專利名稱：一種硅酸鎳礦回轉(zhuǎn)窯直接還原制備鎳鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦物加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種硅酸鎳礦石回轉(zhuǎn)窯直接還原制備鎳鐵
的方法。
背景技術(shù)：
由于鎳具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和延展性，難熔并且耐高溫，并具有很高的化學(xué)穩(wěn)定 性，在空氣中不氧化等特征，因此是一種十分重要的有色金屬原料，被用來(lái)制造不銹鋼、高 鎳合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，廣泛用于飛機(jī)、雷達(dá)、導(dǎo)彈、坦克、艦艇、宇宙飛船、原子反應(yīng)堆等各 種軍工制造業(yè)。在民用工業(yè)中，鎳常制成結(jié)構(gòu)鋼、耐酸鋼、耐熱鋼等大量用于各種機(jī)械制造 業(yè)。此外，鎳還可作陶瓷顏料和防腐鍍層，鎳鈷合金是一種永磁材料，廣泛用于電子遙控、原 子能工業(yè)和超聲工藝等領(lǐng)域，在化學(xué)工業(yè)中，鎳常用作氫化催化劑。 鎳的礦物主要分為硫化鎳和氧化鎳兩大類，其中氧化鎳礦石又分為紅土鎳礦和硅 酸鎳礦，紅土鎳礦的加工技術(shù)逐漸趨于成熟，而現(xiàn)有的硅酸鎳礦石開(kāi)發(fā)利用仍然存在很多 不足，由于硅酸鎳礦石堪布粒度較細(xì)、礦石組成復(fù)雜、鎳是晶格取代形式賦存于礦石中、鎳 的含量比較低、氧化鎂和二氧化硅的含量很高等特點(diǎn)，導(dǎo)致很難有一種較理想的工藝使硅 酸鎳礦石得到有效的開(kāi)發(fā)利用。 現(xiàn)有的硅酸鎳礦石開(kāi)發(fā)技術(shù)主要有火法工藝和濕法工藝兩大類。(1)火法工 藝_①鎳鐵合金工藝，首先將礦石破碎到50 150mm，然后送干燥窯干燥到礦石不粘結(jié)又 不太粉化，再送至煅燒回轉(zhuǎn)窯，在70(TC溫度下，干燥、預(yù)熱和煅燒，產(chǎn)出焙砂；焙砂進(jìn)入電 爐后，再加上10 30mm的揮發(fā)性煤，經(jīng)過(guò)IOO(TC的還原熔煉，產(chǎn)出粗鎳鐵合金，粗鎳鐵合 金再經(jīng)過(guò)吹煉產(chǎn)出成品鎳鐵合金。②鎳硫工藝，在生產(chǎn)鎳鐵工藝的1500°C 160(TC熔煉過(guò) 程中，加入硫磺、產(chǎn)出低鎳硫，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)高鎳硫，生產(chǎn)高鎳硫的主要工廠有法國(guó) 鎳公司的新咯里多尼亞安博冶煉廠、印度尼西亞的蘇拉威西 梭羅阿科冶煉廠。高鎳硫產(chǎn) 品含鎳79.00%，硫含量為19.50%，全程鎳回收率大約為70.00%。③氨浸工藝，該工藝最 早在古巴尼加羅冶煉廠得到應(yīng)用，將紅土礦干燥、破碎后，在600 70(TC溫度下還原焙燒， 使鎳、鈷和部分鐵還原成合金，然后再4級(jí)逆流氨浸，利用鎳和鈷可以與氨形成配合物的特 性，使鎳和鈷等有價(jià)金屬進(jìn)入到浸出液中。浸出液經(jīng)過(guò)硫化物沉淀，沉淀母液后再除去鐵， 蒸氨，產(chǎn)出堿式硫酸鎳，堿式硫酸鎳后再經(jīng)過(guò)煅燒轉(zhuǎn)化成氧化鎳，也可以生產(chǎn)鎳粉。(2)濕法 工藝_ 常溫常壓酸浸出，浸出溫度在25°C ，壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。②加壓酸浸工藝，在250 270°C，4 5MPa的高壓條件下，用稀硫酸將鎳和鈷等有價(jià)金屬與鐵、鋁礦物一起溶解，在隨 后的反應(yīng)中，控制一定ra值等條，使鐵、鋁和硅等雜質(zhì)元素水解進(jìn)入到渣中，鎳、鈷選擇性 進(jìn)入溶液中。浸出液用硫化氫還原中沉淀，產(chǎn)出高質(zhì)量的鎳鈷硫化物。鎳鈷硫化物通過(guò)傳 統(tǒng)的精煉工藝配套產(chǎn)出最終產(chǎn)品。 以上硅酸鎳礦加工技術(shù)都存在成本比較高，不太適合低品位硅酸鎳礦(Ni < 1% ) 的開(kāi)發(fā)利用，尤其是濕法工藝存在廢酸難處理，流程金屬損失較多等缺點(diǎn)，如何開(kāi)發(fā)一種成 本低、污染小、產(chǎn)品質(zhì)量高等特點(diǎn)的硅酸鎳礦加工技術(shù)是具有重大現(xiàn)實(shí)意義的。
