專利名稱：低品位紅土鎳礦綜合利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低品位紅土鎳礦綜合利用工藝，屬鋼鐵冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展，尤其是不銹鋼產(chǎn)量的迅速增長，造成了對鎳的需求激增，鎳的供應(yīng)將嚴(yán)重短缺，因而需要大量進(jìn)口，進(jìn)口依存度將超過70％以上。世界鎳礦資源包括硫化鎳和氧化鎳兩大類，但硫化鎳資源已基本枯竭，開發(fā)氧化鎳礦--紅土鎳礦已引起廣泛關(guān)注。利用國內(nèi)外豐富的紅土鎳礦資源將成為一種發(fā)展趨勢，而從紅土鎳礦直接制取鎳鐵合金的火法冶煉工藝將是利用紅土鎳礦資源的一個(gè)重要發(fā)展方向。
火法工藝中主要為鼓風(fēng)爐流程、克虜伯流程和回轉(zhuǎn)窯-電爐熔煉、爐外還原冶煉鎳鐵等過程，但需要紅土鎳礦具有較高品位，通常要求鎳品位高于2％。但此類資源價(jià)格昂貴，且儲(chǔ)量少。而鎳品位在1％左右的紅土鎳礦資源量大，且價(jià)格便宜。因此，開發(fā)出新的工藝及相關(guān)技術(shù)，提高產(chǎn)品競爭力，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了有效利用低品位紅土鎳礦(含鎳低于1％)，本發(fā)明提供一種低品位紅土鎳礦綜合利用工藝，利用該工藝生產(chǎn)出高品位的鎳鐵合金，作為生產(chǎn)不銹鋼的重要原料，降低不銹鋼生產(chǎn)成本，擴(kuò)大鎳資源的來源，確保鎳金屬工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
本發(fā)明以低品位褐鐵礦型紅土鎳礦為原料，通過酸性球團(tuán)燒結(jié)工藝，人為降低鐵礦物的還原性，改善和提高鎳礦物的還原性，再通過控制還原工藝參數(shù)，使含鐵、鎳的燒結(jié)礦在熔融還原分離的過程中，實(shí)現(xiàn)選擇性還原，即鎳最大程度的被還原為金屬鎳，而鐵則盡可能少的被還原為金屬鐵，通過熔融還原的渣鐵分離，生產(chǎn)出高鎳含量的鎳鐵合金。
低品位紅土鎳礦綜合利用工藝，主要包括原料準(zhǔn)備、造球、燒結(jié)、破碎篩分、初還原熔煉和深還原熔煉過程，具體工藝過程為原礦經(jīng)過破碎篩分到小于3mm，再經(jīng)磨礦到-0.5mm后加入焦粉或煤粉加水造球，生球再加入到燒結(jié)機(jī)上點(diǎn)火進(jìn)行燒結(jié)；球團(tuán)燒結(jié)礦冷卻、破碎后加入到電爐或鼓風(fēng)爐內(nèi)，加入焦粉進(jìn)行初還原，使部分鎳和少量鐵被還原，得到高鎳合金，再進(jìn)入終還原爐還原鐵，得到鐵水。
具體工藝參數(shù)為褐鐵礦型紅土鎳礦配加重量10～21％的煤或焦粉，其中造球前內(nèi)配30％～50％的煤或焦粉，在造球結(jié)束前配入50％～70％的煤或焦粉，添加石灰石，調(diào)整堿度(氧化鈣與二氧化硅的重量比)為0.4～1.2，返礦配比為20％～30％，造球水分25％～35％，造球時(shí)間10min，生球6～15mm占75％-85％；生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度大于60％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.2t/m2.h；燒結(jié)礦添加8％-20％的焦炭，在1450～1500℃熔融還原10～30min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相；再添加40％～70％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0～1.2進(jìn)行還原熔煉，在1450～1500℃熔融還原10～30min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。
本發(fā)明適合于含鎳0.60％-1.2％的褐鐵礦型紅土鎳礦。
本發(fā)明工藝流程簡單，可適應(yīng)含鎳0.60％-1.2％的紅土鎳礦資源；可大規(guī)模生產(chǎn)，屬于全褐鐵礦燒結(jié)，酸性球團(tuán)燒結(jié)可使用煤，省去焦炭，利用燒結(jié)礦冷卻的余熱進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)，節(jié)省能源；在燒結(jié)過程中部分鐵和鎳已還原為金屬狀態(tài)，可強(qiáng)化還原熔煉，進(jìn)一步節(jié)省下道工藝的焦炭，降低生產(chǎn)成本。鎳回收率高，生產(chǎn)的鎳鐵合金質(zhì)量好。利用本發(fā)明，可生產(chǎn)鎳鐵合金及普通生鐵兩種產(chǎn)品，得到的鎳鐵合金含鎳4％～8％，含鐵88％～92％，鎳回收率80.0％～85％，硫磷低于0.04％，是生產(chǎn)不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料；生鐵含鐵92％～95％，鐵回收率40％～50％。


