本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

目前，全球礦山鎳產(chǎn)量的60％來(lái)源于硫化鎳礦，40％來(lái)源于紅土鎳礦。在全球鎳礦2.2億噸的儲(chǔ)量中，紅土鎳礦約占70％。隨著硫化鎳礦資源的不斷減少和紅土鎳礦冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用紅土鎳礦生產(chǎn)鎳的比重不斷增加。

針對(duì)不同的紅土鎳礦具有火法工藝、濕法工藝、火濕法結(jié)合工藝及其他工藝。其中，火法工藝流程短、效率高、處理規(guī)模大，是處理紅土鎳礦的主導(dǎo)工藝。其中，高爐冶煉和電爐冶煉是傳統(tǒng)工藝流程。高爐冶煉產(chǎn)能大，但是投資高、生產(chǎn)成本高、流程長(zhǎng)、污染重。電爐冶煉能耗的80％以上需要電能提供，能耗高。

現(xiàn)有技術(shù)制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的工藝存在以下問(wèn)題：①紅土鎳礦中的游離水和結(jié)晶水可在氧化球團(tuán)焙燒過(guò)程中除去，但是結(jié)晶水的去除會(huì)導(dǎo)致氧化球團(tuán)中形成大量多孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致氧化球團(tuán)的強(qiáng)度低，不符合進(jìn)料要求。②低強(qiáng)度的球團(tuán)在還原過(guò)程中容易粉化，形成大量粉末，影響爐料的透氣性，發(fā)生爐料的粘接，導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。③紅土鎳礦粘性極大，圓盤(pán)造球過(guò)程中成球時(shí)間較長(zhǎng)，生球的形狀極其不規(guī)則。若生球形狀為球形，會(huì)導(dǎo)致壓球脫模困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)壓球工藝的連續(xù)操作。④設(shè)置了預(yù)焙燒步驟，增加能耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法生產(chǎn)效率高，節(jié)省能源，制備的產(chǎn)物品質(zhì)較高。

本發(fā)明提供了一種制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的系統(tǒng)，包括依次連接的干燥裝置、破碎篩分裝置、混料裝置、造球裝置、焙燒裝置、冷卻裝置。

所述干燥裝置具有紅土鎳礦入口、干燥紅土鎳礦出口。

所述破碎篩分裝置具有干燥紅土鎳礦入口、塊狀紅土鎳礦出口。所述干燥紅土鎳礦入口與所述干燥紅土鎳礦出口連接。

所述混料裝置具有塊狀紅土鎳礦入口、入水口、添加劑入口、混合原料出口。所述塊狀紅土鎳礦入口與所述塊狀紅土鎳礦出口連接。

所述造球裝置具有混合原料入口、成型料出口。所述混合原料入口與所述混合原料出口連接。且，所述造球裝置中設(shè)有橢球形模具，用于放置混合原料。

所述焙燒裝置具有成型料入口、產(chǎn)物出口。所述成型料入口與成型料出口連接。

所述冷卻裝置具有產(chǎn)物入口、紅土鎳礦氧化球團(tuán)出口。所述產(chǎn)物入口與產(chǎn)物出口連接。

優(yōu)選的，所述造球裝置為對(duì)輥壓球機(jī)。

本發(fā)明還提供了一種利用上述系統(tǒng)制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法，將紅土鎳礦干燥，得到干燥紅土鎳礦。所述干燥紅土鎳礦進(jìn)行破碎篩選，得到塊狀紅土鎳礦。所述塊狀紅土鎳礦、水、添加劑按照質(zhì)量配比為：60～85：10～15：5～25混合，得到混合原料。將所述混合原料放入所述造球裝置的橢球形模具中，并控制所述造球裝置的壓力為5～10MPa，所述混合原料壓制成型，得到橢球形的成型料。所述成型料進(jìn)行氧化焙燒、冷卻后，得到紅土鎳礦氧化球團(tuán)。并且，將所述氧化焙燒設(shè)為多段氧化焙燒過(guò)程。

