[发明专利]从红土镍矿中通过两步还原法回收镍铁精矿粉和铁粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从红土镍矿中通过直接还原分别回收镍铁精矿粉和还原铁粉的工艺方法。属于镍铁矿加工处理技术领域。该工艺以还原性气体为还原剂，采用选择性还原-磁选回收镍铁精矿粉，尾矿再用强还原气体制备直接还原铁粉的工艺方法。

技术背景

我国正处于工业化阶段，随着经济发展的加速，对镍的需求也日益增长。从2005年开始，我国已取代日本成为世界上镍消费量最大的国家。镍做为一种重要的战略金属，在特种钢、电镀、催化剂、石油化工等很多领域中有广泛的应用。全球陆地镍资源的主要有硫化镍矿和氧化镍矿，其中硫化镍矿占30%，却是世界60%镍的主要来源。随着硫化镍矿的枯竭，储量丰富的红土镍矿扮演越来越重要的角色。根据红土镍矿中不同Fe和MgO含量可以将红土镍矿分为三种：一种是褐铁矿型红土矿(Fe:15~32%或>32%，MgO<10%)；一种是镁质硅酸盐型红土矿(Fe<12%，MgO>25%)；还有一种Fe和MgO的含量是介于以上两者之间，称为中间型红土矿(Fe:12-15%，MgO:25~35%或10~25%)。褐铁矿型红土矿宜采用还原焙烧-氨浸、高压酸浸等湿法工艺处理；镁质硅酸盐型红土矿镍含量较高，采用湿法工艺时由于镁含量高酸耗大，适宜采用还原熔炼镍铁、还原熔炼镍锍等火法工艺处理；而对于中间型红土矿火法和湿法工艺都得到应用。

发明内容

本发明针对现有红土镍矿中铁和镍不能同时回收的问题，采用特定比例的还原性气体作为还原剂，对经过预处理的红土镍矿进行还原焙烧，焙烧后的产物经过多段磁选得到镍铁精矿粉和直接还原铁粉两种产品，从而达到简化工艺流程，节省投资，实现资源综合利用的目的。

一种从红土镍矿中分别回收镍铁合金和金属铁的工艺方法，分为预处理和还原处理两步。预处理指的是磨细、脱水及预氧化处理，还原处理又分为回收镍铁和回收铁两步。

一种从红土镍矿中通过两步还原法回收镍铁精矿粉和铁粉的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

a.         红土镍矿原矿的预处理：首先将原矿磨碎至100%粒度1mm以下，在100℃~150℃下等温干燥3h~5h脱去自由水，然后在700℃~800℃焙烧120min~180min。

b.        第一步还原处理：以CO和CO2混合气体为还原剂，体积比CO:CO₂＝(0.1~0.3):(0.9~0.7)；通入气体流量按理论需要的1.2~1.5倍通入；还原温度为600℃~800℃之间，还原时间为30min~180min；在还原剂的作用下，红土镍矿中的镍氧化物和少部分铁氧化物被还原为单质态的金属镍和金属铁；还原产品经过自然冷却至室温后进行球磨，磨矿质量浓度60%，磨矿产品粒度0.075mm以下占90%；然后在磁选时磁场强度为1.8~2.0kGs下磁选；磁选得到镍品位在5%以上的镍铁精矿粉；

c.         第二步还原处理：将磁选尾矿通入CO和CO₂的还原混合气体，体积比CO:CO₂＝(0.9~0.7):(0.1~0.3)；通入气体流量按理论需要的1.2~1.5倍通入；还原温度为800℃~1100℃之间，还原时间为30min~180min；还原产品经过自然冷却至室温后进行球磨，磨矿质量浓度60%，磨矿产品粒度0.075mm以下占90%；然后在磁选时磁场强度为1.8~2.0kGs下磁选；磁选得到铁品位在80%以上的还原铁粉和富含硅镁的废渣，其中铁的相对于磁选尾矿的回收率在75%以上。

与现有方法相比，本发明方法具有以下特点：①目前红土镍矿还没有非常有效的方法，其中的铁和镍都很难回收，采用本方法可以分别回收其中的镍和铁，并分别得到镍品位大于5%的镍铁精矿粉和铁品位大于80%的还原铁粉；②回收镍并抑制铁的还原主要依靠的还原气体中各气体的比例，本工艺采用CO和CO₂的混合气体为还原剂，可以选用天然气或冶金废气作为还原剂。③通过灼热的碳堆实现还原尾气的再利用，全流程工艺路线闭合，没有明显三废产生，环保无污染。④通过控制还原气体的比例，可以精细控制还原比例，以保证金属镍的还原，而不还原金属铁。能够实现红土镍矿中镍和铁的分别回收，并可以显著提高资源利用效率。⑤与火法工艺相比，如采用煤粉还原，该工艺无压球等前期步骤，提高生产效率。⑥与湿法工艺相比，该工艺流程短，通过设计合适反应器，生产可以连续进行，适合工业化大生产。

附图说明