專利名稱：紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬冶金領(lǐng)域，特別涉及利用紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，不銹鋼在世界上己得到廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的鎳金屬主要從硫化鎳礦中提取，但其資源已不能滿足社會(huì)的需要，迫使人們對(duì)占地
球鎳資源約80%的紅土鎳礦中提取金屬鎳。
目前世界上紅土鎳礦中提取金屬鎳的工藝有三種。即火法工藝、濕法工藝、火濕法結(jié)合工藝。其中火法工藝主要為鼓風(fēng)爐和回轉(zhuǎn)窯-電爐熔煉。爐外還原冶煉鎳鐵工藝，高爐冶煉和隧道窯還原——電爐熔煉不僅要求紅土鎳礦的品位要高，而且需要消耗大量的能源，對(duì)原料的硅鎂比例也有要求。濕法工藝，即硫酸加壓浸出法，雖然目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但由于其采用高壓條件操作，對(duì)設(shè)備、規(guī)模、投資、操作控制及礦石品位、氧化鎂等有較高的要求，尤其在硫酸價(jià)格昂貴的今天，用酸浸法提取金屬鎳，不僅成本高，而且產(chǎn)生大量廢液，可對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。火濕法結(jié)合工藝，主要是原礦還原焙燒一氨浸工藝，處理低品位紅土鎳礦，但回收率低、成本高，已屬淘汰工藝。上述工藝設(shè)備不僅投資大、能耗多，而且其生產(chǎn)出的鎳鐵品位也較低。目前國內(nèi)有部分地區(qū)利用高爐冶煉鎳鐵合金，同樣存在投資大、加工成本高的缺點(diǎn)，并且還嚴(yán)重地污染了環(huán)境。在先申請(qǐng)的以紅土鎳礦為原料用隧道窯生產(chǎn)直接還原鎳鐵的方法(專利號(hào)
CN 100424191C)。其工藝過程選取紅土鎳礦為原料，所述紅土鎳礦原料中，鎳 的質(zhì)量占紅土鎳礦總質(zhì)量的0.75 2.60%，鐵的質(zhì)量占紅土鎳礦總質(zhì)量的8.00 55.0%;將紅土鎳礦和還原劑按照重量比為1.00: 0.25 0.55的配比裝入還原罐 中，之后將還原罐放入隧道窯中，還原罐經(jīng)預(yù)熱烘千、加熱還原、冷卻、出窯， 再經(jīng)過破碎、磁選、壓塊，得到合格的直接還原鎳鐵。這種方法生產(chǎn)的直接還原 鎳鐵不僅對(duì)原料要求高，而且生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率也不高，還原不徹底、不均 勻，容易氧化，還得壓塊處理，影響還原物的產(chǎn)量和質(zhì)量，增加了反應(yīng)罐本身的 消耗和導(dǎo)熱慢，帶來能耗高的問題；再則上述還原方法不能徹底解決渣鐵分離， 只能達(dá)到富集礦的目的，在精礦里仍然含有大量脈石。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服目前的工藝缺陷，提供一種紅土鎳礦在隧道窯中直接還 原生產(chǎn)含鎳生鐵的方法，使紅土鎳礦還原速度加快，生產(chǎn)周期縮短，生產(chǎn)效率大 幅度提高，達(dá)到渣鐵分離的含鎳生鐵。
本發(fā)明是一種紅土鎳礦在隧道窯中直接還原生產(chǎn)含鎳生鐵的方法，按以下步
驟完成首先在含吸附水的紅土鎳礦中加入干燥劑，攪袢混合均勻，使紅土鎳礦 脫水干燥；然后把上述混合料破碎，加入還原劑和生鎳鐵聚集劑，混合均勻；其 后，在隧道窯臺(tái)車上均勻噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺(tái)車上面堆上經(jīng)上述 步驟混合均勻后的紅土鎳礦，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉，裝好隧道窯 臺(tái)車后，依次進(jìn)入隧道窯內(nèi)還原焙燒，還原焙燒后的含鎳生鐵和爐渣一起從爐內(nèi) 排出，經(jīng)過水淬冷卻，破碎，自磨，便可得到含鎳生鐵。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，生產(chǎn)工藝流程短，操作簡單，設(shè)備投資少，不用烘干紅土鎳礦的設(shè)備、粉磨設(shè)備、壓制成球團(tuán)設(shè)備、干燥球團(tuán)的設(shè)備，同時(shí)省掉 了還原紅土鎳礦所用的反應(yīng)罐，提高了紅土鎳礦的傳熱性，改變了傳統(tǒng)隧道窯反 應(yīng)罐內(nèi)產(chǎn)生的CO氣體， 一層一層向被還原的紅土鎳礦里滲透的還原方法，造成 還原時(shí)間長、生產(chǎn)效率低、還原不徹底、不均勻，容易再氧化的后果。在隧道窯
