[发明专利]从低品位红土镍矿富集镍精矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工选矿和冶金化工科学技术领域，特别涉及一种利用气固还原反应从低品位红土镍矿富集镍精矿的方法。

背景技术

红土镍矿作为全球主要的镍资源，虽然品位较低，但随着全球镍需求量不断增加，特别是硫化镍矿型镍资源储量的急剧下降，已成为全球镍行业重点瞄准开发的镍资源。由于红土镍矿品位较低，且镍以硅酸盐类的形式存在，采用传统的物理选矿方法难以富集，因此选择化学方法来处理红土镍矿，达到镍矿的富集。目前化学处理方法有：加压酸浸渍法、还原焙烧氨浸法、还原熔炼镍铁法、还原焙烧磁选法等。其中还原焙烧磁选法具有过程简单、设备无腐蚀及废水少等优点，近几年来发展非常迅速。

还原焙烧磁选法依据还原剂类型不同主要分为固体还原剂和气体还原剂，如中国专利（CN 104032058 A、CN 101586187A、CN 104087753A）等采用固体煤直接还原红土镍矿，中国专利（CN 103409629 A、CN103509936 A）等采用气体还原剂直接还原红土镍矿。由于固体直接还原红土镍矿所需还原剂通常为煤炭，煤炭作为一种成分、结构复杂的化石原料，且又含有环境污染的前驱物，如硫、汞、挥发物等，在红土镍矿还原焙烧过程中，固体碳还原焙烧技术存在操作温度高、能耗高、投资高、污染严重、产品中存在一定量的固体炭等不足。气体直接还原红土镍矿所需的还原剂是可直接来自工业生产过程副产物，如焦炉煤气、气化煤气、冶炼高炉气、天然气等，气体还原剂是一种非常洁净的化工原料，在红土镍矿还原焙烧过程中，气体还原焙烧具有温度适宜、投资低、污染低、操作简单、还原剂原料来源广泛等。

通常红土镍矿和还原剂直接发生还原反应，其选择性还原效果不明显，在红土镍矿中添加添加剂来改性选择还原性是一种最有效的方法。中国专利（CN 103526026 A）发明的一种用于红土镍矿直接还原的添加剂公开了一种用于红土镍矿直接还原的添加剂，指出添加剂是由NCS添加剂、硫酸钠、碳酸钙、磷酸钠、苏打粉、硼砂组成。中国专利（CN 103526046 A）发明的一种腐殖土型红土镍矿还原的添加剂，添加剂为NCS-2添加剂、草酸钠、硼酸钠、碳酸钙、硫酸钠。由上述可以看出，红土镍矿直接还原需要的添加剂为一混合物即为复合添加剂，复合添加剂的作用，许多人都进行了研究。文献（孙体昌等，红土镍矿选择性还原焙烧- 磁选制备镍铁产品的研究，中国矿业，2012，增刊）指出添加剂NCS和NCP混合物通过助熔作用产生选择还原镍、铁的影响。文献（李光辉，红土镍矿钠盐还原焙烧一磁选的机理，中国有色金属学报，2012，22（1））指出碱金属盐能催化金属氧化物的炭热还原，通过提高碳的反应活性，使金属氧化物的晶格点阵发生畸变以及使还原产物产生微孔、加速还原气体的内扩散。同时，碱金属氧化物可与SiO₂、A1₂O₃等酸性脉石成分发生反应，起到破坏矿石结构的作用。

不同红土镍矿直接还原装置对红土镍矿还原、运行成本、原料性质等要求是不同的。目前，红土镍矿还原装置主要有流化床（中国专利，CN 103421924 A）、竖炉（中国专利，CN 101603110 A）、回转炉（中国专利，CN 102094093 A）、隧道窑（中国专利，CN 103526046 A）等。这些装置在固体炭还原红土镍矿中各具有特色。

目前红土镍矿选择还原方法主要集中在碳基直接还原焙烧，但对气体直接还原红土镍矿才给予重视，特别是气体直接还原焙烧红土镍矿添加剂急需创新。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有强选择还原作用的利用气固还原反应从低品位红土镍矿富集镍精矿的方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种利用气固还原反应从低品位红土镍矿富集镍精矿的方法，包括步骤：

（1）将红土镍矿破碎后烘干、磨细，再进行预焙烧；

（2）将预焙烧的红土镍矿与作为添加剂的硫代硫酸盐均匀混合，添加剂加入量为红土镍矿重量的5～25%，加水捏合，挤压成柱状颗粒，进行干燥；

（3）将干燥后柱状颗粒放入固定床反应装置在惰性气体N₂气氛中加热升温至800～1200℃，然后通入含体积分数20～80%CO还原气体的混合气体，该混合气体由CO和N₂组成，混合气体空速为1000h^-1，还原焙烧时间为0.5～2h，最后含CO还原气体的混合气体切换成惰性气体N₂，使其降温到常温；