圖1本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳0.68％)配加12％的煤(其中7.2％內(nèi)配，4.8％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為0.4，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度大于60％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.2t/m2.h。燒結(jié)礦添加10％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳0.68％，鎳鐵合金含鎳4.6％，含鐵92％，鎳回收率80.0％。生鐵含鐵94.3％，鐵回收率48.9％。
實(shí)施例2褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳0.68％)配加16％的煤(其中11.2％內(nèi)配，4.8％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為0.4，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度大于62.3％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.09t/m2.h。燒結(jié)礦添加9.3％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳0.68％，鎳鐵合金含鎳5.12％，含鐵90.33％，鎳回收率80.5％。生鐵含鐵93.8％，鐵回收率49.1％。
實(shí)施例3褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳0.68％)配加20％的煤(其中12％內(nèi)配，8％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為0.4，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度大于64.3％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.03t/m2.h。燒結(jié)礦添加9.8％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳0.68％，鎳鐵合金含鎳5.87％，含鐵90.11％，鎳回收率81.3％。生鐵含鐵92.7％，鐵回收率49.9％。
實(shí)施例4褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳0.68％)配加12％的煤(其中7.2％內(nèi)配，4.8％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為0.6，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度大于63.6％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.15t/m2.h。燒結(jié)礦添加10％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳0.68％，鎳鐵合金含鎳4.9％，含鐵91.8％，鎳回收率81.2％。生鐵含鐵94.7％，鐵回收率48.7％。
實(shí)施例5褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳0.68％)配加14％的煤(其中9.8％內(nèi)配，4.2％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為1.0，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度64.2％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.31t/m2.h。燒結(jié)礦添加10％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳0.68％，鎳鐵合金含鎳4.05％，含鐵94.3％，鎳回收率82.8％。生鐵含鐵93.6％，鐵回收率47.5％。
實(shí)施例6褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳0.68％)配加16％的煤(其中11.2％內(nèi)配，4.8％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為1.8，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度64.2％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.17t/m2.h。燒結(jié)礦先添加10％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳0.68％，鎳鐵合金含鎳4.00％，含鐵95.0％，鎳回收率80.1％。生鐵含鐵94.2％，鐵回收率49.0％。
