[发明专利]一种使用红土镍矿冶炼镍铁的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及镍铁冶炼技术领域，具体涉及一种使用红土镍矿冶炼镍铁的生产工艺。

背景技术

按地质成因划分，镍矿资源主要分为两大类：硫化镍矿和红土镍矿。国内镍矿资源主要是硫化镍矿，红土镍矿极少。随着镍价的攀升和经济发展对金属镍的需求加大，原有硫化镍矿资源已远不能满足市场需求，我国开始从印度尼西亚、菲律宾等东南亚国家大量进口红土镍矿，截至2010年底我国累计进口镍矿（红土镍矿）2500万吨，近年来仍在以每年20%以上的速度增长。

目前，国内外红土镍矿的处理方法主要有火法和湿法两种冶炼工艺；其中火法冶炼因具有流程短，三废排放量少，工艺成熟等特点，已成为红土镍矿冶炼的主要工艺。我国镍铁火法冶炼的主要工艺有高炉工艺、电炉工艺、回转窑干燥预还原-电炉熔炼（RKEF）工艺、和回转窑直接还原镍铁工艺。

回转窑直接还原镍铁工艺，也称大江山法，是由日本大江山冶炼厂最先提出，也是目前世界上唯一采用回转窑直接还原红土镍矿的方法。日本大江山冶炼厂采用回转窑高温还原焙烧产出粒铁，经磁选、跳汰富集产出含镍大于20%的镍铁合金供生产不锈钢，被公认为目前最为经济的处理镍红土矿的方法。大江山法工艺流程为原矿经干燥、破碎、筛分处理后与熔剂、还原剂按比例混合制团，团矿经干燥和高温还原焙烧，生成镍铁合金，合金与渣混合物再经过水淬、破碎筛分、选矿等处理，得到海绵粒状镍铁产品。该工艺的最大优点是流程短，能耗低，生产成本低，原因是该工艺能耗只有还原焙烧一个工序，且回转窑焙烧过程可以使用廉价煤做燃料，大大降低了能源消耗。与回转窑预还原-电炉熔炼工艺相比，大江山法的吨矿能耗降低50%以上。但该工艺也存在不足，熔炼在半熔化条件下进行，使得生产条件非常苛刻，回转窑温度难于控制，生产过程中极易形成窑内结圈，限制了该工艺的推广应用。

目前存在许多基于回转窑直接还原生产镍铁方法，在生产过程的各个环节进行的工艺改进，但在实际应用方面仍然存在着诸多不足，限制了生产实践中的推广。这是因为目前主流使用的高镍红土矿品位一般在1.8-2.0%之间，产品品位在10-15%之间，而生产中金属镍的回收率是最重要的指标。由于在还原过程中物料并未完全熔化，以及还原剂与物料在回转窑内行进过程中的分布比例很难维持稳定等原因，回转窑直接还原工艺镍元素的回收率一般都在92%以下，尾渣中含镍量约0.2%；相比而言RKEF工艺可达到95%以上，生产过程控制理想时，尾渣可以达到0.1%以下。

为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种将RKEF和直接还原结合起来的镍铁冶炼工艺。

发明内容

本发明是为了解决现有红土镍矿冶炼镍铁存在的镍回收率低，而能耗相对较高的问题，而提供了一种使用红土镍矿冶炼镍铁的生产工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种使用红土镍矿冶炼镍铁的生产工艺，步骤为：

（1）将质量比为100:13-25:10-20的红土镍矿：添加剂：还原剂分别经干燥、破碎、筛选之后混合制得粒度为30-50mm的球料；

（2）将球料预热后送入1150-1250℃的回转窑进行高温还原焙烧4-8h，得到还原焙砂；

（3）将还原焙砂和熔炼助剂送入矿热炉，在1500-1650℃条件下熔炼2-3h，即得成品镍铁合金。

进一步地，所述的红土镍矿为镍含量在1.5-2.5%，铁含量在15-30%之间的红土镍矿。

步骤（1）所述的红土镍矿进行干燥、破碎后水分含量为10-15%，粒度≤5mm的量≥80%。

步骤（1）所述的添加剂由粘结剂、造渣剂、助溶剂组成，经干燥、破碎、筛选后水分≤10%，粒度≤5mm的量≥95；其中所述的粘结剂为膨润土，添加量为红土镍矿质量的3-5%，所述的助溶剂为石灰、或者石灰石，添加量为红土镍矿的5-10%，所述的助溶剂为氟化钠、氟化镁、或者萤石，添加量为红土镍矿的5-10%；其中助溶剂氟化镁、氟化钠、或萤石，可以降低红土镍矿还原过程中铁和镍的还原温度，在回转窑内焙烧生成氟化氢等物质，可以促进还原矿物中镍的还原和聚集，在焙烧过程中产生的氧化镁与氧化铁、二氧化硅等成分结合，提高焙砂中非金属成分的熔点，减小了回转窑结圈的风险。

步骤（1）所述的还原剂为煤质还原剂，包括煤粉、焦炭、除尘灰，其中除尘灰占的使用量不超过还原剂总质量的60%；生产回收的除尘灰成分中红土成分约占65%，残煤约占30%，另外还还有少量的固态氟化物。

步骤（2）球料首先经预热器预热后再送入回转窑，预热器内部烟气温度约300-500℃，球料预热时间为1-3h。