臺(tái)車上堆鋪的紅土鎳礦上面鋪的焦粉和紅土鎳礦混合的焦粉燃燒產(chǎn)生的co，可
以直接作用于紅土鎳礦的內(nèi)外層，向紅土鎳礦的四面八方擴(kuò)散滲透還原，從而加 快了紅土鎳礦的還原速度，縮短了還原時(shí)間，提高了產(chǎn)量和質(zhì)量。
生產(chǎn)出的還原含鎳生鐵由于含碳量高和經(jīng)過熔融，再氧化性不強(qiáng)，所以在排
料之后，可以用水粹方法冷卻，故不用N2和大型冷卻罩的保護(hù)，所用的生鎳鐵 聚集劑，對(duì)還原紅土鎳礦中的鐵和鎳有催化聚集作用，可使還原速度進(jìn)一步加快， 改變紅土鎳礦的燒結(jié)熔融狀態(tài)。本發(fā)明具有生產(chǎn)工藝簡單、設(shè)備投資少、產(chǎn)量高、 成本低、節(jié)能效果顯著、鎳鐵回收率高等優(yōu)點(diǎn)。 具體設(shè)施方式-
本發(fā)明是一種紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法，按以下步驟完 成首先在紅土鎳礦(即原礦)中加入干燥劑，攪拌混合均勻，所述干燥劑為鈣 質(zhì)生石灰或鎂質(zhì)生石灰，使用生石灰作干燥劑，不僅解決了紅土鎳礦的烘干問題， 而且還可作為紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳生鐵的脫硫劑。干燥劑的用量為紅土鎳礦重量的
3 4%，加入的干燥劑使紅土鎳礦脫水干燥至濕度為含水量11~16%。接著把 脫水干燥的混合料破碎成顆粒，顆粒大小為最大3mm，再加入還原劑和生鎳鐵聚 集劑混合均勻。所述還原劑為碳質(zhì)還原劑，采用煤粉或焦炭粉，碳質(zhì)還原劑的重 量為原礦重量的10 15%;所述的隔離劑為硅質(zhì)細(xì)沙，所述生鎳鐵聚集劑為顆 粒狀的硼鎂石、石膏、蛭石、碳酸鋇，顆粒大小為最大3咖，鎳鐵聚集劑的重量為原礦重量的4 7%,其中硼鎂石、石膏、蛭石、碳酸鋇之間的重量比為 4:1.5:1:1。上述混合均勻的料不用粉磨、造球、烘干。其后，在隧道窯臺(tái)車上 均勻地噴一層隔離劑。在隧道窯臺(tái)車上噴灑一層隔離劑，是為了防止含鎳生鐵黏 附在隧道窯臺(tái)車的耐火磚上。然后，在焦粉上面堆上經(jīng)上述步驟混合均勻的紅土 鎳礦，厚度為250 400mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層20 25mm厚的焦 粉。在紅土鎳礦上覆蓋焦粉，不僅增大了還原紅土鎳礦和隧道窯內(nèi)的還原氣氛， 而且能使紅土鎳礦還原后殘余的還原劑和灰分將還原的紅土鎳礦覆蓋，阻止空氣 進(jìn)入，防止氧化。裝好隧道窯臺(tái)車后，依次進(jìn)入隧道窯內(nèi)還原，溫度控制在1250 140(TC，時(shí)間為4 6小時(shí)。在生鎳鐵聚集劑的作用下，高溫下滲碳，形成含鎳 生鐵。還原焙燒后的含鎳生鐵及礦渣一起從窯內(nèi)排出，經(jīng)水粹冷卻到25 50'C， 然后破碎分揀大塊生鐵，小塊渣鐵自磨，使含鎳生鐵合金與礦渣達(dá)到有效分離， 便可獲得含鎳生鐵。
實(shí)施例l:
將含水的紅土鎳礦(Nil. 01%， TFe45%)用3%鈣質(zhì)生石灰拌勻干燥，破碎到 3mra以下，加入原礦重量15%的還原煤，7%的生鎳鐵聚集劑混合均勻，然后在隧 道窯臺(tái)車上均勻地噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺(tái)車上面堆上混合均勻的紅 土鎳礦250mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉15mm，裝好隧道窯臺(tái)車 后，依次進(jìn)入隧道窯內(nèi)還原，溫度控制在1250°C，還原時(shí)間6小時(shí)，還原焙燒 后經(jīng)水淬冷卻、破碎、分揀大塊生鐵、小塊渣鐵在自磨機(jī)中自磨，使含鎳生鐵合 金與渣達(dá)到有效分離，得到含鎳生鐵。其中鎳回收率94.1%，鐵回收率95.2%。
實(shí)施例2:
將含水的紅土鎳礦(Nil. 14%, TFe42%)用3. 5條丐質(zhì)生石灰拌勻干燥，破碎到3mm以下，加入原礦重量20%的還原煤，6%的粒鎳鐵聚集劑混合均勻，然后在 隧道窯臺(tái)車上均勻地噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺(tái)車上面堆上混合均勻的 紅土鎳礦300mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉20mm，裝好隧道窯臺(tái) 車后，依次進(jìn)入隧道窯內(nèi)還原，溫度控制在135(TC，還原時(shí)間5小時(shí)，還原焙 燒后經(jīng)水淬冷卻、破碎、分揀大塊生鐵、小塊渣鐵在自磨機(jī)中自磨，使含鎳生鐵 合金與渣達(dá)到有效分離，得到含鎳生鐵。其中鎳的回收率94.8%，鐵的回收率 95. 5%。
