一种红土镍矿的干燥预还原方法

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一种红土镍矿的干燥预还原方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种低能耗的红土镍矿干燥预还原方法，特别适用于低品位红土镍矿的干燥与预还原，属于冶金技术领域。\n背景技术\n[0002] 镍(Ni)是一稀贵金属，它的用途极为广泛，航天、航空、航海、国防、科研、工业、农业、医疗、汽车、钢铁以及民用等各行业均缺少不了它。在地壳上含镍矿物越来越稀少，品位也越来越低。要从低品位的红土镍矿中提取镍，技术难度很大，常规的湿法工艺，生产成本高环境污染大，常规的火法熔炼，存在红土镍矿结晶水含量高，用回转窑干燥能耗高，生产成本高，总之常规的火法、还是湿法工艺均存在成本高的难题。氧化镍矿床是含镍橄榄岩在热带或亚热带经长期风化淋滤变质而形成的。由于矿床风化后铁的氧化，矿石呈红色，所以通称为红土镍矿(Laterite)。由于风化淋滤的结果，矿床上部含铁多，硅、镁少，镍品位较低，钴稍高，镍矿呈红色，属含镍褐铁矿型。矿床下部由于风化富集，镍矿石含硅、镁较高，镍品位比上部高而含铁较低为镁质硅酸镍矿(Garnierite)型，有时由于地质的变动，常有两种矿石在同一矿床中混合存在。\n[0003] 世界上开发红土镍矿已有80多年的历史，目前主要分为火法和湿法冶金，火法冶金主要处理含镍品位高的变质橄榄岩，含Ni1.5～3％、Co0.02～0.1％、Fe10～40％、MgO5～35％、Cr2O31～2％。冶炼工艺主要有回转窑---电炉法(RKEF)，其产品主要为镍铁，如原料品位含Ni2.5～3％，亦可用该法产出含Ni78％的镍锍，其主要生产厂家如新咯里多尼亚的多尼安博厂、印尼的梭罗阿科镍冶炼厂，美国的汉纳公司等。日本大江山厂则采用回转窑高温还原焙烧产出粒铁，经磁选、跳汰富集产出镍铁合金。镍铁产品主要供生产不锈钢，其镍价格按电镍价格的90-95％计。该产品方案的主要缺点是所含价植更高的钴不能回收而进入不锈钢，虽然不影响不锈钢的性能，却也没有改善性能的作用。\n[0004] 湿法冶金主要处理含Ni0.8～1.8％、Co0.02～0.2％、Fe25～50％、MgO 0.5～\n15％原料。湿法冶金有两种工艺，一种是还原焙烧-氨浸法，另一种是加压酸浸法。氨浸法是将氧化镍矿还原焙烧用NH3-CO2-H2O体系选择性浸出镍钴，产品为碱式碳酸镍，可供生产金属镍。该法主要的优点是试剂腐蚀性较小，可循环使用，适宜处理含MgO偏高的氧化镍矿，使Ca、Mg、Fe仍保留在渣中。其缺点是镍钴浸出率偏低，Ni75-85％、Co40-60％。这是由于NH3---CO2-H2O体系对镍钴的配位络合能力所决定的，采用氨浸法的工厂有古巴尼加罗厂、阿尔巴尼亚的爱尔巴桑钢铁联合企业、捷克的谢列德厂、菲律宾的苏里高厂(该厂已转而采用加压酸浸法)及加拿大INCO的铜崖铁矿回收厂等。\n[0005] 加压酸浸法(HPAL)主要适用于处理低MgO含量(＜6％＝的红土矿，以避免耗酸量过高。该法是在高温(230-260℃)高压(4-5MPa)下用硫酸浸出镍矿，浸出率高达Ni95％、Co90-92％。浸出液用H2S沉淀可获得镍钴混合物(Ni-55％)中间产品。最早采用该工艺的是1995年由美国硫公司研究开发的古巴毛阿湾(MaoBay)厂，上世纪九十年代末澳大利亚在毛阿厂生产技术的基础上兴建了三座厂：穆林穆林厂(MurrinMurrin)，考斯厂(Cawse)及布隆厂(BuLong)。目前菲律宾柯拉尔湾(Coral Bay)厂、新咯里多尼亚的戈罗厂(GoRo)及澳大利亚的拉温索普(Raven Sthorpe)厂正在用该法兴建，还有7-8个国家正处于对自己的资源进行研究准备阶段。其中包括中国冶金建设集团公司计划在巴布亚新几内亚RAMU镍矿建设年产镍约3.2万吨，钴约3000吨的硫化镍钴混合物。可以看出采用加压酸浸法由于金属回收率高，工艺结构相对简单，硫化镍钴产品品位高，便于运输到条件较好的地方精炼，该法正在越来越被重视。\n[0006] 由于红土镍矿水分较高，干燥时间长，国外在冶炼红土镍矿时一般采用回转窑干燥，成散状料后再烧结。但回转窑一般投资较大，热效率低，干燥需大量的能源，冶炼成本较高。\n发明内容\n[0007] 本发明的目的是提供一种红土镍矿的干燥预还原方法，其工艺简单，操作容易，投资较少，热效率高，冶炼成本较低。