锍等工藝。這些傳統工藝存在能耗高或者效率低的問題。 為尋找新的更有效的紅土鎳礦處理方法，最近國內學者開發出了紅土鎳礦還原焙燒磁選工 藝。該方法是以煤為還原劑，在一定溫度下對紅土鎳礦進行還原，使紅土鎳礦中的鎳和鐵 直接還原為金屬，然后通過磨礦磁選回收還原后的鎳和鐵，得到的是粉狀的鎳鐵，稱為鎳鐵 粉。還原焙燒磁選法處理紅土鎳礦的工藝具有成本低、節約能源、鎳回收率高等特點。這一 工藝為紅土鎳礦的開發利用開辟了新的途徑。
[0003] 但是在這個工藝中，為了實現高效回收和獲得高品質的金屬鎳鐵產品，通常需要 添加含堿金屬或堿土金屬物質作為添加劑，如碳酸鈉、硫酸鈉等。這些添加劑主要有兩方面 作用，一是催化煤氣化，從而促進鐵礦物的還原，提高鐵回收率；第二是作為助熔劑，提高含 鎳硅酸鹽的反應活性，優化金屬鎳鐵顆粒的聚集長大條件，便于鎳鐵顆粒的回收，并優化雜 質的脫除，提高產品質量。雖然采用這些添加劑有如上優點，但是也增加了生產成本。
[0004] 同時，在以往的專利或是論文中，研究人員通常對焙燒產品采用一段或是多段磨 礦、磁選得到最后的還原鎳鐵粉，但是對粗選及精選作業尾礦的處理未做說明。約有15? 20%的鎳損失在尾礦中，這部分尾礦中的鎳主要是以微小金屬鎳鐵顆粒存在，但是因為粒 度極細（通常在l〇ym以下），在弱磁選過程中難以被捕捉而進入到尾礦中，造成了資源的 浪費。
[0005] 因此，本發明通過對尾礦中的鎳進一步回收，同時作為添加劑添加到造球過程中， 不僅可以替代部分添加劑，優化直接還原焙燒過程，也提高了金屬鎳的回收率，對于紅土鎳 礦資源的有效利用具有重要意義。


【發明內容】

[0006] 本發明要解決的技術問題是提供一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉 的方法。
[0007] 該方法的主要工藝過程如下：首先，將粒度在2_以下的粉狀紅土鎳礦與粒度在 2mm以下的還原劑煤、添加劑按照1 : (0· 05?0· 1) : (0· 05?0· 15)的質量比混合，再加入 8 %?12 %的水，混合均勻后在壓球機上壓制成含碳球團；然后將干燥的含碳球團進行直 接還原焙燒，焙燒后的球團破碎后經過一段磨礦-弱磁選后得到一段精礦和一段尾礦；得 到的一段精礦經過二段磨礦-弱磁選后得到還原鎳鐵粉（鎳回收率達到85%，鎳品位高于 8% )和二段尾礦；得到的一段尾礦直接進行中磁掃選，得到掃選精礦和尾礦；將得到的二 段尾礦和掃選精礦合并后返回到混勻壓球過程，繼續參與造球；此時，添加劑的添加范圍可 縮小至2 %?10%，再經過與上述相同的直接還原焙燒-磨礦-磁選工藝，得到高鎳品位鎳 鐵粉（鎳的回收率達到90%，鎳品位高于10%)，產生的二段尾礦和掃選精礦合并后返回到 壓球過程。
[0008] 其中，紅土鎳礦中鎳品位在1. 4%?2. 0%，鐵品位在25%?35%之間；添加劑為 石灰和硫酸鈉的組合，其中石灰和硫酸鈉的質量比為0?1:1 ;干燥的含碳球團直接還原 焙燒的溫度范圍為1150°C?1250°C，還原焙燒的時間為20?60min ;-段磨礦和二段磨 礦的磨礦濃度為60%?70% ; -段磨礦細度為-0.074mm占60%?80%，二段磨礦細度 為-〇. 074mm占85%?95% ;弱磁選的磁場強度范圍為80?110kA/m，中磁掃選的磁場強 度范圍為140?160kA/m。
