[发明专利]一种采用湿球入炉低温还原方式冶炼红土镍矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于镍铁生产领域，涉及一种采用湿球入炉低温还原方式冶炼红土镍矿的方法。

背景技术

红土镍矿的加工冶炼方法通常为三种，即火法工艺、湿法工艺和火湿法结合工艺。而火法工艺中又分为电炉冶炼、高炉冶炼和竖炉冶炼。其中竖炉熔炼生产镍铁其优点是投资小、能耗较低，适合生产规模小、电力供应困难以及氧化镍矿含镍低的地区。但传统的竖炉法生产镍铁，镍的还原度低，环境污染严重。镍回还原度低的原因通常是因为还原区温度过高，还原时间过长，熔炼过程中大量氧化铁被还原，是造成镍铁中镍含量低的主要原因。环境污染严重时因为在常规竖炉熔炼生产镍铁的过程中，为保证竖炉的透气性，而采用烧结后的球团入炉，这样不但是加大了球团烧结成本，还会产生大量的烟尘，直接穿过料层排出炉外，严重污染了环境。

发明内容

本发明目的是为了解决传统竖炉冶炼红土镍矿过程中镍的还原度低、坏境污染重的问题。

一种采用湿球入炉低温还原方式冶炼红土镍矿的方法，其特征是采用负压操作、湿球入炉、降低还原区反应温度的方式冶炼镍铁，具体步骤是：

1、将红土镍矿破碎至成10mm以下，先加入适量生石灰使其原矿水分降到20～25％之间，然后再选取脱水后的红土镍矿为原料，加入0.04～0.05％的市售烧结剂和1-5％的粘结剂，经过对辊压球机压成60mm左右的椭圆形球团矿，不经烧结，直接入炉，球团矿强度为3kg～10kg/cm²。

2、将球团矿∶燃料∶熔剂∶木块按1∶0.2～0.28∶0.17～0.22∶0.1比例投入富氧节能竖炉进行低温冶炼，冶炼时间180min～300min，冶炼温度1260℃～1380℃，得到含镍大于13％粗镍生铁，整个冶炼过程炉内均采用负压操作，负压值在9.5～9.0Mpa。

所述红土镍矿中镍含量在1.52％～3.16％，铁含量9.58％～39.58。粗镍生铁中：镍含量在13％～20wt％的Ni，铁含量在75％～82wt％。

不经烧结，不单是节约了烧结能源，更重要的是湿球在布料区内起到了过滤烟尘的作用，大量烟尘在经过布料区时为湿球加热过程所产生的蒸汽所吸收，从而降低了烟气中的烟尘含量，球团也在这一阶段得到了烧结烘干。

低温冶炼，是使得镍矿中的镍在还原区内先行得到还原，此时的冶炼温度又不足以让镍矿中的铁充分还原就已经经过了还原区到了熔渣区。这就使得镍矿中的铁多数都被带到熔渣中，使得已经还原的镍铁中的铁含量大为降低，镍含量的比例从而大幅提高。

本发明的核心原理是利用镍优于铁还原的机理，在较低的还原温度计合理的还原时间内还原出绝大多数的Ni和部分Fe，从而达到提高产品中镍的含量的目的。冶炼过程的主要还原反应为：

NiO+C→Ni+CO↑T＝420℃    (1)

FeO+C→Fe+CO↑T＝650℃    (2)

Cr₂O₃+C→Cr+CO↑          (3)

SiO₂+C→Si+CO↑           (4)

由公式(1)、(2)可以看出Ni比Fe容易还原。

因为是湿球入炉，球团强度较低，如果炉料加入量过多，球团容易粉化。为保证炉况的顺行，就必须对炉料中熔剂和镍矿原料的加入比例和加入量实施严格的监控。因此本发明采用了基于PLC控制的原料熔剂配料和上料的自动控制系统。

原料熔剂配料自动控制系统由检测单元、工控机、PLC控制单元、执行机构部分四部分组成，内容包括1)红土镍矿成分、熔剂成分检测和冶炼前的即时在线分析；2)熔剂配比计算及自动配料过程；3)熔剂配比计算的自我完善功能三个部分

具体控制步骤为：

(1)、利用X荧光光谱仪在线检测料仓内的原料和熔剂的成分，并送到PLC控制器，PLC又将这些检测值通过以太网传送到工控机；

(2)、利用在工控机里存储有根据工艺理论和经验编写的工程应用程序，根据采集到的原料和溶剂成分值预算出原料和溶剂的配比和出渣的成分值；

(3)、将预计算出的配比传给PLC控制器，同时工控机里将此化验成分值和预计算的配比值及出渣的成分值形成一个关系表，便将其存储在数据库里；

(4)、PLC控制器收到预计算的配比值后，将适时的控制相应的电动阀动作，按预计算好的配比配料，同时PLC控制器将对加入的料自动定义批次号进行跟踪；