一种红土镍矿悬浮焙烧-熔炼的综合利用方法技术

一种红土镍矿悬浮焙烧

【技术实现步骤摘要】
一种红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法


[0001]本专利技术属于矿业、冶金工程
，具体涉及一种红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法。

技术介绍

[0002]镍具有优异的耐腐蚀性、可加工性强，因此成为不锈钢中的关键合金元素。不锈钢制造消耗了全球生产的近三分之二的镍，而剩余的镍用于生产高温合金、有色合金、铜合金、电镀和电池，是当今世界工业发展不可替代的金属。全球陆地可开采的品位高于0.5％的镍矿规模总量约3亿吨，其中主要分为硫化镍和红土镍矿，红土镍矿占比较高，约70％。由于近些年原料需求激增，高品位硫化镍矿被过度开采，陆续枯竭。红土镍矿正逐渐成为镍的重要提取来源。目前，对于红土镍矿的处理主要可分为湿法处理工艺和火法处理工艺，由于在湿法处理过程中常需要添加大量的酸、碱等作为浸出剂，会带来严重的环境污染，随着环保政策的日趋严厉，带来了严重的经济压力，且存在着浸出周期长，效益低等问题，因此火法处理红土镍矿逐渐受到重视。
[0003]一般火法处理工艺主要包括回转窑
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电炉法、高炉熔炼镍铁法、添加剂强化还原
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磁选法等，目前应用较广泛的是回转窑
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电炉法，但由于在回转窑焙烧过程中始终存在着受热不均匀、反应不充分的现象，导致能耗高，工艺不完善、环境污染严重等问题迫且需要解决，因此专利技术一种低成本、高效减排的处理红土镍矿方法，是目前研究工作的重点。
[0004]专利201711237484.1涉及一种红土镍矿的煤基竖炉直接还原工艺，通过将红土镍矿矿粉、煤粉、粘结剂和脱硫剂混匀压块，与还原剂混合后投入煤基竖炉中，经过预热、还原、冷却三阶段后排出炉外，经过磁选后得到镍铁。该工艺由于采用竖炉直接还原，还原度相对较高，具有可规模化生产、工艺成熟的优点，但是由于需要将镍矿、煤粉、粘结剂等混匀压块，其存在传热效果性差，工艺复杂，成本过高的缺点，同时由于其采用煤基还原，煤中的硫会对还原过程产生影响，降低还原率，并引起污染。专利202010581483.4涉及一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼红土镍矿的方法，该方法首先将红土镍矿在干燥窑中初步干燥，随后在回转窑中进行预还原，与石灰等搭配后通过HIsmelt熔融炉的矿枪喷吹入炉，最后得到粗镍铁合金。但在回转窑进行预还原过程中，矿石常面临受热不均，预还原程度不够的问题，同时HIsmelt炉操作复杂，并需要石灰、煤粉等添加剂加入，污染严重且能耗较大，在实际生产中面临着成本和环境的双重挑战。因此，针对当前选冶工艺所存在的种种问题，开发一种环保、成本低、处理能力强的红土镍矿综合利用方法很有必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法，该方法通过“破碎磨矿
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加热分解
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蓄热还原
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熔炼”悬浮焙烧
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熔炼技术对红土镍矿进行综合回收利用。即首先对红土镍矿在立式粉磨机中进行破碎磨矿，通过加热分解过程中收集回收的气体将破碎后的红土镍矿矿粉进行预热，脱水干燥，随后在悬浮状态下加热分解除杂，脱去结晶水，羟
基等杂质，生成相对单一氧化物，利用矿物自身蓄热在悬浮状态下发生还原反应生成镍铁单质，矿相转化完成后送入熔炼炉中，回收得到镍铁。
[0006]本专利技术的一种红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法，具体步骤如下：
[0007]S1：破碎磨矿：
[0008]将红土镍矿破碎至矿物粒度
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2mm以下，并采用后续红土镍矿粉在加热分解过程中的循环气对破碎后的红土镍矿矿粉预热，预热温度为100～300℃，停留时间10～20s，使红土镍矿矿粉干燥脱水，得到预热后的红土镍矿；其发生主要反应如下：
[0009](Ni,Mg)O
·
SiO2·
H2O＝(Ni,Mg)O
·
SiO2+H2O(g)；
[0010]S2：加热分解：