目前公知的硅酸鎳礦加工技術(shù)有①中南大學(xué)王暉等人申請(qǐng)的"紅土鎳礦還 原焙燒過(guò)程中添加添加劑的方法"發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枮?00810143344.2，公開(kāi)號(hào)為 CN10148378)，該發(fā)明公布了一種紅土鎳礦還原焙燒過(guò)程中添加添加劑的方法，將紅土鎳礦 破磨到-200 -100目占其質(zhì)量的70 90%，在紅土鎳礦中添加氯化物作離析劑、鈉化合 物作促進(jìn)劑、還原鐵粉作成核劑和鈣類化合物作固硫劑，按紅土鎳礦的質(zhì)量計(jì)，氯化物的添 加用量為0 10%，鈉化合物的添加用量為1 10%，還原鐵粉的添加用量為0 3%，鈣 類化合物的添加用量為1 10%，該發(fā)明適合于添加到硅酸鎳所占比例高的紅土鎳礦的還 原焙燒過(guò)程，能較大幅度的降低氯化鈣等的用量，減輕氯對(duì)設(shè)備的腐蝕和環(huán)境污染，顯著提 高紅土鎳礦還原焙燒過(guò)程中的金屬化率和離析效果，從而達(dá)到了提高鎳回收率或品位的目 的。②張昱，陳曉鳴申請(qǐng)的"從氧化鎳礦硅酸鎳礦回收鎳鈷的方法"發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枮?200610010774. 8，公開(kāi)號(hào)為CN1827799)，該發(fā)明涉及一種從氧化鎳礦硅酸鎳礦中回收鎳鈷 的方法，將原礦氧化鎳礦、硅酸鎳礦破磨至-200目占80 90wt^，加入原礦重量5 15% 的焦炭粉、10 30%的氯化劑、0. l 1. 0X的助齊IJ，制成粒徑5 15mm球團(tuán)，再采用氯化離 析焙燒-磁選工藝對(duì)物料進(jìn)行處理，控制離析回轉(zhuǎn)窯高溫帶溫度為1000 130(TC，窯尾溫 度為400 600°C，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速0. 75 2轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間1 2小時(shí)，離析焙燒后產(chǎn)品進(jìn)入 磁場(chǎng)強(qiáng)度為1500 3000高斯的磁選機(jī)選別，最后可得鎳品位為5 15%，回收率為80 85% ;鈷品位為0. 3 1. 7%，回收率為70 80%的鎳鈷混合精礦。③昆明晶石礦冶有限 公司鄒德犁等人申請(qǐng)的"一種氧化鎳礦密閉浸出提取鎳鈷的方法"發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枮?20081023703. 3，公開(kāi)號(hào)為CN101418379，該發(fā)明涉及一種氧化鎳礦密閉浸出提取鎳鈷的方 法，這是一種硫酸密閉浸出高鐵氧化鎳礦，低鐵氧化鎳礦預(yù)中和，高鎂礦中和、熟石灰除鐵、 氫氧化鈉沉鎳富集鎳的方法。該發(fā)明充分利用硫酸與礦石反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，不需外加熱有 效的分解高鐵氧化鎳礦；分解高鐵氧化鎳礦后較高濃度的游離酸，用低鐵氧化鎳礦進(jìn)行預(yù) 中和，提高硫酸的有效利用率；在分解過(guò)程中利用回用水中的鈉離子或銨離子進(jìn)行沉鐵礬； 利用堿性適中的高鎂礦做沉鐵礬中和劑。該發(fā)明在同等酸耗下回收率可提高6%以上，噸鎳 堿耗可降低2噸以上。④章宇申請(qǐng)的"以紅土鎳礦為原料用隧道窯直接還原鎳鐵的方法以 紅土鎳礦為原料用隧道窯直接還原鎳鐵的方法"的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枮?00710072147. 1，
發(fā)明者劉殿文, 文書明, 肖軍輝, 雷顏銘 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)