专利名称：一种硅镁红土镍矿冷结球及其制备方法
技术领域：
本发明涉及镍矿的冶炼方法，特别提供了一种硅镁红土镍矿冷结球及其制备方法。
背景技术：
镍由于具有良好的机械强度、延展性和很高的化学稳定性而广泛用于不锈钢、电 镀、电池等领域。目前可供开发利用的镍资源有两类， 一类是氧化镍矿，也称红土镍矿，另一 类是硫化镍矿。全球已探明的镍资源约1. 6亿吨，其中30%为硫化镍矿。70%为红土镍矿， 镍产品约有60%来自于硫化矿。然而世界可供近期开发的硫化镍资源，除了加拿大的沃伊 斯湾(Voisey bay)镍矿外，其余寥寥无几，并且硫化镍资源勘探周期和建设周期均较长，开 发和利用相对比较困难。而红土镍矿资源丰富，采矿成本低，冶炼工艺趋于成熟，可生产氧 化镍、硫镍、镍铁等多种中间产品，而且矿源靠海，便于运输。因此，开发利用红土镍矿具有 重要的意义。 红土镍矿是铁、镁、硅等含水氧化物组成的疏松粘土状矿石，由含镍的岩石风化、 浸淋、蚀变、富集而成。现已探明的红土镍矿资源多分布在南、北回归线一带，如澳大利亚、 巴布亚新几内亚、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾和古巴等地。红土镍矿可分为两种类 型， 一种是褐铁矿型，位于矿床的上部，铁高、镍低，硅镁较低，但钴含量较高，这种矿石宜采 用湿法冶金工艺处理，提取镍铁产生的炉渣用于铁的生产。另一种为硅镁镍矿，位于矿床的 下部，硅、镁含量较高，铁、钴含量较低，但镍含量较高，这种矿石宜采用火法冶金工艺处理。 红土矿的原矿中一般含有30% 45%的水，其中结晶水占10% 15%，除水之外，上述两 种类型的红土矿的干矿其主要成份可见表l，本文申所提到的成分含量全部为重量比。
表1红土镍矿两种矿型主要成分(％ )
红土镍矿类型NiCoFeMg0Si02Cr03
褐铁矿型0. 8-1. 50. 1-0. 240-500. 5-5. 010-302-5
硅镁矿型1. 5-3. 00. 02-0. 110-305-3510-501-2 目前，硅镁红土镍矿的火法冶炼工艺有镍铁工艺和镍硫工艺两种工艺路线，主要 熔炼设备有回转炉、电炉和鼓风炉。其中，镍硫工艺的主要产品是低冰镍，由于低冰镍可进 一步制备镍含量为40%以上的高冰镍，该产品具有较大的灵活性经焙烧脱硫后可直接还 原熔炼生产不锈钢工业的通用镍，也可以作为常压粉基法精炼镍的原料生产镍丸和镍粉， 还可以直接铸成阳极板送硫化镍电解精炼的工厂生产阴极镍。因此，镍硫工艺冶炼红土镍 矿具有很好的市场前景。 采用镍硫工艺熔炼硅镁红土镍矿时，将硅镁红土镍矿与硫化剂混合熔炼，分别得 到低冰镍和炉渣、烟尘。镍硫工艺的主要工艺步骤为先将硅镁红土镍矿依次经过干燥、焙
3烧去除其中的游离水和结晶水，然后将焙烧后的硅镁红土镍矿和添加剂、硫化剂一起加入 电炉或鼓风炉进行熔炼得到低冰镍。由于电炉成本高、而且耗费电能多，因此采用这种设备 进行镍硫工艺冶炼红土矿会增加企业的成本。 由于鼓风炉投资少，使用成本低，适合中国国情，因此使用鼓风炉冶炼红矿成为 我国许多企业的优选，在现有技术下，硅镁红土镍矿经过干燥、焙烧去除游离水和结晶水 后，需要进一步的筛分、破碎，然后和熔剂、硫化剂作为炉料与焦炭一起投入鼓风炉进行熔 炼。现有技术存在的主要问题是工艺复杂，回收率低，渣中镍含量偏高。为此，中国专利 200810132540. X特别提供了一种工艺简便、低成本、高回收率地提取镍的硅镁红土镍矿的 冶炼方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅镁红土镍矿冷结球及其制备方法，采用该硅镁红土 镍冷结球矿作主要炉料进行冶炼，可以挖掘中国专利200810132540. X冶炼方法的潜力，进 一步地提高回收率，降低成本。 本发明具体提供了一种硅镁红土镍矿冷结球，其特征在于所述冷结球由硅镁红土
镍原矿与固结剂制备而成，其中的固结剂选自钢渣粉、木屑、苇杆、纸屑中的一种或多种，占
总重量的5 10%，冷结球直径为30 60mm强度为50 200kg/cm2。 本发明还提供了上述硅镁红土镍矿冷结球的制备方法，其特征在于主要包括下列
工序 ①将硅镁红土镍矿晾晒到水分等于或小于20X ; ②将硅镁红土镍矿粉碎到粒度等于或小于0. 5mm ; ③将硅镁红土镍矿与粒度等于或小于0. 5mm的固结剂混合；④用成球机将混合料冷压成直径为30 60mm强度为50 200kg/cm2的硅镁红
土镍矿冷结球。 本发明提供的硅镁红土镍矿冷结球的制备方法，其优点在于将硅镁红土镍矿原