上述制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法中，所述多段氧化焙燒過(guò)程包括三段：第一段氧化焙燒過(guò)程溫度為105～200℃，時(shí)間為10～15min；第二段氧化焙燒過(guò)程溫度為650～1000℃，時(shí)間為10～30min；第三段氧化焙燒過(guò)程溫度為1250～1300℃，時(shí)間為10～30min。

上述制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法中，所述橢球形的成型料的形狀尺寸為：a：b：h＝15～25㎜：10～20㎜：5～15㎜。

上述制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法中，所述添加劑為鈣質(zhì)添加劑。

上述制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法中，所述干燥溫度為100～200℃。

上述制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法中，所述干燥紅土鎳礦的含水率為10～15wt％。

上述制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法中，所述壓制成型過(guò)程選用所述對(duì)輥壓球機(jī)。

上述制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法中，所述塊狀紅土鎳礦的粒徑≤3㎜。

本發(fā)明通過(guò)控制造球過(guò)程中對(duì)輥壓球機(jī)的壓力及混合原料的配比，可制備出橢球形的成型料，解決了紅土鎳礦壓球過(guò)程中脫模困難的難題，保證了工藝流程的連續(xù)化操作，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，采用多段氧化焙燒工藝制度，階段脫除紅土鎳礦中的游離水和結(jié)晶水，避免了紅土鎳礦爆裂的發(fā)生，提高了紅土鎳礦氧化球團(tuán)的生產(chǎn)質(zhì)量。

本發(fā)明制備的紅土鎳礦氧化球團(tuán)主要成分合理，不僅便于氫氣豎爐還原過(guò)程中氧化鐵還原率的控制。而且，在熔分制備鎳鐵過(guò)程中不需要加入任何添加劑，更利于整個(gè)工藝流程的進(jìn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例利用圖1所示的系統(tǒng)制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法流程圖。

圖3為經(jīng)造球裝置處理后得到的成型料的剖面示意圖。

附圖中的附圖標(biāo)記如下：

1、干燥裝置；2、破碎篩分裝置；3、混料裝置；4、造球裝置；5、焙燒裝置；6、冷卻裝置。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1，為本發(fā)明制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包括依次連接的干燥裝置1、破碎篩分裝置2、混料裝置3、造球裝置4、焙燒裝置5、冷卻裝置6。其中，各裝置的連接關(guān)系如下：

干燥裝置1用于干燥紅土鎳礦，其具有紅土鎳礦入口、干燥紅土鎳礦出口。

破碎篩分裝置2用于破碎經(jīng)干燥處理的紅土鎳礦，并篩選出其中粒徑符合要求的塊狀紅土鎳礦，其具有干燥紅土鎳礦入口、塊狀紅土鎳礦出口。其中，干燥紅土鎳礦入口與干燥裝置1的干燥紅土鎳礦出口連接。

混料裝置3用于均勻混合塊狀紅土鎳礦、水、添加劑，得到混合原料，其具有塊狀紅土鎳礦入口、入水口、添加劑入口、混合原料出口。其中，塊狀紅土鎳礦入口與破碎篩分裝置2的塊狀紅土鎳礦出口連接。

造球裝置4用于將混合原料壓制成型，其具有混合原料入口、成型料出口。其中，混合原料入口與混料裝置3的混合原料出口連接。并且，在造球裝置4中設(shè)置有橢球形模具，用于將混合原料壓制為橢球形。

焙燒裝置5可對(duì)成型料進(jìn)行氧化焙燒，其具有成型料入口、產(chǎn)物出口。其中，成型料入口與造球裝置4的成型料出口連接。

冷卻裝置6用于冷卻產(chǎn)物，其具有產(chǎn)物入口、紅土鎳礦氧化球團(tuán)出口。其中產(chǎn)物入口與焙燒裝置5的產(chǎn)物出口連接。

本發(fā)明中，不對(duì)上述各裝置的具體類型進(jìn)行限定，可為任意能達(dá)到處理要求的裝置。

如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例利用圖1所示的系統(tǒng)制備紅土鎳礦氧化球團(tuán)的方法流程圖。

