[发明专利]一种用烟煤干燥还原低品位红土镍矿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用烟煤干燥还原低品位红土镍矿的方法，属有色金属领域。

背景技术

目前世界工业生产的镍，主要利用硫化镍矿资源，约占总产量的60-65％，其余来自氧化镍矿。然而随着硫化镍矿的日趋枯竭，从氧化镍矿生产镍的比例在迅速提高。尽管国内外都加大了对红土镍矿综合利用的研发力度，而且在实验室和产业化方面取得了可喜的成绩，例如古巴Moa Bay红土镍矿是利用高压酸浸法提取镍的好例子；国内拥有自主产权的“不同类型红土镍矿的还原-磨选处理方法”(申请号：200610163831.6)、“以红土镍矿为原料用隧道窑直接还原镍铁的方法”(申请号200710072147.1)、“一种红土镍矿的干燥还原方法”(申请号200910095198.5)等一批发明专利，也为红土镍矿的开发利用奠定了基础。红土镍矿矿石性质极其复杂，某些生产关键技术尚未得到解决，再加上湿法工艺存在设备投资大、设备要求高，对原矿品位和钙镁等杂质含量要求严格等缺点；火法工艺存在镍生铁含镍量低及生产成本高等缺点，致使红土镍矿大规模开发利用受到限制。

在红土镍矿湿法冶炼过程中，选择性还原焙烧是关键工序，焙烧过程中选择性的好坏直接决定镍、钴回收率的高低。在红土镍矿选择性还原焙烧过程中，煤和煤气均可作为还原剂。用煤气作还原剂有便于还原气氛的有效控制，但镍铁矿的还原焙烧气氛较弱。若用煤气作还原剂，在工业化生产上需建煤气站，增加了工程化的难度，尤其在高原地区是笔较大的投资。还原焙烧过程中高效、廉价、易储运还原剂的选择及工业化应用，成为红土镍矿冶炼，尤其地处高原的同类矿产开发的瓶颈技术，亟待解决。

发明内容

为克服现有技术难于处理低品位红土镍矿之不足，尤其是高原地区同类矿产的开发，本发明提供一种工艺简单、易实施的红土镍矿干燥还原预处理方法。本发明采用廉价、易得的烟煤作还原剂和热源，将经过筛分、破碎、制粒处理后适当粒度的低品位红土镍矿利用一段干燥加热、一段还原的二段窑选择性还原技术，克服了回转窑热效率低的缺点，实现高效选择性还原红土镍矿中镍、钴，提高了后续工序的金属回收率，并实现工业化应用。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

反应原理

C+CO₂→2CO

MeO+CO→Me+CO₂

(1)将低品位红土镍矿首先通过筛分，阻止原生粉矿影响破碎产能。

(2)工艺路线一：筛分后小于3mm的与收尘系统粉尘混合进行制粒后，皮带输送至圆盘给料机后，通过圆盘给料机定量送至回转窑进行还原焙烧。

工艺路线二：筛分后3mm～600mm的粒矿经三段一闭路破碎处理至小于15mm大于3mm，皮带输送至圆盘给料机后，通过圆盘给料机定量送至回转窑进行还原焙烧。

热态物料从还原窑头直接进入水淬槽，防止再次被氧化。

(3)还原焙烧采用连续式密闭一段干燥加热、一段还原的二段窑，用煤作热源和还原剂(加入率为10％)，作为还原剂的粒煤从两窑连接处通过溜槽计量加入；作为热源的粉煤通过粉煤燃烧器从还原窑头喷入。

(4)焙烧温度——工艺温度控制在700℃～800℃为佳

温度对焙烧的影响主要表现在是否充分还原、是否过还原和是否烧结这三个现象上。试验及实际生产表明，随着温度升高，焙砂氨浸结果出现了两个至高点，分别在700℃和900℃左右。通过物相研究得知，650℃浸出率低是由于还原不够充分所致。还原温度在950℃浸出率明显降低，不但与铁的过还原有关，而且与烧结现象有关。在800℃和900℃处虽然镍、钴的浸出率较高，但是浸出渣呈褐色，这一现象证明在此温度下铁过量地还原成可溶性铁。

故工艺温度不可过高，也不可过低，控制在700℃～800℃为佳。

(5)焙烧时间——烟煤作还原剂最佳焙烧时间为40-50min

焙烧时间从10min增加到20min，镍、钴的浸出率明显提高。焙烧时间超过30min，随着焙烧时间的增加，镍、钴浸出率逐渐降低，这主要是过还原导致。

从氨检浸出渣的表观现象来看，焙烧时间低于60min得到的氨检浸出渣呈黑色，而焙烧时间大于60min，随着时间增加，浸出渣颜色逐渐由褐色变为黄褐色。浸出渣的渣率逐渐增加。渣率增加主要是浮氏铁或金属铁溶解后，生成Fe(OH)₃的结果。

综上所述，烟煤作还原剂焙烧所需时间需要控制，最佳焙烧时间40-50min。使红土镍矿中镍、钴和铁的氧化物选择性还原为金属镍、钴和四氧化三铁，产出还原焙烧后的热状态物料，为后续工序提供优质原料。