[发明专利]镍矿石的熔炼还原方法

说明书

本发明涉及通过选用含碳物质作为燃料或还原剂在熔炼还原炉中直接熔炼还原镍矿石的方法。

诸如碎金属、铁合金、电解镍之类的材料先前曾被用于不锈钢制备方法的熔融精制过程中。这些材料在电炉或转炉中被熔化。以铬铁合金和镍铁合金状态存在、作为不锈钢主要组分的Cr和Ni被导入电炉或转化炉中。铬矿与镍矿需要预先在电炉中被还原以便制备铬铁合金和镍铁合金。由于还原铬矿和镍矿采用了昂贵的电能，所以，选用铬铁合金和镍铁合金作为原料不是一种经济实用的方法。在上述情况下，业已提出一种选用Cr矿作为Cr源以便经济实用地生产不锈钢、其中Cr矿在转炉或其它熔炼炉中被熔炼还原的方法。

另外，还有四种选用廉价Ni源材料的方法。在第一种方法中，熔融金属FeNi被直接用于电炉以便降低熔化FeNi的费用，该方法被披露于《钢铁》杂志[69（1983）7，p.59]。日本专利公开No.104153/83介绍了一种在转炉中熔炼还原镍冰铜的方法。第三种方法载于日本专利公开No.36613/85之中，其中加热并且预还原氧化镍与含碳物质的混合物，并且将经过预还原的材料置于转炉型反应器中被熔炼还原。第四种方法选用氧化镍（日本专利公开No.291911/86）。

然而，在上面所引用的先有技术中，Ni矿石不是在熔炼炉中被直接熔炼还原的。由于Ni矿中Ni含量较低-2-3%并且由于80%（重）的Ni矿转化为矿渣，所以在Ni矿的熔炼还原过程中产生大量矿渣。因此，如果想获得具有预定Ni浓度的熔融金属，就会产生大量矿渣，举例来说，为了获得含有8%（重）Ni的熔融金属，相对于每一吨熔融金属产生2至3吨矿渣。由于产生大量矿渣，从而出现下列严重问题。

（1）在熔炼还原步骤中易于通过氧与被导入熔炼还原炉、作为还原材料或热源的含碳物质反应而发生溢出。因此，难以实现稳定操作。

（2）由于出现溢出而使设备受到严重破坏;

（3）由于出现溢出使Ni的产率降低。

鉴于上述问题，在前面所引用的对比文献中，作为Ni源的Ni矿并非直接被加入熔炼还原炉中，所选用的是其中Ni百分含量通过某种预处理而得到增加的材料。

本发明的目的是提供一种尽管产生大量矿渣但是仍能进行稳定操作的Ni矿熔炼还原方法，以便克服诸如设备损坏与Ni产率下降之类由于溢出所出现的困难。

为了实现上述目的，本发明提供一种熔炼还原Ni矿的方法。该方法包括：

将Ni矿、含碳物质和助熔剂导入盛放熔融铁的转炉型熔炼还原炉内;以及

通过由顶吹氧喷枪吹氧并且通过使来自被设置在所述熔炼还原炉底的底吹风嘴的气流湍流进入所述的熔炼还原炉将所述熔炼还原炉内的后燃比（体积比）[（H₂O+CO₂）/（H₂+H₂O+CO+CO₂）]控制在0.3或更高的数值。

参照附图并且结合下文描述可以明了本发明的上述目的与其它目的及其优点。

图1为用于本发明方法的熔炼还原炉的垂直剖面图;

图2所示为本发明中后燃比与发生溢出频率之间关系的曲线图;

图3为本发明中相对于发生溢出与未发生溢出的情况下碳含量[C]与矿渣比重之间关系的曲线图;

图4为本发明实施例中工艺参数随时间变化的曲线图。

通常被用作Ni源材料的Ni矿石含有大约30%（重）Fe和Ni金属氧化物。Ni矿中含有2-3%（重）Ni。矿渣组分占除了Fe和Ni金属氧化物以外的Ni矿的70%（重）。熔炼还原炉中的熔融矿渣由Ni矿中的矿渣组分以及被包含在含碳物质、助熔剂等之中的矿渣组分组成。熔融矿渣的数量相当于大约90%（重）Ni矿。因此，为了获得含有大约8%Ni的熔融金属，相对于每吨熔融金属产生2至3吨矿渣。由于矿渣的体积密度依据其中所含的CO气或CO₂气约为0.5-1.5，所以矿渣的体积大于熔融金属的体积约20倍。当产生大量CO或CO₂时便会发生溢出现象，这样，由于因发生溢出现象而引起的操作中断、设备损坏以及熔融金属流出使操作无法稳定地进行并且使Ni产率下降。