一种利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备镍铁合金和胶凝性材料的方法，具体涉及一种利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法。
【背景技术】
[0002]红土镍矿在世界上的储量很丰富，全球至今约探获1.6亿吨镍金属量的资源。其中，硫化矿约占30%，其余均为红土镍矿。我国镍矿资源储量中70%集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北7个省，合计保有储量占全国镍资源总储量的27%。随着国民经济的迅速发展，镍的消耗量日益增加，同时硫化镍矿资源总量和品位不断下降，利用红土镍矿已经成为当今世界镍冶金提取业的主流，红土镍矿有勘查成本低、采矿成本低、选冶工艺成熟等特点，所以说红土镍矿有非常广阔的开发前景，为此，我国《有色金属工业中长期科技发展规(2006?2020年)(征求意见稿)》已明确将氧化镍矿开发利用列为重点项目。
[0003]在现有火法冶炼镍铁的工艺中，对红土镍矿主要有以下两种途径:一是回转窑干燥一电炉还原熔炼法，将红土镍矿在回转窑内进行干燥及预还原(650°C?800°C )，而后将其加入还原电炉内进行熔分(1550°C?1600°C )得到粗镍铁，经转炉精炼后可得含镍25%以上的镍铁合金；二是回转窑直接还原法，原矿经干燥、破碎、筛分后与石灰以及煤粉按比例混合造球，经干燥和高温还原，生成海绵状的镍铁合金与渣的混合物，再经冷却、破碎、筛分、磁选等处理得到粗镍铁粒。但上述现有的红土镍矿利用技术中均存在一些问题:如回转窑干燥一电炉还原熔炼法中，熔炼温度高，成本高，产渣量大，渣未直接利用；其中回转窑直接还原法中，产出的尾渣尚缺乏合理的用途，目前部分用于填埋或水泥原料配料。尾渣产量大且渣未能直接利用，且镍渣后续再次加工可导致成本的增加，同时渣末必须通过其他手段制备胶凝性材料，这无形中增加了渣末处理的成本，因此基于丰富的红土镍矿资源，开发一种红土镍矿的低成本、高收入、易于实施的多组分综合利用方法成为目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供出了一种利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法，该方法能够通过红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料，并且成本低，易于实施，生产周期短。
[0005]为达到上述目的，本发明所述的利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法包括以下步骤:
[0006]I)取红土镍矿，再将红土镍矿干燥并破碎后加入还原剂、Al2O3和钙质熔剂，得入炉原料，然后再将入炉原料放置到炉中，并在还原性气氛下进行还原和焙烧反应；
[0007]2)将步骤I)还原反应的产物进行冷却、破碎及磁选，得镍铁合金和胶凝性材料。
[0008]步骤I)中将红土镍矿破碎至粒径小于等于300目后加入还原剂、Al2O3和钙质溶剂。
[0009]步骤I)中入炉原料的碱度值为2.2?3.5。
[0010]入炉原料中铁与单质碳的物质的量之比为1:1.3-3，入炉原料中硅与钙的物质的量之比为1:2.2-3.5。
[0011]所述还原剂为焦粉、褐煤、烟煤及无烟煤中的一种或几种按任意比例的混合物。
[0012]所述钙质溶剂为石灰石、石灰、碳酸钠、萤石及硫酸钙中的一种或几中按任意比例的混合物。
[0013]步骤I)中将入炉原料压块后放置到炉中进行还原反应的具体操作为:将入炉原料压块后放置到电阻炉以速率为10 °C /min升温至1300 °C -1500 °C，再保温烧结30min-300mino
[0014]步骤2)中的胶凝性材料中含有Ca3S1^ Ca2S14,且Ca3S1j Ca2S14的质量和占胶凝性材料的质量的比例大于等于85%。
[0015]步骤I)中干燥过程中的温度为115°，干燥时间120min。
[0016]本发明具有以下有益效果:
[0017]本发明所述的利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法在制备镍铁合金和胶凝性材料的过程中，将红土镍矿干燥并破碎后加入还原剂、Al2O3和钙质溶剂，然后直接入炉反应，再将反应的产物进行破碎，再磁选出镍铁合金和胶凝性材料，本发明避免了传统工艺产生的镍渣后续再次加工而导致的成本增加，将原本的直接还原镍铁的高温反应、磨矿和炉渣后续再加工的焙烧、磨矿两种工艺合二为一，将传统工艺中的两烧结变为一次烧结一烧，将传统工艺的两次磨矿变一次磨矿，与传统制备镍铁的方法比较，本发明明显具有生产成本低、周期短、工序简单、易于实施等特点，另外，本发明所述的方法利用红土镍矿直接准备镍铁合金和凝胶性材料两种物质，不需要额外制备凝胶性材料的步骤，大大的降低了制备的成本，实用性极强。