矿与固结剂制备而成冷结球，其中的固结剂选自钢渣粉、木屑、苇杆、纸屑中的一种或多种， 占总重量的5 10%，冷结球直径为30mm 60mm强度为50 200kg/cm2。冷结球中，因 红土矿水分大，粘度高，为了进一步降低水分和粘度，添加吸水性强的固结剂。与原来添加 的硫化剂制成块砖相比较，固结剂的吸水性更强，可将矿中的游离水吸附，同时在冷结球中 会留下大量的空隙，在熔炼时，大大提高透气性，使硅镁红土镍矿冷结球充分的参加反应， 提高镍的回收率和床能力，并降低炉渣中的镍含量。因此整个冶炼过程具有冶炼镍时炉况 好，渣流动性好，透气性强，燃烧均匀，床能力高，焦率低，渣含镍量低多项优点。
具体实施方式
实施例l 本实施例中红土矿，其水分含量为33. 5%，除水外的其它主要成分的重量比为 1. 69% Ni， 14. 96% Fe，28. 41% Si02， 18. 28% MgO，O. 05% Co， 1. 12% Cr203。
取150重量份的红土矿，将其晾晒使水分(包括结晶水和游离水)等于或小于 20%;将块径小于30mm和块径大于60mm的硅镁红土镍矿粉碎到粒径等于或小于0. 5mm ;再将硅镁红土矿与18. 3重量份的粒径等于或小于0. 5mm的固结剂——木屑混合；用成球机将 混合料冷压成直径为50mm强度为200kg/cm2的硅镁红土镍矿冷结球。
炉料组成为150重量份的红土矿冷结球和4. 0重量份的石灰石。
取4.0重量份的石灰石作为造渣剂。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 18t/h将焦炭送入鼓风炉 进行反应，空气送入鼓风炉的风量为70mV(m2 *min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的 低冰镍和炉渣 低冰镍12. 5wt% Ni，59. 6wt% Fe， 21. 2wt% S ; 炉渣0. 067wt% Ni，43. 6wt% Si02，8. 7wt% Fe， 10. 6wt% CaO，21. 6wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为84. 3kg/每吨红土矿，镍的回收率为92. 5%，床能力为 43. 9t/mM(吨/平方米天)。
对比例1 本对比例中红土矿其水分含量为33. 5%，除水外的其它主要成分的重量比为 1. 69% Ni， 14. 96% Fe，28. 41% Si02， 18. 28% MgO，O. 05% Co， 1. 12% Cr203。
取150重量份的红土矿经过孔径为40mm的筛子过筛后分别得到块径小于40mm的 第一质量份Ml和块径大于40mm的第二质量份M2，将第二质量份M2破碎至粒度小于80mm 的碎块；再取18. 3重量份石膏粉与第一质量份M1混合后放在制砖机内制成砖坯，测量砖坯 强度为6. 7MPa，密度为2. 13g/cm3。 炉料组成150重量份的红土矿、18. 3重量份的石膏粉、和4. 0重量份的造渣剂—— 石灰石。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 2t/h将焦炭送入鼓风炉进 行反应，空气送入鼓风炉的风量为70m3/(m2 ，min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的低 冰镍和炉渣 低冰镍11. 2wt% Ni，61. lwt% Fe，23. 6wt% S ; 炉渣0. 112wt% Ni，41. 2wt% Si02，8. 3wt% Fe，9. 8wt% CaO， 19. 6wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为82kg/每吨红土矿，镍的回收率为89.9X，床能力为 42. 3t/m2d。
实施例2 本实施例中红土矿，其水分含量为35. 5%，除水外的其它主要成分的重量比为
1. 73% Ni， 10. 13% Fe，30. 13% Si02，20. 15% MgO，O. 03% Co， 1. 36% Cr203。 取155重量份的红土矿R2将其晾晒使水分(包括结晶水和游离水)等于或小于
20%;将块径小于30mm和块径大于60mm的硅镁红土镍矿粉碎到粒径等于或小于0. 5mm ;再
将硅镁红土矿与20. 3重量份的粒径等于或小于0. 5mm的固结剂——木屑混合；用成球机将
混合料冷压成直径为50mm强度为200kg/cm2的硅镁红土镍矿冷结球。 炉料组成为155重量份的红土矿冷结球和0. 7重量份的造渣剂——石灰石。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 18t/h将焦炭送入鼓风炉
进行反应，空气送入鼓风炉的风量为70mV(m2 *min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的
低冰镍和炉渣 低冰镍15. 6wt% Ni，60. 3wt% Fe， 21. 5wt% S ;
