[发明专利]一种红土镍矿硫化熔炼注入式补硫强化硫化方法

说明书

本发明公开了一种红土镍矿硫化熔炼注入式补硫强化硫化方法，包括以下步骤：将红土镍矿加入到熔炼炉内得到高温熔体并进行熔炼处理，熔炼处理通过喷吹装置向高温熔体内喷入富氧气体、还原剂和硫化剂，得到镍锍、熔炼渣和高温烟气。本发明的红土镍矿硫化熔炼注入式补硫强化硫化方法创新性的采用浸没式补硫的方法，可增加硫与熔体的接触面积，提高硫的直接利用率，减少硫渣的生成，避免硫资源的浪费。本发明创新性的将硫补入熔体内部，由于硫势高，可实现氧化镍直接到硫化镍相转变，提高反应效率，减少反应时间，节约成本。

技术领域

本发明属于冶金工程领域，尤其涉及一种利用红土镍矿硫化熔炼的方法。

背景技术

国家大力支持发展新能源汽车产业，随着新能源汽车的快速发展，将会导致电池快速增长，对镍、钴原料的需求将更加迫切，保障镍资源供应稳定将成为新能源企业的重要命题。

镍广泛存在于红土镍矿、硫化镍矿、二次资源和海洋结核中。从海洋结核中提取镍资源需要较高的投资，二次资源中镍铁分离较为困难，因此硫化镍矿和红土镍矿成为镍主要来源。由于近年来高品位硫化镍矿的持续枯竭，易于开采且储量大的红土镍矿资源变得非常重要，2010年开始至今，红土镍矿产镍的占比已超过硫化镍矿，并呈现逐渐上升的趋势。

红土镍矿按照元素含量通常分为三类：褐铁矿型、黏土型和腐殖土型。针对红土镍矿，通常采用湿法与火法冶炼工艺进行处理。回转窑-电炉(RKEF法)是其典型的火法冶炼工艺，其具有能耗高、熔炼渣量大、金属钴回收率低等缺点。腐殖土型由于镍含量高、铁含量低，更适用于火法冶炼工艺。高压酸浸(HPAL)是其典型的湿法冶炼工艺，其具有投资费用高、建设周期长、操作条件苛刻、产生大量湿法冶金渣，属于危废，处置困难等缺点。褐铁矿型由于镁、硅含量低，钴含量高，更适用于湿法冶炼工艺。

由上可知，适用于红土镍矿的上述湿法冶炼工艺与火法冶炼工艺这两种工艺存在的缺点均很突出，且对原料适用性差，不同原料需要采用不同的处理工艺，此外，上述工艺得到的产品无法直接于新能源产业衔接。经过技术的发展，红土镍矿的全新处理工艺-硫化熔炼工艺，可以很好的解决上述技术问题。但现有技术中的硫化熔炼工艺在加入硫化剂时，存在硫化剂利用率低、硫化剂用量高等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种硫资源直接利用率高、硫化效果好的红土镍硫化熔炼注入式补硫强化硫化方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种红土镍矿硫化熔炼注入式补硫强化硫化方法，包括以下步骤：将红土镍矿加入到熔炼炉内得到高温熔体并进行熔炼处理，熔炼处理通过喷吹装置(喷粉或喷气装置)向高温熔体内喷入富氧气体、还原剂和硫化剂，得到镍锍、熔炼渣和高温烟气。

上述红土镍矿硫化熔炼注入式补硫强化硫化方法中，优选的，熔炼炉包括侧吹熔池熔炼炉、顶吹熔池熔炼炉和底吹熔池熔炼炉等。

上述红土镍矿硫化熔炼注入式补硫强化硫化方法中，优选的，所述还原剂包括气态还原剂和固态还原剂，所述气态还原剂包括一氧化碳、氢气和甲烷的一种或多种，所述气态还原剂的通入流量为标准大气压下每吨红土镍矿为2000-15000Nm³/h；所述固态还原剂包括焦炭、无烟煤、烟煤和生物质炭的一种或多种，所述固态还原剂的用量为红土镍矿质量的5-15％。本发明中，固态还原剂可采用加料装置直接加入熔炼体系。固态还原剂有两方面作用，一方面是为整个熔炼体系提供热量，这是其最主要的作用，另一方面是可起到一定的还原作用。固态还原剂加入量与熔炼温度、原始物料量有关，气态还原剂与镍回收率有关，因此固态和气态还原剂的主要作用不相同。固态还原剂分批次加入，主要参考的指标是熔炼温度与渣含镍量。本发明中通过采用气固态还原剂，并控制其二者的用量，采用气固还原剂混合使用可加快镍铁氧化物的还原。