[0018]本发明是在回转窑直接还原基本原理和水泥焙烧基本原理结合的基础上提出的，通过合理配料和工艺参数控制，可以同时实现铁镍的还原和水泥主要组元生成反应，产物经磨细分选后可得到直接还原铁和胶凝材料，实现红土镍矿的多组分综合利用。与回转窑还原、分选后，炉渣再配料生产水泥工艺比，流程更短，且磨碎和煅烧工序各少一道，能耗明显降低，可取得明显的经济和社会效益。能够通过红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料，并且成本低，易于实施，生产周期短。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的流程图；
[0020]图2为本发明中破碎得到的产物的XRD分析图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0022]实施例一
[0023]本发明所述的利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法包括以下步骤:
[0024]I)取红土镍矿，再将红土镍矿干燥并破碎后加入焦粉、Al2O3、以及石灰石、石灰、碳酸钠和萤石按任意比例的混合物，得入炉原料，然后再将入炉原料压块后放置到炉中，并在还原性气氛下进行还原和焙烧反应；
[0025]2)将步骤I)还原反应的产物进行冷却、破碎及磁选，得镍铁合金和胶凝性材料。
[0026]步骤I)中将红土镍矿破碎至粒径小于等于300目后加入焦粉、Al2O3、以及石灰石、石灰、碳酸钠和萤石按任意比例的混合物。
[0027]步骤I)中入炉原料的碱度值为2.2。
[0028]入炉原料中铁与单质碳的物质的量之比为1:1.3，入炉原料中硅与钙的物质的量之比为1:2.2。
[0029]步骤I)中将入炉原料压块后放置到炉中进行还原反应的具体操作为:将入炉原料压块后放置到电阻炉以速率为10°c /min升温至1300°C，再保温烧结300min。
[0030]步骤I)中干燥过程中的温度为115°，干燥时间120min。
[0031]实施例二
[0032]本发明所述的利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法包括以下步骤:
[0033]I)取红土镍矿，再将红土镍矿干燥并破碎后加入褐煤、Al2O3、以及石灰石、石灰和碳酸钠按任意比例的混合物，得入炉原料，然后再将入炉原料压块后放置到炉中，并在还原性气氛下进行还原和焙烧反应；
[0034]2)将步骤I)还原反应的产物进行冷却、破碎及磁选，得镍铁合金和胶凝性材料。
[0035]步骤I)中将红土镍矿破碎至粒径小于等于300目后加入褐煤、A1203、以及石灰石、石灰和碳酸钠按任意比例的混合物。
[0036]步骤I)中入炉原料的碱度值为3.5。
[0037]入炉原料中铁与单质碳的物质的量之比为1:3，入炉原料中硅与钙的物质的量之比为1:3.5。
[0038]步骤I)中干燥过程中的温度为115°，干燥时间120min。
[0039]实施例三
[0040]本发明所述的利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法包括以下步骤:
[0041]I)取红土镍矿，再将红土镍矿干燥并破碎后加入烟煤、A1203、以及石灰石和石灰按任意比例的混合物，得入炉原料，然后再将入炉原料压块后放置到炉中，并在还原性气氛下进行还原和焙烧反应；
[0042]2)将步骤I)还原反应的产物进行冷却、破碎及磁选，得镍铁合金和胶凝性材料。
[0043]步骤I)中将红土镍矿破碎至粒径小于等于300目后加入烟煤、Al2O3,以及石灰石和石灰按任意比例的混合物。
[0044]步骤I)中入炉原料的碱度值为2.3。
[0045]入炉原料中铁与单质碳的物质的量之比为1:1.5，入炉原料中硅与钙的物质的量之比为1:2.3。
[0046]步骤I)中将入炉原料压块后放置到炉中进行还原反应的具体操作为:将入炉原料压块后放置到电阻炉以速率为10°c /min升温至1350°C，再保温烧结250min。
[0047]步骤I)中干燥过程中的温度为115°，干燥时间120min。
[0048]实施例四
[0049]本发明所述的利用红土镍矿制备镍铁合金和胶凝性材料的方法包括以下步骤:
[0050]I)取红土镍矿，再将红土镍矿干燥并破碎后加入无烟煤、Al2O3及硫酸钙，得入炉原料，然后再将入炉原料压块后放置到炉中，并在还原性气氛下进行还原和焙烧反应；
[0051]2)将步骤I)还原反应的产物进行冷却、破碎及磁选，得镍铁合金和胶凝性材料。
[0052]步骤I)中将红土镍矿破碎至粒径小于等于300目后加入无烟煤、Al2O3及硫酸钙。
[0053]步骤I)中入炉原料的碱度值为2.4。
[0054]入炉原料中铁与单质碳的物质的量之比