流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法

1.一种流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，包括步骤： A、镍矿破磨/干燥：将镍矿进行破磨，要求破磨后粒径小于74μm的比例大于70%，然后进行干燥脱水，脱水后矿含水不超过10%，干矿进入步骤B；
B、第一段沸腾炉加热：将步骤A得到的干矿在第一段沸腾炉中加热，加热温度为750℃以上，被加热后矿进入步骤C；
C、第二段循环流化床还原：将步骤B得到的加热后的矿送入循环流化床，在还原气氛下进行流态化循环焙烧，被选择性还原后的矿进入步骤D；
D、水淬/液固分离：将步骤C得到的被选择性还原后的矿进行快速水淬，水淬后液固分离，得到优质焙砂并送往后续浸出工序，液则返回水淬工序循环利用； 所述步骤B中的第一段沸腾炉加热温度为750～900℃，加热时矿的停留时间为10～
30min；
所述步骤C中的第二段循环流化床还原的还原气体的加入量为加入矿量的5～20%，还原时矿的循环量为总矿量的80%以上，还原时矿的停留时间大于或等于10min且小于
30min。
2.根据权利要求1所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述步骤A中的破磨为湿磨或干磨。
3.根据权利要求1所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述步骤A中的干燥采用回转窑干燥，干燥温度为200～350℃。
4.根据权利要求1所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述步骤B中的第一段沸腾炉加热时的载气为空气或富氧空气。
5.根据权利要求4所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述步骤B中的第一段沸腾炉加热热源提供为电加热或燃料加热，所用燃料为重油、煤、天然气和液化气的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述步骤C中第的二段循环流化床还原时的载气为还原气体和惰性气体的混合物，混合比例为还原性气体与惰性气体体积比为1:1～1:10。
7.根据权利要求6所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述步骤C中的第二段循环流化床还原的还原气体为一氧化碳和氢气的一种或两种、 惰性气体为氮气和二氧化碳的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述步骤D中的液固分离采用浓密分离或带式过滤机过滤分离。
9.根据权利要求1至8任一项所述的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其特征在于，所述氧化镍矿包含褐铁型红土矿和/或镁质硅酸镍矿。

流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种氧化镍矿制备焙砂的方法，尤其涉及一种流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法。\n背景技术\n[0002] 镍是一种重要的战略金属，广泛应用于不锈钢、高温合金、电镀和化工等行业。自然界中的镍资源约70％以氧化矿形式存在，只有30％以硫化矿形式存在，但目前镍工业中近60％的镍来自硫化镍矿。\n[0003] 红土镍矿的处理工艺可分为火法和湿法两种。纯湿法工艺主要是酸浸工艺，包含常压酸浸和加压酸浸，而常压酸浸工艺存在酸耗高、金属浸出选择性差且回收率低的缺点，加压酸浸工艺，虽金属浸出选择性和回收率增加，但存在投资成本高、建设周期长、技术成熟度不够的弊端。