本發(fā)明涉及冶金工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦鎳鐵顆粒的工藝。

背景技術(shù)：

作為一種戰(zhàn)略元素，鎳在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有極其重要的地位。全球約2/3的鎳用于生產(chǎn)不銹鋼，鎳原料的成本占奧氏體不銹鋼生產(chǎn)成本的70%左右。近年來，為降低不銹鋼生產(chǎn)成本，不銹鋼企業(yè)開始大量使用含鎳生鐵。

目前含鎳生鐵均以含鎳0.8～2.0%的紅土鎳礦為原料進(jìn)行冶煉，紅土鎳礦的冶煉工藝包括高爐、RKEF工藝以及回轉(zhuǎn)窯直接還原法等。其中回轉(zhuǎn)窯直接還原法是一種以連續(xù)轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)窯作反應(yīng)器，以固體碳作還原劑，通過固相還原反應(yīng)把鐵礦石煉成鐵的直接還原連續(xù)鑄鋼|煉鐵方法。紅土鎳礦于1000～1100℃溫度下通過直接還原可實(shí)現(xiàn)鎳、鐵的還原，但低溫還原得到的鎳鐵合金顆粒細(xì)小且不能遷移聚集成粒，在還原-分選過程中渣鐵分離困難，導(dǎo)致尾渣鎳含量高，金屬收率較低，僅30～40%。

為提升回轉(zhuǎn)窯直接還原法的金屬收率，現(xiàn)代回轉(zhuǎn)窯直還工藝通?？刂苹剞D(zhuǎn)窯內(nèi)還原段還原溫度為1300～1400℃，該溫度區(qū)間內(nèi)物料呈半熔融狀態(tài)，利于鎳鐵顆粒充分聚集長大以利于后續(xù)的磨選作業(yè)，金屬收率可達(dá)80%左右。但是高溫條件對回轉(zhuǎn)窯的耐材要求高，縮短了耐火窯襯壽命，并且窯內(nèi)溫度不易控制，生產(chǎn)上操作性差，抽風(fēng)條件的波動即可導(dǎo)致溫度升高使物料受熱熔化，且傳統(tǒng)窯口口徑較大，熔化鐵水在窯口冷空氣的急冷作用下凝固，隨著時(shí)間的推移，鐵水凝固越來越厚，在窯口造成結(jié)圈，使物料無法正常輸送，最終導(dǎo)致停窯。如何在保證金屬收率的同時(shí)防止窯內(nèi)結(jié)圈，成為直還法還原鎳鐵顆粒工藝亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高效、穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦鎳鐵顆粒的工藝。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦鎳鐵顆粒的工藝，其包括以下步驟：

1）配料造球：將干燥并破碎處理后的紅土鎳礦與碳質(zhì)還原劑、石灰石以及粘結(jié)劑混合后，在壓球機(jī)上壓球制成混合球團(tuán)；

2）還原焙燒：將混合球團(tuán)送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒，所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)從窯尾到窯口設(shè)置有預(yù)熱段、過渡段以及燒成段三段，所述窯口為縮口結(jié)構(gòu)，縮口的長度為5～6m，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱段溫度為400～650℃，過渡段溫度為650～1100℃，燒成段溫度不低于1000℃；其中，位于窯口的燒成段的溫度控制在使物料保持半熔融態(tài)的范圍內(nèi)，靠近過渡段的燒成段的溫度控制在使物料保持固態(tài)的范圍內(nèi)；

3）水淬；

4）選礦。

優(yōu)選地，所述步驟1）制得的混合球團(tuán)中添加有粘結(jié)劑，以提高球團(tuán)的強(qiáng)度。

優(yōu)選地，所述1）中選用紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑、石灰石和粘結(jié)劑用量比值為（82～88）:（12～13）:（0～4）:（0～1.5）；所述步驟2）中燒成段溫度為1050～1330℃，其中，靠近過渡段的燒成段的溫度為1050～1250℃，位于窯口的燒成段溫度為1150～1330℃。通過合理的配料可降低混合球團(tuán)的熔點(diǎn)，因而燒成段段可選擇較低的還原溫度，對回轉(zhuǎn)窯耐材侵蝕較輕。

優(yōu)選地，所述1）中選用紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑、石灰石和粘結(jié)劑用量比值為（82～84.2）:（12～12.5）:（3～4）:（1～1.5），所述步驟2）中燒成段溫度為1050～1250℃，其中，靠近過渡段的燒成段的溫度為1100～1200℃，位于窯口的燒成段溫度為1150～1250℃。該數(shù)值范圍內(nèi)燒成段的還原溫度最低，延長了耐火窯襯使用壽命。