首先將紅土鎳礦送入干燥裝置1中，在100～200℃的溫度下干燥至含水率為10～15wt％，得到干燥紅土鎳礦。將干燥紅土鎳礦送入破碎篩選裝置2中破碎，篩選出其中粒徑≤3㎜的塊狀紅土鎳礦，并送入混料裝置3中。同時(shí)，向混料裝置3中加入水和添加劑，得到混合原料。控制三種物料的質(zhì)量配比為：塊狀紅土鎳礦：水：添加劑＝60～85：10～15：5～25。本發(fā)明中，選用的添加劑主要由鈣質(zhì)添加劑組成。

將上述混合物料送入造球裝置4中的橢球形模具中，壓制成型。本發(fā)明中，選用的造球裝置為對(duì)輥壓球機(jī)。實(shí)施例中，控制對(duì)輥壓球機(jī)的壓力為5～10MPa。

本發(fā)明中，將混合物料置于橢球形模具中，并控制混合原料中塊狀紅土鎳礦、水、添加劑的比例以及造球裝置4的壓力，使得混合原料在造球裝置4中通過(guò)壓制成型，得到橢球形的成型料。所得橢球形成型料的形狀如圖3所示。其中，a：b：h＝15～25㎜：10～20㎜：5～15㎜。

將上述成型料送入焙燒裝置5中進(jìn)行氧化焙燒。本發(fā)明中，氧化焙燒選用多段焙燒過(guò)程。實(shí)施例中，包括三段焙燒過(guò)程：第一段氧化焙燒過(guò)程溫度為105～200℃，時(shí)間為10～15min；第二段氧化焙燒過(guò)程溫度為650～1000℃，時(shí)間為10～30min；第三段氧化焙燒過(guò)程溫度為1250～1300℃，時(shí)間為10～30min。氧化焙燒后得到的產(chǎn)物送入冷卻裝置6中冷卻，即得到紅土鎳礦氧化球團(tuán)。

隨機(jī)選取15個(gè)本發(fā)明制備的紅土鎳礦氧化球團(tuán)，采用抗壓強(qiáng)度測(cè)試機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。取15個(gè)紅土鎳礦氧化球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度平均值作為抗壓強(qiáng)度值。得出，本發(fā)明制備的紅土鎳礦氧化球團(tuán)抗壓強(qiáng)度均在2500N/個(gè)以上。

實(shí)施例1

將紅土鎳礦在120℃的溫度下干燥至含水率為10％。紅土鎳礦的主要成分為：TFe 15.28％、FeO 0.55％、Ni 1.73％、CaO 1.26％、MgO 15.70％、SiO₂ 48.48％、Al₂O₃ 2.17％、S 0.002％、P痕跡。然后對(duì)干燥紅土鎳礦進(jìn)行破碎篩選，篩選出粒徑為3mm以下的塊狀紅土鎳礦。將塊狀紅土鎳礦、水、生石灰按67：13：20的質(zhì)量配比混勻。混合原料在對(duì)輥壓球機(jī)上壓制成型，壓力為10MPa。得到成型料的形狀尺寸為a：b：h＝25mm：20mm：15mm。然后對(duì)成型料進(jìn)行氧化焙燒。第一段溫度為150℃，時(shí)間為10min；第二段溫度為800℃，時(shí)間為10min；第三段溫度為1275℃，時(shí)間為30min。焙燒完畢后，經(jīng)冷卻后得到紅土鎳礦氧化球團(tuán)，其抗壓強(qiáng)度為3043.8N/個(gè)。