炉渣0. 063wt% Ni，39. 6wt% Si02，8. 9wt% Fe，7. 6wt% Ca0，20. 9wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为67. 6kg/每吨红土矿，镍的回收率为92. 5%，床能力为 43. 9t/m2d。
对比例2 本实施例中红土矿，其水分含量为35. 5%，除水外的其它主要成分的重量比为 1. 73% Ni， 10. 13% Fe，30. 13% Si02，20. 15% MgO，O. 03% Co， 1. 36% Cr203。
取155重量份的红土矿经过孔径为40mm的筛子过筛后分别得到块径小于40mm的 第一质量份Ml和块径大于40mm的第二质量份M2，将第二质量份M2破碎至粒度小于80mm 的碎块；再取18. 3重量份石膏粉与第一质量份M1混合后放在制砖机内制成砖坯，测量砖坯 强度为5. 6MPa，密度为2. 04g/cm3。 炉料组成150重量份的红土矿、18. 3重量份的石膏粉、和4. 0重量份的造渣剂石灰 石。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 2t/h将焦炭送入鼓风炉进 行反应，空气送入鼓风炉的风量为70m3/(m2 ，min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的低 冰镍和炉渣 低冰镍14. 6wt% Ni，63. 2wt% Fe，24. lwt% S ; 炉渣0. 099wt% Ni，37. 6wt% Si02，8. 2wt% Fe，6. 4wt% CaO，20. 6wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为66. 1kg/每吨红土矿，镍的回收率为90. 4%，床能力为
42. 7t/m2d。
实施例3 本实施例中红土矿，其水分含量为32.4%，除水外的其它主要成分的重量比为
1. 78% Ni， 12. 75% Fe，31. 13% Si02， 13. 13% MgO，O. 02% Co， 1. 28% Cr203。 取148重量份的红土矿R2将其晾晒使水分(包括结晶水和游离水)等于或小于
20%;将块径小于30mm和块径大于60mm的硅镁红土镍矿粉碎到粒径等于或小于0. 5mm ;再
将硅镁红土矿与粒径等于或小于O. 5mm的固结剂——木屑11. 5重量份混合；用成球机将混
合料冷压成直径为50mm强度为200kg/cm2的硅镁红土镍矿冷结球。 炉料组成为148重量份的红土矿和13. 1重量份的造渣剂——石灰石。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 18t/h将焦炭送入鼓风炉
进行反应，空气送入鼓风炉的风量为70m3/(m2 *min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的
低冰镍和炉渣低冰镍11. 6wt% Ni，62. 4wt% Fe， 19. 5wt% S ; 炉渣0. 062wt% Ni，47. 5wt% Si02， 12. 9wt% Fe， 16. 3wt% CaO ;22. 5wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为95. 6kg/每吨红土矿，镍的回收率为91. 5%，床能力为
43. 9t/m2d。
对比例3 本实施例中红土矿，其水分含量为32.4%，除水外的其它主要成分的重量比为 1. 78% Ni， 12. 75% Fe，31. 13% Si02， 13. 13% MgO，O. 02% Co， 1. 28% Cr203。
取148重量份的红土矿，经过孔径为40mm的筛子过筛后分别得到块径小于40mm 的第一质量份M1和块径大于40mm的第二质量份M2，将第二质量份M2破碎至粒度小于80mm的碎块；再取18. 3重量份石膏粉与第一质量份M1混合后放在制砖机内制成砖坯，测量砖坯 强度6. 4MPa，密度为2. llg/cm3。 炉料组成150重量份的红土矿、11. 5重量份的石膏粉、和13. 1重量份的造渣 剂——石灰石。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 2t/h将焦炭送入鼓风炉进 行反应，空气送入鼓风炉的风量为70mV(m2 ，min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的低 冰镍和炉渣 低冰镍11. 36wt% Ni，64. lwt% Fe， 21. 2wt% S ; 炉渣0. 096wt% Ni，42. 5wt% Si02， 12. 8wt% Fe，7. 6wt% CaO， 19. 4wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为93. 4kg/每吨红土矿，镍的回收率为89. 4%，床能力为
