[发明专利]一种高炉用红土镍矿烧结矿及制备工艺

说明书

本发明公开了一种高炉用红土镍矿烧结矿及制备工艺，它主要是将褐铁型红土镍矿与熔剂、燃料、返矿、辅料进行混合，再经制粒、烧结制得高炉用烧结矿；所得成品烧结矿中：TFe＝48％～55％；Cr₂O₃＝3.5％～6％；Ni＝0.8％～1.3％；Al₂O₃＝5％～6％；SiO₂＝5％～7％；MgO/Al₂O₃质量比0.4～0.6；二元碱度CaO/SiO₂质量比1.0～1.4；四元碱度(CaO+MgO)/(Al₂O₃+SiO₂)质量比0.8～1.2。本发明通过优化褐铁型红土镍矿的配矿，显著提高烧结矿的成品率、转鼓强度等生产质量指标及冶金性能，降低烧结过程的固体燃耗，并为高炉冶炼含镍铁水提供优质的炉料。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种高炉用红土镍矿烧结矿及制备工艺。

技术背景

镍作为一种重要的战略金属，因为其具有良好的延展性、较强的韧性、良好的高温性能和抗氧化抗腐蚀性能，已成为现代航空、国防等工业的关键材料。被广泛应用于不锈钢、合金钢、电镀材料、电池等多个领域。其中，不锈钢在镍的消费比例中占据主导地位，约占全球镍消费比例的68％。2019年我国不锈钢粗钢产量达到2940万吨，占全球不锈钢粗钢产量的56.3％，其中200系不锈钢产量达到1022万吨，占国内不锈钢总产量的34.8％。

红土镍矿具有储量丰富、开采难度小等优势，随着其处理工艺的不断进步，成为当前主要的镍生产原料。红土镍矿按其矿床剖面从地表往下分为褐铁型(Ni:0.8％～1.5％；TFe:40％～52％)、过渡型(Ni:1.5％～1.8％；TFe:25％～40％)和腐泥型(Ni:1.8％～3.0％；TFe:10％～25％)。在镍基不锈钢冶炼过程中，与电解镍为镍源相比，以镍铁为原料可以有效避免镍和铁分离后又高温融合而造成的能源浪费，在一定程度上更加合理和更具成本优势。红土镍矿的火法处理工艺凭借其流程短、原料适应范围广、工艺比较成熟等优势，已逐渐成为红土镍矿的主流生产工艺。

目前，世界上应用最广泛的红土镍矿冶炼工艺是回转窑-电炉工艺(RKEF)，该工艺主要用来处理腐泥土型红土镍矿和过渡层型红土镍矿，生产高镍铁产品(Ni＞8％)，进一步生产300系不锈钢。而褐铁型红土镍矿主要采用高炉冶炼含镍生铁，并进一步生产200系不锈钢。高炉法工艺技术成熟、投资成本低，且随着200系不锈钢需求不断增加，使得采用高炉冶炼低镍生铁在我国得到发展。

与常规高炉炼铁使用的高品位铁精矿不同，红土镍矿属于低品位复杂矿，且无选矿等预富集工序，铁品位较铁精矿低10％以上，因此在烧结-高炉冶炼工艺中存在许多难点。一方面红土镍矿原料含水量高(27％-45％)，导致烧结透气性差、能耗高、成品率低等不利影响；另一方面为增加成品率一般是通过增加配碳量来提高成品率，但同时也会造成烧结矿中FeO含量过高，还原性差的问题。低质量烧结矿进入高炉以后导致能耗高、渣量增大、并使高炉软熔带位置偏上，高炉上部炉料的透气性恶化，炉缸下部铁水温度下降，影响铁水的流动性造成渣铁分离困难等不良影响。

目前国内企业在红土镍矿的烧结生产过程中普遍存在烧结矿成品率低、返矿量高、转鼓强度低、粒级分布不理想等问题。此外，由于不同种类及不同地区的红土镍矿镍品位、铁品位等化学成分波动大，国内企业红土镍矿原料全部依赖进口，导致原料来源不稳定等因素显著提高了生产难度。

发明内容

针对红土镍矿烧结-高炉冶炼含镍铁水生产中存在的上述问题，本发明提供一种高炉用红土镍矿烧结矿及制备工艺，通过控制烧结矿中不同组分的含量，以实现提高烧结矿质量和冶金性能、为高炉提供优质炉料的目的。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：