纯火法工艺主要是炼镍铁工艺，分为高炉(或鼓风炉)熔炼工艺和回转窑-电炉还原熔炼工艺，前者环境污染严重，能耗高，将受到国家环保政策和能源政策的限制，而后者虽适合处理各种类型的红土镍矿，但是其能耗大，仅电耗就约占成本的50％，同时要求矿石有较高的镍品位。\n[0004] 专利CN1858274公开了一种氧化镍矿的处理新方法，该法虽然采用常压浸出，减少了能耗并降低了工艺技术难度和操作成本，但是无法将氧化镍矿转化为镍产品，而工艺中磁选和浮选两步弃渣却会造成有价金属相应损失。\n[0005] 专利CN101020957公开了一种转底炉快速还原含碳氧化镍矿球团富集镍的新技术，该法虽工艺流程短，原料适应性强，镍回收率高，但该法并未涉及矿中铁和钴的回收利用，且只对镍进行了富集，得到的富集镍矿还需要选择进一步的提炼工艺。\n[0006] 专利CN1718787公开了一种低品位氧化镍矿堆浸提镍钴的方法，该法虽避免了加压浸出的高投资和高操作成本，但酸耗较大且铁被大量浸出，为后续含镍提纯带来困难，同时该工艺残液量大，工作周期较长，效率较低。\n[0007] 专利CN1827799A公开了一种从氧化镍矿硅酸镍矿回收镍钴的方法，该法将原矿破磨到后配入焦炭粉、氯化剂和助剂后球团，采用氯化离析-磁选对物料进行处理。该法简单易行且环保较好，但该法处理红土镍矿的镍、钴回收率较低，分别只有80％和70％，且铁并没有被综合利用。\n[0008] 专利CN1995414公开了氧化镍矿的硫酸强化浸出提取法，该法虽然比常规加压浸出法设备要求低，技术容易掌握，但金属浸出选择性不好，浸出液中杂质含量较高，后续提纯较难。\n[0009] 相比之下，由Caron教授提出的还原焙烧-氨浸工艺被认为是较为成功的红土镍矿处理工艺。该工艺在古巴Nicaro、澳大利亚Townsville、菲律宾Marinduque、阿尔巴尼亚以及中国的元石山冶炼厂相继建成并投产运行。该工艺还原焙烧的目的是将矿中的镍和钴矿物最大限度的还原成金属，而控制铁的还原态为Fe3O4，然后将所得焙砂在氨性溶液中浸出，进而继续下一步镍产品制备工序。还原焙烧是整个工艺的关键，如何能够控制好镍/钴和铁的还原度，即镍/钴尽可能金属化而铁尽可能不金属化将对镍钴回收率及铁的综合利用至关重要。一般来讲还原焙烧可以采用多膛炉、回转窑和流态化炉来实现，Nicaro冶炼厂采用多膛反射炉，Townsville和Marinduque冶炼厂采用层式Herreschoff还原焙烧炉，元石山冶炼厂采用的是回转窑，而由中国和阿尔巴尼亚于上世纪70年代合作开发的镍钴提纯工厂则采用两段沸腾炉。多膛炉和回转窑与流态化炉相比对矿的处理能力较低，能耗稍高，且因停留时间较长不利用镍和铁选择性还原的有效控制，两段沸腾炉一般适合处理粒径0～3mm的红土矿，对于矿粒径小于74μm占到70％以上的矿粉则并不适合，原因是沸腾炉不能保证较细矿粉足够的停留时间，导致镍钴金属化不充分，影响镍钴回收。\n[0010] 综上，如何能够控制好矿中镍和铁的高效选择性还原并获得优质焙砂，同时提高设备单位时间的处理能力，降低能耗是实现还原焙烧-常压氨浸工艺高效高值处理氧化镍矿的关键。\n发明内容\n[0011] 本发明的目的是提供一种流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，该法采用一段沸腾炉加热和一段循环流化床还原的方法实现了在较短时间内很好的控制矿中镍、钴和铁的选择性还原，进而得到优质焙砂。\n[0012] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：\n[0013] 本发明的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，包括步骤：\n[0014] A、镍矿破磨/干燥：将镍矿进行破磨，要求破磨后粒径小于74μm的比例大于\n70％，然后进行干燥脱水，脱水后矿含水不超过10％，干矿进入步骤B；\n[0015] B、第一段沸腾炉加热：将步骤A得到的干矿在第一段沸腾炉中加热，加热温度为\n750℃以上，被加热后矿进入步骤C；\n[0016] C、第二段循环流化床还原：将步骤B得到的加热后的矿送入循环硫化床，在还原气氛下进行流态化循环焙烧，被选择性还原后的矿进入步骤D；\n[0017] D、水淬/液固分离：将步骤C得到的被选择性还原后的矿进行快速水淬，水淬后液固分离，得到优质焙砂并送往后续浸出工序，液则返回水淬工序循环利用。