42. 4t/m2d。
实施例4 本实施例中红土矿，其水分含量为31%，除水外的其它主要成分的重量比为
1. 85% Ni，9. 36% Fe，29. 15% Si02，20. 28% MgO，O. 06% Co， 1. 06% Cr203。 取145重量份的红土矿，将其晾晒使水分(包括结晶水和游离水)等于或小于
20%;将块径小于30mm和块径大于60mm的硅镁红土镍矿粉碎到粒径等于或小于0. 5mm ;再
将硅镁红土矿与粒径等于或小于O. 5mm的固结剂——木屑16. 7重量份混合；用成球机将混
合料冷压成直径为50mm强度为200kg/cm2的硅镁红土镍矿冷结球。 炉料组成为145重量份的红土矿和0. 7重量份的造渣剂——石灰石。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 18t/h将焦炭送入鼓风炉
进行反应，空气送入鼓风炉的风量为70m3/(m2 *min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的
低冰镍和炉渣 低冰镍11. 5wt% Ni，59. 2wt% Fe，20. 5wt% S ; 炉渣0. 064wt% Ni，40. lwt% Si02， 13. 2wt% Fe，9. 2wt% CaO，21. 2wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为105kg/每吨红土矿，镍的回收率为93. 5%，床能力为
43. 7t/m2d。
对比例4 本实施例中红土矿，其水分含量为31%，除水外的其它主要成分的重量比为 1. 85% Ni，9. 36% Fe，29. 15% Si02，20. 28% MgO，O. 06% Co， 1. 06% Cr203。
取145重量份的红土矿，经过孔径为40mm的筛子过筛后分别得到块径小于40mm 的第一质量份M1和块径大于40mm的第二质量份M2，将第二质量份M2破碎至粒度小于80mm 的碎块；再取16. 7重量份石膏粉与第一质量份M1混合后放在制砖机内制成砖坯，测量砖坯 强度为7. 2MPa，密度为2. 34g/cm3。 炉料组成145重量份的红土矿、16. 7重量份的石膏粉和0. 7重量份的造渣剂—— 石灰石。 熔炼时，以0. 8t/h的速率将所述炉料送入鼓风炉，以0. 2t/h将焦炭送入鼓风炉进 行反应，空气送入鼓风炉的风量为70mV(m2 ，min)。反应后，从鼓风炉中排出以下成分的低 冰镍和炉渣 低冰镍11. 2wt% Ni，62. 14wt% Fe，21. 5wt% S ;
炉渣0. 102wt% Ni，38. 9wt% Si02， 12. 3wt% Fe，8. 3wt% CaO， 19. 8wt% MgO。
所生产的低冰镍的数量为102kg/每吨红土矿，镍的回收率为90. 2%，床能力为 42. 2t/m2d。
权利要求
一种硅镁红土镍矿冷结球，其特征在于所述冷结球由硅镁红土镍原矿与固结剂制备而成，其中的固结剂选自钢渣粉、木屑、苇杆、纸屑中的一种或多种，占总重量的5～10％，冷结球直径为30～60mm强度为50～200kg/cm2。
2. —种权利要求1所述硅镁红土镍矿冷结球的制备方法，其特征在于主要包括下列工序① 将硅镁红土镍矿晾晒到水分等于或小于20X ;② 将硅镁红土镍矿粉碎到粒度等于或小于0. 5mm ;③ 将硅镁红土镍矿与粒度等于或小于0. 5mm的固结剂混合；④ 用成球机将混合料冷压成直径为30 60mm强度为50 200kg/cm2的硅镁红土镍 矿冷结球。
全文摘要
本发明具体提供了一种硅镁红土镍矿冷结球，其特征在于所述冷结矿冷结球由硅镁红土镍原矿与固结剂制备而成，其中的固结剂选自钢渣粉、木屑、苇杆、纸屑中的一种或多种，占总重量的5～10％，冷结球直径为30～60mm，强度为50～200kg/cm2；其制备方法包括下列工序①将硅镁红土镍矿晾晒到水分≤20％；②将硅镁红土镍矿粉碎到粒度≤0.5mm；③将硅镁红土镍矿与粒度≤0.5mm的固结剂混合；④用成球机将混合料冷压成直径为30～60mm强度为50～200kg/cm2的硅镁红土镍矿冷结球。该制球方法的优点冶炼镍时炉况好，渣流动性好，透气性强，燃烧均匀，床能力高，焦率低，渣含镍量低。
文档编号C22B1/244GK101705354SQ20091018767
公开日2010年5月12日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者张玉山 申请人:张玉山