[发明专利]制备富镍合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及制备富镍合金的方法。

背景技术

镍具有抗氧化、抗腐蚀、耐高温、强度高等优点，在现代工业中有着广泛的用途，且主要用于不锈钢生产。世界的镍资源主要分为硫化镍矿和红土镍矿，目前，随着可利用硫化镍矿的日益枯竭，红土镍矿的经济开发成为了研究热点。目前，红土镍矿生产主要包括火法和湿法。其中火法生产镍工业应用最广泛的是回转窑-矿热炉工艺，该工艺使用煤作为还原剂，用回转窑对原料进行干燥及预处理，将得到的焙砂送入矿热炉进行还原熔炼。该工艺缺陷：一、存在严重的回转窑结圈现象，影响正常生产；二、整个熔炼工艺使用电能冶炼，电能耗费量大，能耗成本高；三、镍铁合金的镍品位一般在10-14％左右，最高不超过18％。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有镍富集度高、能耗低、成本低、操作环境友好、对电依存度低、适用广泛和工艺简单等优点的制备富镍合金的方法。

为此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备富镍合金的方法，该方法包括：

将红土镍矿、碳质还原剂、和石灰石制成球团，以便得到红土镍矿球团；

将所述红土镍矿球团在高温炉中进行还原焙烧，以便得到还原球团；

将所述还原球团热态送入燃气熔炼装置内在弱氧化气氛下进行熔炼处理，以便获得所述富镍合金。

利用该方法以低廉的煤经过制气技术转化后作为热能来源，无需采用昂贵的电能，因而减少了对电的依存度，大大节省了成本，适合在红土镍矿资源丰富、而电力资源不足的国家和地区投资建厂。同时，通过控制燃气熔炼装置内的弱氧化气氛，最后得到的富镍合金产品中镍品位在20％以上，镍回收率在92％以上，高镍品位的合金价值更大，相对的运输成本更低，因而该方法具有更广阔的市场空间。

另外，根据本发明上述实施例的制备富镍合金的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述弱氧化气氛中氧气含量为3-12体积％，所述弱氧化气氛由通过调节空气与燃气的比例实现。由此操作工艺简单，使得合金中产品镍的相对比例提高，从而得到镍品位20％以上的富镍产品。

在本发明的一些实施例中，所述还原球团中铁的金属化率为40-80重量％，该金属化率范围的选取与后续弱氧化气氛的控制范围相匹配，可得到本发明所述产品。若金属化率低于40％，会由于熔炼后的镍铁产品产量过低导致产品出炉困难；若金属化率过高则会出现以下不利结果：一方面，高金属化率的还原产品造成高能耗，另一方面，会导致产品中铁含量过高而降低合金的镍品位，从而不能得到镍品位20％以上的高镍产品，而基于镍铁合金的市场定价以镍点计价，所以合金中增加的铁量并未能增加产品售卖价值，且会造成运输成本的增加。

在本发明的一些实施例中，基于100重量份的红土镍矿，所述石灰石的用量为5-10重量份。在红土镍矿中，大部分镍赋存于蛇纹石[(Mg,Fe)₃Si₂O₅(OH)₄]内，而在加热过程中，蛇纹石会发生脱羟基反应而生成致密的镁橄榄石[(Mg,Fe)₂SiO₄]，镁橄榄石的生成致使赋存于其中Ni难以还原。而加入石灰石后，其分解产生的CaO优先与蛇纹石中SiO₂反应，抑制了稳定的橄榄石相生成，强化了还原效果。

在本发明的一些实施例中，在进行所述还原焙烧过程中，向所述高温炉中加入添加剂。由此在还原焙烧过程中向上述高温炉中加入添加剂有利于促进含铁、镍硅酸盐矿物分解，并有效降低矿物还原温度，进而降低能耗，减少成本。

在本发明的一些实施例中，基于100重量份的红土镍矿，所述添加剂的用量为1-2重量份。由此，采用1-2重量份的添加剂用于还原反应既能保证含铁、镍硅酸盐矿物分解并降低矿物还原温度，还能降低生产成本。

在本发明的一些实施例中，所述添加剂为碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和碱金属中的至少一种。由此采用的添加剂为碳酸盐、硫酸盐、硼酸盐和碱金属中的至少一种可以更加有效地促进含铁、镍硅酸盐矿物分解，并有效降低矿物还原温度，进而降低能耗，减少成本。

在本发明的一些实施例中，所述高温炉为转底炉、回转窑或者隧道窑，含碳球团在炉内被还原。