優(yōu)選地，所述燒成段的長度為25～30m，通過拉長燒成段長度，使混合球團(tuán)于燒成段充分燃燒，提升還原效率。

優(yōu)選地，所述碳質(zhì)還原劑為焦粉、無煙煤或蘭炭中任意一種。

本發(fā)明還原焙燒步驟中混合球團(tuán)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)預(yù)熱段進(jìn)行物料燒結(jié)及結(jié)晶水的去除，于過渡段發(fā)生鎳元素的還原后進(jìn)入燒成段發(fā)生鐵元素、鎳元素的還原及金屬顆粒的長大。其中，靠近過渡段的燒成段的溫度控制在使物料保持固態(tài)的范圍內(nèi)，在保證金屬還原溫度的同時(shí)，起到防止窯內(nèi)結(jié)圈的作用，位于窯口的燒成段的溫度控制在使物料保持半熔融態(tài)的范圍內(nèi)，由于回轉(zhuǎn)窯的窯口為縮口結(jié)構(gòu)，熱量不容易散失，且物料在縮口段有兩段爬坡，行進(jìn)速度明顯減慢，有利于金屬的還原及富集，即使個(gè)別時(shí)候出現(xiàn)少量的結(jié)圈，后面的物料的翻滾效應(yīng)下，前面的結(jié)圈也易去除，為直還的連續(xù)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，提高了回轉(zhuǎn)窯的還原效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中窯口的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明較佳實(shí)施例做詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

一種回轉(zhuǎn)窯直接還原紅土鎳礦鎳鐵顆粒的工藝，其包括以下步驟：

1）配料造球：將干燥并破碎處理后的紅土鎳礦與碳質(zhì)還原劑、石灰石以及粘結(jié)劑混合后，在壓球機(jī)上壓球制成混合球團(tuán)，所述紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑、石灰石和粘結(jié)劑用量比值為84.5:13:2:0.5；

2）還原焙燒：將混合球團(tuán)送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒，如圖1和圖2所示，所述回轉(zhuǎn)窯內(nèi)從窯尾1到窯口2設(shè)置有預(yù)熱段10、過渡段20以及燒成段30三段，所述回轉(zhuǎn)窯的窯口2為縮口結(jié)構(gòu)，縮口段的長度為5m，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱段溫度為400～650℃，過渡段溫度為650～1130℃，燒成段溫度為1130～1280℃，其中，靠近過渡段的燒成段的溫度為1130～1230℃，位于窯口的燒成段溫度為1230～1280℃；

3）水淬；

4）選礦。

實(shí)施例2-7

實(shí)施例2-7采取與實(shí)施例1相同的步驟，區(qū)別在于步驟1）中所用原料在混合球團(tuán)中占比，以及還原焙燒過程中各階段溫度不同，具體數(shù)據(jù)如表1所示：

表1

本發(fā)明所述水淬以及選礦步驟為現(xiàn)有技術(shù)，所述粘結(jié)劑為市售產(chǎn)品，其成分在此不作贅述；所述碳質(zhì)還原劑為焦粉、無煙煤或蘭炭中任意一種；如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述回轉(zhuǎn)窯包括窯尾1和窯口2，所述窯口2為縮口結(jié)構(gòu)，其中，實(shí)施例1中縮口的長度為5m，縮口前端21的直徑D為3.44m，縮口后端22的直徑H為4.85m；所述燒成段的長度為30m，實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置縮口長度為5～6m，設(shè)置燒成段的長度為25～30m。

經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例1～7所得到產(chǎn)品中鎳鐵金屬回收率如表2所示。

表2

由表2可見，改進(jìn)后的回轉(zhuǎn)窯直接還原工藝其鎳鐵金屬平均回收率達(dá)到82%，與高溫半熔融直還工藝相當(dāng)且高于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)低溫還原。由于本發(fā)明回轉(zhuǎn)窯還原焙燒過程中將靠近過渡段的燒成段的溫度控制在使物料保持固態(tài)的范圍內(nèi)，在保證金屬還原溫度的同時(shí)，起到防止窯內(nèi)結(jié)圈的作用，位于窯口的燒成段的溫度控制在使物料保持半熔融態(tài)的范圍內(nèi)，由于回轉(zhuǎn)窯的窯口為縮口結(jié)構(gòu)，熱量不容易散失，且物料在縮口段有兩段爬坡，行進(jìn)速度明顯減慢，有利于金屬的還原及富集，即使個(gè)別時(shí)候出現(xiàn)少量的結(jié)圈，后面的物料的翻滾效應(yīng)下，前面的結(jié)圈也易去除，為直還的連續(xù)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，提高了回轉(zhuǎn)窯的還原效率；實(shí)施例中由于選用了較佳的紅土鎳礦、碳質(zhì)還原劑、石灰石和粘結(jié)劑配比，降低了混合球團(tuán)的熔點(diǎn)，因而燒成段段可選擇較低的還原溫度，對回轉(zhuǎn)窯耐材侵蝕較輕，延長了耐火窯襯使用壽命。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。