[发明专利]一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于资源利用领域，涉及一种从低镍高铁红土镍矿中，通过直接还原分别回收镍铁粉和直接还原铁粉的工艺方法。该工艺主要是以煤为还原剂，并向低镍高铁红土镍矿中加入添加剂，然后采用选择性还原焙烧－磁选回收镍铁粉，尾矿再用直接还原焙烧回收直接还原铁粉的工艺方法。

技术背景

我国正处于工业化阶段，随着经济发展的加速，对镍的需求也日益增长。从2005年开始中国已取代日本成为世界上镍消费量最大的国家。目前世界65%的镍用于生产不锈钢。随着不锈钢业的快速发展，世界上对镍的需求也不断增加，出现了供不应求的状况。目前可供人类开发利用的镍资源只限于陆地的硫化镍矿和以红土镍矿为主的氧化镍矿两种，其中硫化矿约占30%，红土镍矿约占70%。硫化镍矿由于其易于开采和利用，已经被大量开发，资源越来越少。这使得开发利用红土镍矿的任务越来越紧迫。红土镍矿具有矿产资源丰富、可露天开采、勘察和采矿成本低等优势。这些优势使红土镍矿具有更加广阔的开发利用前景。但由于红土镍矿中矿物组成复杂多变，用一般的选矿方法回收其中的镍比较困难，回收铁更困难。目前红土镍矿的处理工艺主要分为火法处理和湿法处理两类，但这两类工艺都是针对高镍低铁的红土镍矿，一般要求红土镍矿中镍的品位大于2%，铁的品位低于20%，而对于低镍高铁的红土镍矿，即镍品位在1.5%～2.0%，铁品位在25%～35%之间的红土镍矿，没有找到有效的利用方法，目前基本是堆存或废弃，因此造成资源的浪费。

 

发明内容

本发明针对现有低镍高铁红土镍矿中铁和镍不能同时回收的问题，采用煤为还原剂，通过加入添加剂进行还原焙烧，焙烧后产物经磁选分别回收其中的铁和镍，并得到镍铁粉和直接还原铁粉两种产品，从而达到简化工艺流程、节省投资、实现资源的综合利用的目的。

一种从低镍高铁红土镍矿中分别回收镍和铁的工艺方法，分为回收镍和回收铁两步。

首先，以煤为还原剂，加入适量添加剂对低镍高铁红土镍矿进行还原焙烧，使其中的镍还原为金属镍，并在该过程中通过控制工艺条件抑制铁的还原，使其大部分仍然以铁的氧化物的形式存在。焙烧后的红土镍矿经过磨矿和弱磁选，镍和部分金属铁进入到精矿，得到高品位的镍铁粉，余下的磁选尾矿由于仍然含有大量铁的氧化物，需在第二步中压球焙烧继续回收铁。第一步中得到的镍铁粉产品中镍的品位高于10%，最高可以达到12%以上，镍的回收率大于80%。

第二步是从第一步磁选尾矿中回收铁。在尾矿中添加煤和粘结剂混匀，混合物压成球后再进行还原焙烧，其中铁的氧化物被还原为金属铁，然后再通过磨矿、弱磁选的方式回收金属铁，就可以得到品位大于90%的直接还原铁粉，且铁对尾矿的回收率可以达到80%以上。

实施该方法的具体步骤和条件为：第一步，将低镍高铁红土镍矿破碎到100%－2mm，加入还原剂煤和添加剂（所用添加剂为氢氧化钠和氯化钙的混合物，比例为1:0.5），不同矿石的煤和添加剂用量有所不同，煤用量一般为红土镍矿质量5%~15%，添加剂用量一般为红土镍矿质量的8%～20%左右。以上成分混合均匀后，在1100℃～1150℃条件下焙烧40～80min左右，具体时间根据矿石的性质不同而有所不同；在添加剂和还原剂的共同作用下，红土镍矿中的镍氧化物和少部分铁氧化物被还原为单质状态的金属镍和铁，并通过抑制铁氧化物的还原，使大部分铁仍然以氧化物的形式存在。焙烧产品经过自然冷却后在球磨机中进行磨矿，磨矿质量浓度60%左右，磨矿产品粒度98%－0.074mm；磨矿产品在磁场强度1.8~2.0kGs条件下磁选得到镍品位在10%以上的镍铁粉和铁含量在30%～40%的磁选尾矿。第二步，对铁品位在30%～40%的磁选尾矿添加还原剂和粘结剂压成球，磁选尾矿和还原剂以及粘结剂混匀压球进行直接还原焙烧，焙烧的温度在1150～1200℃，时间为40～60分钟。还原剂煤的用量范围为磁选尾矿质量的10%~25%，具体用量根据原矿性质及磁选尾矿性质决定；所用的粘结剂由膨润土和生石灰按质量比3:1混合制成，粘结剂用量范围为磁选尾矿质量的5%~10%。焙烧后的产品，在质量浓度60%的条件下磨细到90%－0.074mm，经弱磁选可以得到铁品位大于90%的直接还原铁粉，其中铁相对于磁选尾矿的回收率在80%以上。

利用本发明的工艺方法，可有效从低镍高铁红土镍矿中回收镍和铁，镍的回收率可以达到80%以上，铁的总回收率也在80%以上，从而实现了低镍高铁红土镍矿中镍和铁的分别回收。