實(shí)施例7褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳0.82％)配加20％的煤(其中16％內(nèi)配，4％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為0.4，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度61.4％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.22t/m2.h。燒結(jié)礦先添加10％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳0.82％，鎳鐵合金含鎳6.03％，含鐵92.7％，鎳回收率81.3％。生鐵含鐵94.1％，鐵回收率46.8％。
實(shí)施例8褐鐵礦型紅土鎳礦(含鎳1.0％)配加18％的煤(其中16％內(nèi)配，4％在造球結(jié)束前加入)，添加石灰石，調(diào)整堿度為0.6，返礦配比為20％，造球水分30％，造球時(shí)間10min，生球6-15mm占75％以上。生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度65.1％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.24t/m2.h。燒結(jié)礦先添加10％的焦炭，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出金屬相(鎳鐵合金)和渣相。再添加50％的焦炭和石灰石調(diào)整堿度到1.0進(jìn)行還原熔煉，在1450-1500℃熔融還原10min，待渣相和金屬相分離后，分出生鐵和渣。褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳1.0％，鎳鐵合金含鎳6.09％，含鐵92.7％，鎳回收率83.8％。生鐵含鐵93.1％，鐵回收率48.5％。
權(quán)利要求
1.低品位紅土鎳礦綜合利用工藝，其特征在于包括原料準(zhǔn)備、造球、燒結(jié)、破碎篩分、初還原熔煉和深還原熔煉過程，具體工藝過程為原礦經(jīng)過破碎篩分到小于3mm，再經(jīng)磨礦到-0.5mm后加入焦粉或煤粉加水造球，生球再加入到燒結(jié)機(jī)上點(diǎn)火進(jìn)行燒結(jié)；球團(tuán)燒結(jié)礦冷卻、破碎后加入到電爐或鼓風(fēng)爐內(nèi)，加入焦粉進(jìn)行初還原，使部分鎳和少量鐵被還原，得到高鎳合金，再進(jìn)入終還原爐還原鐵，得到鐵水；具體工藝參數(shù)為褐鐵礦型紅土鎳礦配加重量10～21％的煤或焦粉，其中造球前內(nèi)配30％～50％的煤或焦粉，在造球結(jié)束前配入50％～70％的煤或焦粉，添加石灰石，調(diào)整氧化鈣與二氧化硅的重量比為0.4～1.2，返礦配比為20％～30％，造球水分25％～35％，造球時(shí)間10min，生球6～15mm占75％-85％；生球布在燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，點(diǎn)火溫度1100℃，點(diǎn)火時(shí)間1.5min，保溫時(shí)間5min，保溫溫度900℃，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度大于60％，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)1.2t/m2.h；燒結(jié)礦添加8％-20％的焦炭，在1450～1500℃熔融還原10～30min；添加40％～70％的焦炭和石灰石調(diào)整氧化鈣與二氧化硅的重量比到1.0～1.2進(jìn)行還原熔煉，在1450～1500℃熔融還原10～30min。
全文摘要
低品位紅土鎳礦綜合利用工藝，原礦經(jīng)過破碎篩分，再經(jīng)磨礦后加入焦粉或煤粉加水造球，生球再加入到燒結(jié)機(jī)上點(diǎn)火進(jìn)行燒結(jié)；球團(tuán)燒結(jié)礦冷卻、破碎后加入到電爐或鼓風(fēng)爐內(nèi)，加入焦粉進(jìn)行初還原，使部分鎳和少量鐵被還原，得到高鎳合金，再進(jìn)入終還原爐還原鐵，得到鐵水。本發(fā)明工藝流程簡單，可適應(yīng)含鎳0.60％－1.2％的紅土鎳礦資源；可大規(guī)模生產(chǎn)，節(jié)省能源；在燒結(jié)過程中部分鐵和鎳已還原為金屬狀態(tài)，可強(qiáng)化還原熔煉，降低生產(chǎn)成本；可生產(chǎn)鎳鐵合金及普通生鐵兩種產(chǎn)品，得到的鎳鐵合金含鎳4％～8％，含鐵88％～92％，鎳回收率80.0％～85％，硫磷低于0.04％，是生產(chǎn)不銹鋼的優(yōu)質(zhì)原料；生鐵含鐵92％～95％，鐵回收率40％～50％。
文檔編號C22B1/16GK101082067SQ20071003528
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者邱冠周, 朱德慶, 潘建, 李啟厚, 崔瑜, 劉志宏, 李紫云 申請人:中南大學(xué)