[0009] 本發明的原理在于：在一段尾礦中，鎳主要以金屬鎳鐵顆粒的形式存在，但粒度通 常在10ym以下，在掃選作業通過提高磁場強度可以有效回收。而二段尾礦同樣含有細粒 級的金屬鎳鐵顆粒，二段尾礦和掃選精礦與粉狀紅土鎳礦混合造球，可以改善物料的成球 性，提高球團強度。另外金屬鐵是煤氣化的催化劑，而煤的氣化反應是含碳球團直接還原焙 燒反應的重要控制步驟，所以添加這部分含金屬鎳鐵的產品后，能夠催化煤氣化從而促進 鎳鐵礦物還原，提高鎳的回收率。同時，這部分金屬鎳鐵顆粒可以作為新生成金屬鎳鐵顆粒 的成核劑，促進金屬顆粒的長大，另外返回的二段尾礦和掃選精礦中含有很多連生體顆粒， 會含有FeS等促進鎳鐵顆粒長大的礦物。其作用與目前添加的堿金屬或堿土金屬鹽類的作 用相似，因此可以起到部分替代添加劑的作用。
[0010] 利用本發明的工藝方法可有效地從紅土鎳礦中獲得含鎳10%以上，鎳回收率達到 90 %且其他雜質含量符合煉鐵煉鋼原料標準的鎳鐵粉。與現有方法相比，本發明方法具有 如下特點：（1)綜合回收了粗選尾礦和二段尾礦中的鎳成分，使閉路流程鎳回收率達90% 以上，明顯高于目前的流程；（2)二段尾礦和掃選精礦返回造球，改善了物料的成球性，可 以減少添加劑用量；（3)二段尾礦和掃選精礦中的金屬鐵可以催化煤氣化和充當新生成金 屬鎳鐵顆粒的成核劑，從而促進了鎳氧化物的還原和金屬鎳鐵顆粒的生長，使鎳鐵顆粒損 失在尾礦中的幾率降低；(4)返回的二段尾礦和掃選精礦中含有很多連生體顆粒，會含有 FeS等促進鎳鐵顆粒長大的礦物，其作用與含堿金屬或堿土金屬的添加劑的作用類似，從而 可以減少添加劑用量；（5)由于一段尾礦的回收，減少了最終尾礦的排放，使得工藝更為環 保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的紅土鎳礦自催化生產高鎳品位鎳鐵粉的工藝流程。

【具體實施方式】
[0012] 為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0013] 本發明針對現有的處理紅土鎳礦鎳回收率低的問題，提供一種紅土鎳礦自催化生 產高鎳品位鎳鐵粉的方法。
[0014] 如圖1所示，為本發明的紅土鎳礦自催化生產高鎳品位鎳鐵粉的工藝流程圖，按 如圖流程具體列舉兩個實施例加以說明。
[0015] 實施例1
[0016] 某紅土鎳礦含鐵34. 69%，含鎳1.49%。原礦破碎至-2mm占100%，添加5%的還 原劑煤，添加10%的硫酸鈉，加水11%左右混勻在對輥式壓球機上壓球，得到的含碳球團 生球抗摔強度平均為7次/個，抗壓強度48N/個；干燥后的干球抗摔強度為9次/個，抗壓 強度為360N/個。然后在馬弗爐中1200°C下還原焙燒50min。焙燒礦冷卻后先破碎至-2mm， 然后采用階段磨礦、選別，一段磨礦濃度為68 %，細度為-0. 074mm占65 %，二段磨礦濃度 為62 %，細度為-0. 074mm占95 %，兩段磁選場強均為強度89. 6kA/m。最終獲得鎳品位為 9. 82%，鎳回收率為86. 32%，其他雜質含量滿足煉鋼要求的還原鎳鐵粉，并得到二段尾礦。
[0017] 將一段尾礦，米用150kA/m的場強進行中磁掃選，獲得含鎳9. 7%，鎳回收率為 9. 1 %的中礦產品。將此中礦產品和二段尾礦與原礦及還原劑一起造球，在硫酸鈉用量為 7%，其他壓球條件相同的條件下得到的含碳球團生球抗摔強度平均為8次/個，抗壓強度 67N/個；干燥后的干球抗摔強度為12次/個，抗壓強度為454N/個。球團再經前述流程進 行處理，最終獲得鎳品位為11. 12%，鎳回收率為90. 32%，其他雜質含量滿足煉鋼要求的 1?純的還原鎮鐵粉。
[0018] 實施例2