[0011]将预热后的红土镍矿送入悬浮焙烧炉，向设置在悬浮焙烧炉底部的燃烧站中通入空气和煤气，进行燃烧，形成高温气体，使红土镍矿矿粉处于悬浮状态；控制焙烧温度为1000～1200℃，焙烧时间5～20s，使红土镍矿脱去结晶水、羟基等杂质，得到加热除杂后的物料；
[0012]进一步的，所述的S2中，悬浮焙烧炉中加热过程产生的气体给入破碎装置中将矿粉带入预热器预热。
[0013]在悬浮焙烧炉内红土镍矿中的原料和脱水后的产物可能涉及的主要反应为：
[0014](Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)
→
(Mg,Fe,Ni)SiO3+(Mg,Fe,Ni)2SiO4+2H2O
[0015]Ni3Mg3Si2O5OH(s)
→
3NiO(s)+3MgO(s)+4SiO4+4H2O(g)
[0016](Ni,Mg)O
·
SiO2→
NiO+MgO+SiO2[0017]S3：蓄热还原：
[0018]将经过加热除杂后的物料给入还原焙烧器中，还原焙烧器底部通入氮气和煤气混合气体，利用加热阶段矿物本身蓄热，在悬浮状态下发生还原反应，控制还原焙烧器中温度为800～1100℃，焙烧时间20～60min，得到还原后的物料；可能涉及到的主要化学反应方程式为：
[0019]NiO+CO＝Ni+CO2[0020]CoO+CO＝Co+CO2[0021]3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2[0022]Fe3O4+CO＝3FeO+CO2[0023]Fe3O4+4CO＝3Fe+4CO2[0024]FeO+CO＝Fe+CO2[0025]进一步的，所述的S3中，在还原焙烧器的还原过程中产生的气体作为加热气体给入到悬浮焙烧炉中。
[0026]S4：熔炼：
[0027]将还原后的物料给入至熔炼炉中升温熔炼，熔炼温度1300～1600℃，时间30～50min，熔炼生成的铁水与炉渣分别从铁水口和炉渣口排出。
[0028]所述的熔炼炉优选为电炉。
[0029]进一步的，熔炼炉熔炼过程中产生的气体作为加热气体给入悬浮焙烧炉中。
[0030]所述的S1中，红土镍矿的给料粒度不大于30mm。
[0031]所述的S2中，所述的煤气选自焦炉煤气、高炉煤气、天然气裂解制气、煤制气中的
一种。
[0032]所述步骤2中向燃烧站通入的空气和煤气中，煤气体积浓度为10％～30％。
[0033]所述的S3中，所述的煤气选自焦炉煤气、高炉煤气、天然气裂解制气、煤制气中的一种。
[0034]所述的S3中，蓄热还原阶段，煤气的通入量按煤气中还原气体总体积与还原焙烧器中红土镍矿矿粉的质量比在0.2～0.6m3/kg，镍铁金属化率达到60～95％。
[0035]所述红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法中，镍回收率＞95％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法，其特征在于，包括破碎磨矿、加热分解、蓄热还原和熔炼过程，具体为：将红土镍矿破碎、预热，然后在悬浮焙烧炉内进行加热分解，再进入还原焙烧器，利用加热阶段矿物本身蓄热，在悬浮状态下发生还原反应，最后将还原后的物料给入至熔炼炉中进行熔炼，生成的铁水与炉渣。2.根据权利要求1所述的红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法，其特征在于，破碎磨矿的具体工艺为：将红土镍矿破碎至矿物粒度
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2mm以下，并采用后续红土镍矿粉在加热分解过程中的循环气对破碎后的红土镍矿矿粉预热，预热温度为100～300℃，停留时间10～20s，使红土镍矿矿粉干燥脱水，得到预热后的红土镍矿。3.根据权利要求1所述的红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法，其特征在于，加热分解的具体工艺为：将预热后的红土镍矿送入悬浮焙烧炉，向设置在悬浮焙烧炉底部的燃烧站中通入空气和煤气，进行燃烧，形成高温气体，使红土镍矿矿粉处于悬浮状态；控制焙烧温度为1000～1200℃，焙烧时间5～20s，使红土镍矿脱去结晶水、羟基等杂质，得到加热除杂后的物料。4.根据权利要求3所述的红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法，其特征在于，悬浮焙烧炉中加热过程产生的气体给入破碎装置中将矿粉带入预热器预热。5.根据权利要求1所述的红土镍矿悬浮焙烧
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熔炼的综合利用方法，其特征在于，所述的蓄热还原的具体工艺为：将经过加热除杂后的物料给入还原焙烧器中，还原焙烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳军，王明星，韩跃新，孙雪松，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：