\n[0018] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，由于其中第一段沸腾炉用来加热，第二段循环流化床用来还原，获得优质焙砂，可以在较短时间内很好的控制矿中镍、钴和铁的选择性还原，进而得到优质焙砂，为后续高效浸出分离有价金属镍、钴和铁奠定基础，为储量丰富但一直未实现其综合经济价值的氧化镍矿还原焙烧-常压氨浸工艺提供了一种新的还原焙烧工艺思路。\n附图说明\n[0019] 图1为本发明实施例提供的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法的流程示意图。\n具体实施方式\n[0020] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。\n[0021] 本发明的流态化还原焙烧氧化镍矿制备优质焙砂的方法，其较佳的具体实施方式如图1所示，包括步骤：\n[0022] A、镍矿破磨/干燥：将镍矿进行破磨，要求破磨后粒径小于74μm的比例大于\n70％，然后进行干燥脱水，脱水后矿含水不超过10％，干矿进入步骤B；\n[0023] B、第一段沸腾炉加热：将步骤A得到的干矿在第一段沸腾炉中加热，加热温度为\n750℃以上，被加热后矿进入步骤C；\n[0024] C、第二段循环流化床还原：将步骤B得到的加热后的矿送入循环硫化床，在还原气氛下进行流态化循环焙烧，被选择性还原后的矿进入步骤D；\n[0025] D、水淬/液固分离：将步骤C得到的被选择性还原后的矿进行快速水淬，水淬后液固分离，得到优质焙砂并送往后续浸出工序，液则返回水淬工序循环利用。\n[0026] 所述步骤A中的破磨为湿磨或干磨。\n[0027] 所述步骤A中的干燥采用回转窑干燥，干燥温度为200～350℃。\n[0028] 所述步骤B中的第一段沸腾炉加热时的载气为空气或富氧空气。\n[0029] 所述步骤B中的第一段沸腾炉加热热源提供为电加热或燃料加热，加热温度为\n750～900℃，所用燃料为重油、煤、天然气和液化气的一种或几种。\n[0030] 所述步骤B中的第一段沸腾炉加热时矿的停留时间为10～30min。\n[0031] 所述步骤C中第的二段循环流化床还原时的载气为还原气体和惰性气体的混合物，混合比例为还原性气体与惰性气体体积比为1∶1～1∶10。\n[0032] 所述步骤C中的第二段循环流化床还原的还原气体为一氧化碳和氢气的一种或两种、惰性气体为氮气和二氧化碳的一种或两种，还原气体的加入量为加入矿量的5～\n20％。\n[0033] 所述步骤C中的第二段循环流化床还原时矿的循环量为总矿量的80％以上，还原时矿的停留时间为10～30min。\n[0034] 所述步骤D中的液固分离采用浓密分离或带式过滤机过滤分离。\n[0035] 所述氧化镍矿包含褐铁型红土矿和/或镁质硅酸镍矿。\n[0036] 本发明采用两段流态化还原焙烧氧化镍矿的方法，其中第一段沸腾炉用来加热，第二段循环流化床用来还原，获得优质焙砂，为后续高效浸出分离有价金属镍、钴和铁奠定基础，为储量丰富但一直未实现其综合经济价值的氧化镍矿还原焙烧-常压氨浸工艺提供了一种新的还原焙烧工艺思路。将本发明与现有氧化镍矿还原焙烧工艺对比，可发现有如下优势：\n[0037] （1）沸腾炉和循环流化床的引入实现了氧化镍矿的流态化焙烧，第二段循环流化床技术的采用使80％以上的矿粉强制循环回炉，保证了矿粉在炉中有充分的反应停留时间，从而使目标金属高效选择性还原。\n[0038] （2）两段流态化焙烧的采用，使还原段和加热段分离，保证了还原段镍矿的还原气氛，且气氛便于控制，有利于实现金属的选择性还原，同时还保证了加热段燃料的充分燃烧及热值利用，提高了设备的处理能力，降低了能耗及生产成本。