[0019] 某紅土鎳礦，含鐵26. 68%，含鎳1.46%。原礦破碎至-1mm占100%，添加5%的 還原劑煤，以5 %的石灰和10 %的硫酸鈉為混合脫硫劑，加水10%，混勻在對輥式壓球機 上壓球。得到的含碳球團生球抗摔強度平均為7次/個，抗壓強度50N/個；球團干燥后， 抗摔強度為9次/個，抗壓強度為156N/個。將含碳球團置于馬弗爐中1150°C下還原焙燒 50min ;焙燒礦冷卻后先破碎至-2mm，然后采用階段磨礦、選別，一段磨礦濃度為65%，細度 為-0. 074mm占65 %，二段磨礦濃度為60 %，細度為-0. 074mm占95 %，兩段磁選場強均為強 度89. 6kA/m。最終獲得鎳含量9. 01 %、鎳回收率85. 79%，其他雜質含量滿足煉鋼要求的還 原鎳鐵粉，并得到二段尾礦。
[0020] 將一段尾礦，米用150kA/m的場強進行中磁掃選，獲得含鎳9. 8%，鎳回收率為 8. 9%的中礦產品。將此中礦產品和二段尾礦與原礦及還原劑一起造球，在石灰用量為3%， 硫酸鈉用量為6%，其他壓球條件相同的情況下得到的含碳球團生球抗摔強度平均為7次/ 個，抗壓強度58N/個；干燥后的干球抗摔強度為9次/個，抗壓強度為165N/個。球團再經 前述流程進行處理，最終獲得鎳含量10. 20 %、鎳回收率90. 43 %，其他雜質含量滿足煉鋼 要求的高純的還原鎳鐵粉。
[0021] 以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員 來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉的方法，其特征在于：將粉狀紅土鎳 礦與還原劑、添加劑按照1 :(0.05?0. 1) :(0.05?0. 15)的質量比混合，再加入8%? 12 %的水，混合均勻后在壓球機上壓制成含碳球團；然后將干燥的含碳球團進行直接還原 焙燒，焙燒后的球團破碎后經過一段磨礦-弱磁選后得到一段精礦和一段尾礦；得到的一 段精礦經過二段磨礦-弱磁選后得到還原鎳鐵粉和二段尾礦；得到的一段尾礦直接進行中 磁掃選，得到掃選精礦和尾礦；將得到的二段尾礦和掃選精礦合并后返回到壓球過程，繼續 參與造球；得到的還原鎳鐵粉中鎳回收率達到85%、鎳品位達到8%以上。
2. 根據權利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉的方法，其 特征在于：所述紅土鎮礦中鎮品似在1. 4%?2. 0*%，鐵品似在25%?35%之間；粉狀紅土 鎳礦粒度在2_以下；所述還原劑為煤，粒度在2_以下；所述添加劑為石灰和硫酸鈉的組 合，其中石灰和硫酸鈉的質量比為〇?1:1。
3. 根據權利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉的方法，其特 征在于：干燥的含碳球團直接還原焙燒的溫度范圍為1150°C?1250°C，還原焙燒的時間為 20 ?60min。
4. 根據權利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化還原生產高鎳品位鎳鐵粉的方法，其 特征在于：一段磨礦和二段磨礦的磨礦濃度為60%?70% ; -段磨礦細度為-0. 074mm占 60 %?80 %，二段磨礦細度為-0. 074mm占85 %?95% ;弱磁選的磁場強度范圍為80? 110kA/m，中磁掃選的磁場強度范圍為140?160kA/m。
5. 根據權利要求1所述的一種紅土鎳礦自催化生產高鎳品位鎳鐵粉的方法，其特征在 于：把焙燒后二段尾礦和掃選精礦返回原礦后造球，其中添加劑的添加范圍為2%?10%， 經直接還原焙燒-磁選后得到的高鎳品位鎳鐵粉中鎳回收率達到90%，鎳品位達到10%以 上。
【文檔編號】C22B5/10GK104087753SQ201410360982
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】孫體昌, 劉志國, 寇玨, 王曉平, 于春曉 申請人:北京科技大學