[发明专利]一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及镍铁合金冶炼技术领域，特别是提供了一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法。采用火法冶炼的方法对红土氧化镍矿中镍和铁进行综合提取，特别是涉及采用转底炉，以红土氧化镍矿、熔剂与煤粉制成的复合含碳球团为原料，经高温还原并熔融，液态镍铁在粘性渣中聚并成小颗粒，然后急冷并破碎，经过磁选后得到含硫较高的粗制镍铁合金，随后在电炉或感应熔炼炉中熔化并精炼脱硫，浇铸成合金锭，作为冶炼不锈钢的原料。

背景技术

红土氧化镍矿因含镍品位低而未得到广泛的利用。随着镍需求的增加和镍资源的越来越匮乏，对红土氧化镍矿的利用受到高度重视。红土氧化镍矿的利用分为湿法和火法，以往的红土氧化镍矿火法冶炼工艺中，主要有小高炉冶炼工艺，以日本、乌克兰为代表的回转窑—矿热电弧炉冶炼法，以南非为代表的直流电弧炉工艺。

小高炉冶炼工艺首先将红土氧化镍矿进行烧结，然后将烧结矿加入高炉，以焦炭作为还原剂，冶炼温度1700℃，渣量大，能耗高。

回转窑法首先将混合均匀的矿煤粉加入回转窑中焙烧脱水，其中的铁和镍被还原并形成了温度为600～700℃的含镍渣；然后含镍渣在隔热、密封的状态下被送入矿热炉内，通过电弧冶炼，分离出粗制的镍铁和电炉渣，同时产生含CO75％的还原性气体，这种气体经过净化以后返回到回转窑中作为燃料进行燃烧，提供回转窑所需要的热能，尘灰返到矿热炉继续参与冶炼。从矿热炉中得到的镍铁含硫、硅、碳、磷等杂质高，还不适用于冶炼高级不锈钢。这些粗制的镍铁还需要进行精炼以后才能作为成品出厂。回转窑法存在窑内结圈的难题，一直以来都难以得到彻底解决，且矿热炉渣量大、耗电高。

直流电弧炉法的流程是：矿石经过干燥和流化床焙烧后，将温度为800～850℃的焙砂加入直流电弧炉，在1650℃下熔炼，产生的液态镍铁，可直接输送到邻近的不锈钢厂，生产不锈钢；或再经精炼、制粒，以粒状镍铁产品上市销售。可直接利用细粒矿石，传热好，气氛容易控制。但是流化床内易粘结，炉内冶炼操作温度高，同样具有大渣量、电耗高的缺点。

转底炉早在20世纪70年代就开始在直接还原炼铁领域得到应用，经过三十多年的发展已经成为成熟技术。申请号为200610163834.X的专利即公示了一种利用转底炉冶炼镍铁的方法，其过程为将红土镍矿粉与煤粉混合制成含碳球团，进入转底炉在950～1300℃温度下进行预还原，然后将预还原球团装入电炉进行熔分。该方法并未明显改善以往工艺渣量大、电耗高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从红土氧化镍矿冶炼镍铁合金的方法，使红土氧化镍矿中的铁氧化物和镍氧化物在转底炉还原段被有效地还原，克服上述方法渣量大、能耗高的缺点而提供的一种冶炼镍铁的新工艺，特别是将转底炉应用于处理红土氧化镍矿，最终得到镍铁合金，作为冶炼不锈钢的原料。该工艺路线以煤、燃气或重油为燃料，以煤粉为还原剂，克服了回转窑结圈的技术难题。转底炉冶炼镍铁由于在转底炉内经历了先还原后高温熔融聚并的过程，因此可以采用磁选的方法先将大部分废渣去除，而将磁性物质加入电炉进行熔化和精炼。

本发明是从红土氧化镍矿冶炼得到镍铁合金的一种工艺，工艺步骤如下：

a、将红土氧化镍矿粉、煤粉、熔剂和粘结剂按配比加入混合机混匀，用压球机生产出含碳球团，经干燥机干燥后铺到转底炉炉缸中，装含碳球团的炉缸在环形炉膛旋转一周，依次经过加热段、还原段、熔融段和冷却段，还原含镍和铁的矿物，形成含有过剩的自由碳的预还原镍铁，并在熔融状态下聚集长大为嵌布于渣中、具有可磁选性的粒状镍铁，在后序的步骤b中可实现富金属相和渣相之间的良好分离。所说的粒状镍铁其粒度在0.5-5mm范围。

b、将经历还原、熔融的含碳球团在冷却后由螺旋出料机排出转底炉，经冷却机冷却，再经破碎机破碎，然后用磁选机将富金属相的磁性物质磁选出来，去除70％～80重量％渣相，在后序的步骤c中可大大地节省能量消耗。

c、所得到的富金属相包含粒状镍铁和少部分渣相，于熔炼炉中进行终还原、熔化，进一步分离渣铁，得到含硫较高的含镍铁水，所说的含镍铁水其镍含量为6～20重量％。

d、含硫较高的含镍铁水经脱硫处理后，浇铸成精制镍铁合金。

在步骤a采用转底炉9作为含碳球团还原熔融的工艺设备，在转底炉加热段温度控制在1000～1200℃，在还原段温度控制在1200～1350℃，在熔融段温度控制在1350～1500℃，冷却段将球团冷却到1100～1200℃。