[发明专利]红土镍矿在回转窑中直接还原粒镍铁的方法

说明书

技术领域：

本发明属于有色金属冶金领域，特别涉及一种红土镍矿直接还原粒镍铁的方法。

背景技术：

随着社会的发展，科技的进步，不锈钢在世界上已得到广泛应用，传统的镍金属主要从硫化镍矿中提取，但其资源已不能满足社会的需要，迫使人们对占地球镍资源约80％的红土镍矿中提取金属镍。

目前世界上红土镍矿中提取金属镍的工艺有三种。即：火法工艺、湿法工艺、火湿法结合工艺。其中火法工艺主要为鼓风炉和回转窑-电炉熔炼。炉外还原冶炼镍铁工艺，不仅要求红土镍矿的品位要高，而且需要消耗大量的能源，对原料的硅镁比例也有要求。湿法工艺，即硫酸加压浸出法，虽然目前已实现工业化生产，但由于其采用高压条件操作，对设备、规模、投资、操作控制及矿石品位、氧化镁等有较高的要求，尤其在硫酸价格昂贵的今天，用酸浸法提取金属镍，不仅成本高，而且产生大量废液，可对环境造成严重污染。火湿法结合工艺，主要是原矿还原焙烧—氨浸工艺，处理低品位红土镍矿，但回收率低、成本高，已属淘汰工艺。上述工艺设备不仅投资大、能耗多，而且其生产出的镍铁品位也较低。目前国内有部分地区利用高炉冶炼镍铁合金，同样存在投资大、加工成本高的缺点，并且还严重地污染了环境。

在先申请(专利公开号：200710034750.0)的中南大学发明的红土镍矿熔融还原制取镍铁合金工艺，首先将红土镍矿中的氧化镍和赤铁矿预还原转化为金属镍和金属铁或四氧化三铁，然后利用湿式磁选，使镍铁大幅度富集的同时，脉石及硫、磷等有害元素被脱除，最后将预还原得到的镍铁精矿进行熔融还原制备镍铁合金。其生产步骤为：预还原——磁选——熔融还原工艺生产，其工艺较复杂，加工成本较高，冶炼镍铁合金的能耗高，而且炼出的镍品位不高，经济效益较低，特别是红土镍矿入回转窑还原前，粉状物还得干燥粉磨，再压球烘干，投资设备大。

在先申请(专利申请号：200610163831.6)的昆明贵金属研究所发明的不同类型红土镍矿的还原——磨处理方法，其生产步骤是：将红土镍矿破磨，加入炭质原料、复合添加剂混磨，用球蛋成型机制成球团，然后干燥，采用回转窑还原焙烧后，进行粗破，然后进行湿法球磨后，采用摇床进行重选，重选获得的镍铁精矿采用3000-5000高斯的磁选机进行选别，便得到高品位的镍铁混合精矿。这种方法选出的镍铁精矿中镍品位虽然较高，但不是粒镍铁合金，其加工工艺较复杂、成本较高，不能直接进电炉冶炼不锈钢。红土镍矿还原仍然需要干燥，粉磨到120目占90％，再造球烘干，设备投资仍然很大。

上述发明都有着不同的创造发明特点，但是红土镍矿入回转窑前，加工工艺复杂，需先破碎、混磨、制球团，经干燥处理后才送入回转窑中还原，其设备较复杂，生产成本较高，尤其是制压成的球团，在窑内不断的翻滚跌落摩擦形成的矿粉和煤灰在受到炉气的氧化作用下，使部分还原的红土镍矿粉生成(FeO)与煤灰中的(SiO₂)形成低熔点的硅酸铁，产生高粘度液相粘窑、形成窑皮长厚结圈，影响正常生产。另外，上述发明中使用的纳盐添加剂，在回转窑还原条件下易被还原呈蒸气逸出料层，到低温区冷凝沉积，与窑衬形成低熔点硅酸盐粘窑、形成窑皮长厚结圈。再则上述发明，红土镍矿在回转窑中还原焙烧，经粉磨、磁选出的是镍铁精矿粉而不是粒镍铁合金，不能直接进入电炉冶炼不锈钢，还需要经过熔炉熔分才能冶炼成镍铁合金。

发明内容：

本发明的目的是提供一种红土镍矿在回转窑中直接还原粒镍铁的方法，它弥补了目前在回转窑中红土镍矿还原、冷却、球磨、磁选镍铁精矿粉工艺上的缺陷，可得到含镍品位高的镍铁合金颗粒，取代熔炉冶炼镍铁合金技术。

本发明是一种红土镍矿在回转窑中生产粒镍铁的方法，按以下步骤完成：首先在含吸附水的红土镍矿中加入干燥剂，搅拌混合均匀，使红土镍矿脱水干燥；然后把上述混合料破碎，加入还原剂和粒镍铁聚集剂，混合均匀；再将上述混合均匀的料直接送入回转窑中进行还原焙烧；还原焙烧后料从炉内排出，经过水淬冷却、破碎、球磨，然后用磁选机磁选，便可得到高品位的粒镍铁合金。

本发明节省了烘干红土镍矿的设备、粉磨设备、压球设备和干燥球团的设备，在同等生产规模下，项目建设投资与现有相关工艺投资相比，不仅生产工艺减少，环境污染也减少，从而使本发明生产工艺生产出的镍铁成本大幅度降低，同时解决了回转窑久难克服的窑中结圈，影响正常生产的难题。