實(shí)施例2

選用與實(shí)施例1相同的紅土鎳礦，在120℃的溫度下干燥至含水率為10％。然后對(duì)干燥紅土鎳礦進(jìn)行破碎篩選，篩選出粒徑為3mm以下的塊狀紅土鎳礦。將塊狀紅土鎳礦、水、生石灰按75：13：12的質(zhì)量配比混勻。混合原料在對(duì)輥壓球機(jī)上壓制成型，壓力為12MPa。得到成型料的形狀尺寸為a：b：h＝15mm：10mm：10mm。然后對(duì)成型料進(jìn)行氧化焙燒，第一段溫度為150℃，時(shí)間為10min，第二段溫度為800℃，時(shí)間為10min，第三段溫度為1275℃，時(shí)間為30min。焙燒完畢后，經(jīng)冷卻后得到紅土鎳礦氧化球團(tuán)，其抗壓強(qiáng)度為3207.3N/個(gè)。

實(shí)施例3

將紅土鎳礦在120℃的溫度下干燥至含水率為12％，紅土鎳礦的主要成分為：TFe 42.37％、FeO 1.06％、Ni 1.38％、CaO 1.26％、MgO 6.76％、SiO₂ 20.47％、Al₂O₃ 3.25％、S痕跡、P 0.004。然后對(duì)干燥紅土鎳礦進(jìn)行破碎篩選，篩選出粒徑為3mm以下的塊狀紅土鎳礦。將塊狀紅土鎳礦、水、石灰石按79：13：8的質(zhì)量配比混勻。混合原料在對(duì)輥壓球機(jī)上壓制成型，壓力為10MPa。得到成型料的形狀尺寸為a：b：h＝20mm：20mm：10mm。然后對(duì)成型料進(jìn)行氧化焙燒。第一段溫度為150℃，時(shí)間為10min，第二段溫度為800℃，時(shí)間為10min，第三段溫度為1285℃，時(shí)間為30min。焙燒完畢后，經(jīng)冷卻后得到紅土鎳礦氧化球團(tuán)，其抗壓強(qiáng)度為3815.6N/個(gè)。

實(shí)施例4

將紅土鎳礦在200℃的溫度下干燥至含水率為10％，紅土鎳礦的主要成分為：TFe 20.62％、FeO 0.73％、Ni 1.45％、CaO 1.29％、MgO 10.64％、SiO₂ 35.86％、Al₂O₃ 3.01％、S痕跡、P 0.004。然后對(duì)干燥紅土鎳礦進(jìn)行破碎篩選，篩選出粒徑為3mm以下的塊狀紅土鎳礦。將塊狀紅土鎳礦、水、石灰石按60：9：26的質(zhì)量配比混勻。混合原料在對(duì)輥壓球機(jī)上壓制成型，壓力為5MPa。得到成型料的形狀尺寸為a：b：h＝15mm：20mm：15mm。然后對(duì)成型料進(jìn)行氧化焙燒。第一段溫度為200℃，時(shí)間為15min，第二段溫度為1000℃，時(shí)間為20min，第三段溫度為1250℃，時(shí)間為30min。焙燒完畢后，經(jīng)冷卻后得到紅土鎳礦氧化球團(tuán)，其抗壓強(qiáng)度為2956.9N/個(gè)。

實(shí)施例5

將紅土鎳礦在100℃的溫度下干燥至含水率為15％，紅土鎳礦的主要成分為：TFe 35.64％、FeO 0.89％、Ni 1.52％、CaO 1.32％、MgO 8.75％、SiO₂ 25.98％、Al₂O₃2.95％、S痕跡、P 0.004。然后對(duì)干燥紅土鎳礦進(jìn)行破碎篩選，篩選出粒徑為3mm以下的塊狀紅土鎳礦。將塊狀紅土鎳礦、水、石灰石按84：16：4的質(zhì)量配比混勻。混合原料在對(duì)輥壓球機(jī)上壓制成型，壓力為8MPa。得到成型料的形狀尺寸為a：b：h＝25mm：20mm：5mm。然后對(duì)成型料進(jìn)行氧化焙燒。第一段溫度為105℃，時(shí)間為12min，第二段溫度為650℃，時(shí)間為30min，第三段溫度為1300℃，時(shí)間為10min。焙燒完畢后，經(jīng)冷卻后得到紅土鎳礦氧化球團(tuán)，其抗壓強(qiáng)度為3167.3N/個(gè)。

上述實(shí)施例中的分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。