實(shí)施例3:
將含水的紅土鎳礦(Nil.2%， TFe40%)用4%鎂質(zhì)生石灰拌勻干燥，破碎到 3mm以下，加入原重量13%的還原煤，5%的生鎳鐵聚集劑混合均勻，然后在隧道 窯臺(tái)車上均勻地噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺(tái)車上面堆上混合均勻的紅土
鎳礦400mm，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉25mm，裝好隧道窯臺(tái)車后， 依次進(jìn)入隧道窯內(nèi)還原，溫度控制在140(TC，還原時(shí)間4小時(shí)，還原賠燒后經(jīng) 水淬冷卻、破碎、分揀大塊生鐵、小塊渣鐵在自磨機(jī)中自磨，使含鎳生鐵合金與 渣達(dá)到有效分離，，得到含鎳生鐵。其中鎳的回收率95%，鐵的回收率94.5%。
權(quán)利要求
1、一種以紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法，其特征在于它是按以下步驟完成首先在含吸附水的紅土鎳礦中加入干燥劑，攪拌混合均勻，使紅土鎳礦脫水干燥；然后把上述混合料破碎，加入還原劑和生鎳鐵聚集劑，混合均勻；其后，在隧道窯臺(tái)車上均勻噴一層隔離劑，再在噴有隔離劑的臺(tái)車上面堆上經(jīng)上述步驟混合均勻后的紅土鎳礦，緊接著在紅土鎳礦上面覆蓋一層焦粉，裝好隧道窯臺(tái)車后，依次進(jìn)入隧道窯內(nèi)還原焙燒，還原焙燒后的含鎳生鐵和爐渣一起從爐內(nèi)排出，經(jīng)過水淬冷卻，破碎，自磨，便可得到含鎳生鐵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述干燥劑為鈣質(zhì)生石灰或鎂質(zhì)生石灰，干燥劑的用量為紅土鎳礦重量的3 — 4%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，脫水干燥后的混合料被破碎成顆粒；顆粒大小為最大3mra。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述還原劑為碳質(zhì)還原劑，采用煤粉或焦炭粉，碳質(zhì)還原劑的重量為紅土鎳礦重量的10—15%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述生鎳鐵聚集劑為硼鎂石、石膏、蛭石、碳酸鋇，生鎳鐵聚集劑的重量為紅土鎳礦重量的4一7%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，隧道窯中的還原溫度控制在1250 — 140(TC，還原焙燒的時(shí)間為4-6小時(shí)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在隧道窯臺(tái)車表面噴有隔離劑。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 7所述的方法，在隧道窯臺(tái)車表面焦粉上面的混合均勻的紅土鎳flT的厚度為250-400mm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述的混合均勻的紅土鎳礦表面上覆蓋的焦粉厚度為20-25咖。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述水淬溫度55—6(TC。
全文摘要
本發(fā)明涉及用紅土鎳礦在隧道窯中直接還原含鎳生鐵的方法，按以下步驟完成首先在含吸附水的紅土鎳礦中加入干燥劑，攪拌混合均勻脫水干燥；然后把上述混合料破碎，加入還原劑和生鐵鐵聚集劑，混合均勻后送入噴有隔離劑的隧道窯臺(tái)車上面，再覆蓋一層焦粉進(jìn)行還原焙燒；還原焙燒后料經(jīng)過水淬冷卻、破碎、分揀大鐵塊、小塊渣鐵在自磨機(jī)中自磨，使含鐵生鐵合金與礦渣達(dá)到徹底分離，得到含鎳生鐵合金。本發(fā)明不用傳統(tǒng)的還原罐，生產(chǎn)簡單、還原時(shí)間短、產(chǎn)量高、操作方便、節(jié)約能耗，成本低、鎳的回收率高，生產(chǎn)出的含鎳生鐵可直接作為冶煉不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101638703SQ200910169399
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者毛黎生 申請(qǐng)人:毛黎生;毛耐文