\n[0039] （3）所得焙砂镍、钴金属化率高，而铁的金属化率很低，实现了三种目标元素的选择性还原，为后续浸出及铁回收工序奠定了基础，有利于实现氧化镍矿中有价元素镍/钴高回收率的同时伴生元素铁的综合高值利用。\n[0040] 实施例1：\n[0041] 参见附图，原矿经破碎湿磨后得粒径小于74μm占80％的氧化镍矿，然后在回转窑中经200℃干燥，得含水8％的矿粉，送入一段沸腾炉，在800℃下加热，加热热量由重油提供，矿停留时间为15min，加热后矿粉进入二段循环流化床，通入一氧化碳和氮气，其中一氧化碳和氮气的体积比为1∶10，一氧化碳加入量为加入矿量的5％，矿停留时间为\n15min，被还原后的矿送去快速水淬，水淬后进行液固分离，所得优质焙砂中镍还原度达到\n83±5％，钴还原度达80±5％，铁还原度达85±5％，铁金属化率4％，焙砂送入后续浸出工序，收尘系统所得细矿返回一段沸腾炉，气体点燃后排空。\n[0042] 实施例2：\n[0043] 原矿经破碎湿磨后得粒径小于74μm占70％的氧化镍矿，然后在回转窑中经\n250℃干燥，得含水6％的矿粉，送入一段沸腾炉，在780℃下加热，加热热量由煤粉提供，矿停留时间为25min，加热后矿粉进入二段循环流化床，通入一氧化碳和氮气，其中一氧化碳和氮气的体积比为1∶5，一氧化碳加入量为加入矿量的10％，矿停留时间为25min，被还原后的矿送去快速水淬，水淬后进行液固分离，所得优质焙砂中镍还原度达到85±3％，钴还原度达80±3％，铁还原度达87±3％，铁金属化率5％，焙砂被送入后续浸出工序，收尘系统所得细矿返回一段沸腾炉，气体点燃后排空。\n[0044] 实施例3：\n[0045] 原矿经破碎湿磨后得粒径小于74μm占85％的氧化镍矿，然后在回转窑中经\n300℃干燥，得含水5％的矿粉，送入一段沸腾炉，在820℃下加热，加热热量由电加热提供，矿停留时间为20min，加热后矿粉进入二段循环流化床，通入一氧化碳和二氧化碳，其中一氧化碳和氮气的体积比为1∶7，一氧化碳加入量为加入矿量的15％，矿停留时间为\n20min，被还原后的矿送去快速水淬，水淬后进行液固分离，所得优质焙砂中镍还原度达到\n83±3％，钴还原度达80±3％，铁还原度达85±3％，铁金属化率4％，焙砂被送入后续浸出工序，收尘系统所得细矿返回一段沸腾炉，气体点燃后排空。\n[0046] 实施例4：\n[0047] 原矿经破碎湿磨后得粒径小于74μm占90％的氧化镍矿，然后在回转窑中经\n350℃干燥，得含水3％的矿粉，送入一段沸腾炉，在750℃下加热，加热热量由煤粉提供，矿停留时间为30min，加热后矿粉进入二段循环流化床，通入一氧化碳和氮气，其中一氧化碳和氮气的体积比为1∶3，一氧化碳加入量为加入矿量的20％，矿停留时间为30min，被还原后的矿送去快速水淬，水淬后进行液固分离，所得优质焙砂中镍还原度达到81±3％，钴还原度达79±3％，铁还原度达84±3％，铁金属化率3％，焙砂被送入后续浸出工序，收尘系统所得细矿返回一段沸腾炉，气体点燃后排空。\n[0048] 实施例5：\n[0049] 原矿经破碎湿磨后得粒径小于74μm占100％的氧化镍矿，然后在回转窑中经\n280℃干燥，得含水5％的矿粉，送入一段沸腾炉，在900℃下加热，加热热量由煤粉提供，矿停留时间为10min，加热后矿粉进入二段循环流化床，通入一氧化碳和二氧化碳，其中一氧化碳和氮气的体积比为1∶1，一氧化碳加入量为加入矿量的5％，矿停留时间为10min，被还原后的矿送去快速水淬，水淬后进行液固分离，所得优质焙砂中镍还原度达到85±3％，钴还原度达82±3％，铁还原度达85±3％，铁金属化率4％，焙砂被送入后续浸出工序，收尘系统所得细矿返回一段沸腾炉，气体点燃后排空。\n[0050] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。