\n[0008] 实现本发明目的采用的技术方案是：工艺过程为，采用立磨将红土镍矿破碎至\n1mm以下，依次进入多级悬浮干燥煅烧装置和预还原器，同时将悬浮干燥煅烧装置产出的烟气引入立磨；煤、焦碳或碳黑固体还原剂或硫化剂粉以喷入方式进入预还原器，对物料进行悬浮状态还原煅烧或硫化，预还原器尾气直接进入最后一级干燥煅烧装置，产出预还原或硫化后的热状态物料。\n[0009] 本发明的的技术方案还包括：\n[0010] 本发明所述的干燥煅烧装置和预还原器产出物料温度为300℃～1000℃。\n[0011] 所述的预还原器内加入占物料总重量1～16％的煤、焦碳、碳黑固体还原剂。\n[0012] 本发明所述的悬浮干燥煅烧装置的级数为3～7级。\n[0013] 本发明的有益效果是：本发明的工艺时以干燥脱水为主，预还原为次，因此要求的工艺简单，操作容易，投资较少。\n附图说明\n[0014] 图1为本发明的工艺流程图；\n[0015] 图2为本发明的工艺设备连接图。\n具体实施方式\n[0016] 实施例1：步骤如下：\n[0017] A、采用的红土镍矿化学成份如下表：\n[0018] \n 元素 Ni Co FeO MgO Al2O3 SiO2 CaO\n 含量％ 1.03 0.039 17.22 27.3 4.84 35.72 0.32\n[0019] 采场直接采出的矿石含水25％，用条形筛革除＞100mm的块状矿石(用破碎机破碎＜100mm再进入立磨)，筛下物进入立磨干燥破碎。\n[0020] B、用3级悬浮干燥煅烧装置产出温度300℃的烟气通入立磨进行干燥，立磨破碎后物料粒度0.2mm、物料水份10％，用旋风和布袋收尘器收集后进入3级悬浮干燥煅烧装置。\n[0021] C、在3级悬浮干燥煅烧装置中，物料与煤粉燃烧产生温度1100℃的高温烟气进行逆流悬浮热交换，物料停留时间2分钟，从第三级悬浮器产出温度650℃的物料进入预还原器，从第一级产出温度300℃的烟气进入立磨。\n[0022] D、喷入占物料(干基)6％的粒度＜0.1mm的烟煤粉，通入煤粉燃料燃烧产生温度\n1100℃的高温烟气在预还原器内进行悬浮状态还原煅烧，控制预还原器尾气CO含量0.5～\n1％，产出物料温度850℃、镍金属化率95％、铁还原成磁性铁率60％，以热状态物料直接进入熔炼设施产出镍铁合金，预还原器尾气直接进入第三级悬浮器。\n[0023] 实施例2步骤如下：\n[0024] 第一步与实例1步骤A相同。\n[0025] A、用5级悬浮干燥煅烧装置产出温度250℃的烟气通入立磨进行干燥，立磨破碎后物料粒度0.6mm、物料水份15％，用旋风和布袋收尘器收集后进入5级悬浮干燥煅烧装置。\n[0026] B、在5级悬浮干燥煅烧装置中，物料与煤粉燃烧产生温度1100℃的高温烟气进行逆流悬浮热交换，物料停留时间4分钟，从第五级悬浮器产出温度750℃的物料进入预还原器，从第一级产出温度250℃的烟气进入立磨。\n[0027] C、喷入占物料(干基)3％的粒度＜0.1mm的焦碳粉，通入煤粉燃料燃烧产生温度\n1100℃的高温烟气在预还原器内进行悬浮状态还原煅烧，控制预还原器尾气CO含量0.5～\n1％，产出物料温度950℃、镍金属化率90％、铁还原成磁性铁率50％，以热状态物料直接进入熔炼设施产出镍铁合金，预还原器尾气直接进入第五级悬浮器。\n[0028] 实施例3步骤如下：\n[0029] 第一步与实例1步骤A相同。\n[0030] A、用7级悬浮干燥煅烧装置产出温度200℃的烟气通入立磨进行干燥，立磨破碎后物料粒度0.8mm、物料水份17％，用旋风和布袋收尘器收集后进入7级悬浮干燥煅烧装置。\n[0031] B、在7级悬浮干燥煅烧装置中，物料与煤粉燃烧产生温度1100℃的高温烟气进行逆流悬浮热交换，物料停留时间6分钟，从第七级悬浮器产出温度800℃的物料进入预还原器，从第一级产出温度200℃的烟气进入立磨。\n[0032] C、喷入占物料(干基)1.5％的粒度＜0.1mm的碳黑粉和占物料(干基)1.0％粒度＜0.1mm的硫磺粉，通入煤粉燃料燃烧产生温度1100℃的高温烟气在预还原器内进行悬浮状态还原硫化煅烧，控制预还原器尾气CO含量0.5～1％，产出物料温度1000℃、镍金属硫化率95％、铁硫化率20％，以热状态物料直接进入熔炼设施产出镍锍产品，预还原器尾气直接进入第五级悬浮器。