低温还原制备镍铁的方法与流程

本发明属于金属冶炼，具体涉及一种低温还原制备镍铁的方法，尤其涉及一种低温还原制备不锈钢配加合金原料镍铁的方法。

背景技术：

1、镍具有优秀的耐腐蚀、耐高温等性能，广泛应用于不锈钢及合金钢等产品的生产过程。原生镍资源主要来源于硫化镍矿和红土镍矿。全球不锈钢产量的快速增长加速了原生镍资源的消耗，易冶炼的硫化镍矿已逐渐枯竭，红土镍矿成为原生镍资源的主要来源。而全球红土镍矿的平均镍含量仅有1.28％，并伴生有大量的硅镁酸盐以及铁氧化物，处理难度颇大。

2、常规红土镍矿火法冶炼工艺主要有两种，一种红土镍矿脱水配加碳粉还原剂进行烧结处理，采用高炉进行熔炼，形成低镍含量铁水。此工艺方法简单，能充分利用廉价的褐铁矿型红土镍矿，但存在铁水中镍含量低(ni≤2.0％)磷含量高(p≥0.045％)，且焦炭用量大，成本较高的缺陷。另一种工艺为rkef工艺，红土镍矿经回转窑脱水-干燥-预还原后，在矿热炉中进行熔炼成含镍生铁，该工艺也是目前世界范围内冶炼红土矿的主要工艺路线。但矿热炉用电量大、能耗高，造成其成本偏高并伴有污染大的问题。

3、此外，存在部分利用回转窑、转底炉等直接还原制备镍铁的工艺。利用回转窑工艺直接还原制备镍铁等金属化率高的产品时，存在较为严重的结圈问题，这不仅会影响生产效率，也会影响内衬寿命。同时，回转窑对入窑球团质量要求高，由于窑内回旋运动对球团的强度提出一定要求。且受结圈问题的影响，入窑球团不能带入过多的粉末。从国内的应用效果看，现有工艺仍有生产不稳定、产量小等问题。

4、在此背景下，迫切需要开发出一种高效节能的不锈钢冶炼用镍铁原料制备工艺。本发明提供了一种以红土镍矿为原料低成本生产镍铁的工艺，可有效降低冶炼成本，实现稳定批量生产。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种低温还原制备镍铁的方法。

2、具体的，本发明的低温还原制备镍铁的方法，包括：

3、(1)将红土镍矿干燥破碎后与还原剂、造渣熔剂混匀造球；

4、(2)将球团布置在带式直行焙烧窑内焙烧还原；

5、(3)焙烧后的球团冷却后出窑破碎，经重选获得镍铁粒，剩余尾矿经磁选富集获得镍铁精矿粉。

6、上述的低温还原制备镍铁的方法，破碎后的红土镍矿粒径≤5mm，所述还原剂及造渣熔剂的粒径≤100目。

7、上述的低温还原制备镍铁的方法，所述还原剂为烟煤；所述造渣熔剂为石灰。

8、上述的低温还原制备镍铁的方法，红土镍矿、烟煤、石灰的质量配比为1:(0.15～0.2):(0.05～0.1)。

9、上述的低温还原制备镍铁的方法，所述球团的直径为20～30mm。

10、上述的低温还原制备镍铁的方法，所述球团在带式直行焙烧窑床上的厚度为50～60mm。

11、上述的低温还原制备镍铁的方法，所述焙烧还原包括预热还原段、高温成型段和冷却段。

12、上述的低温还原制备镍铁的方法，所述预热还原段的温度为300～1350℃，时长为2～3h；所述高温成型段的温度为1350～1400℃，时长为50～70min。

13、上述的低温还原制备镍铁的方法，焙烧还原过程中，向窑内喷入co、ch4气体进行燃烧升温。

14、本发明的技术方案具有如下的有益效果：

15、(1)经济高效制备镍铁：红土镍矿经破碎，配用低成本烟煤作为碳质还原剂，并添加少量造渣剂混匀压球，低温条件下即可使红土镍矿中的镍铁元素以半熔融状态还原聚集，形成细小的镍铁粒，再通过破碎重选，实现镍铁的提纯；

16、(2)生产设备建造成本低、易维护：工艺设计采用一种带式直行焙烧窑，可在低温下利用配入的煤粉和喷吹的co、ch4等气体进行红土镍矿升温还原，制备镍铁；

17、(3)有效拓宽可利用资源范围：本发明在生产成本方面优势明显，可用于冶炼低品位红土镍矿，实现低品位红土镍矿资源的有效利用。

技术特征：

1.一种低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，破碎后的红土镍矿粒径≤5mm，所述还原剂及造渣熔剂的粒径≤100目。

3.根据权利要求1所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，所述还原剂为烟煤；所述造渣熔剂为石灰。

4.根据权利要求1所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，红土镍矿、烟煤、石灰的质量配比为1:(0.15～0.2):(0.05～0.1)。

5.根据权利要求1所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，所述球团的直径为20～30mm。

6.根据权利要求1所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，所述球团在带式直行焙烧窑床上的厚度为50～60mm。

7.根据权利要求1所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，所述焙烧还原包括预热还原段、高温成型段和冷却段。

8.根据权利要求7所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，所述预热还原段的温度为300～1350℃，时长为2～3h；所述高温成型段的温度为1350～1400℃，时长为50～70min。

9.根据权利要求1所述的低温还原制备镍铁的方法，其特征在于，焙烧还原过程中，向窑内喷入co、ch4气体进行燃烧升温。

技术总结
本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种低温还原制备镍铁的方法，包括：(1)将红土镍矿干燥破碎后与还原剂、造渣熔剂混匀造球；(2)将球团布置在带式直行焙烧窑内焙烧还原；(3)焙烧后的球团冷却后出窑破碎，经重选获得镍铁粒，剩余尾矿经磁选富集获得镍铁精矿粉。本发明在生产成本方面优势明显，可用于冶炼低品位红土镍矿，实现低品位红土镍矿资源的有效利用。

技术研发人员：张华,王钟议,李昊堃,赵建伟
受保护的技术使用者：山西太钢不锈钢股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13