回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粉的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于镍铁粉的制造技术领域，具体而言，涉及一种回转窑直接还原红土镍 矿生产镍铁粉的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，镍铁粉作为一种金属粉体材料，由于具备良好的表面活性、化学稳定性、导 电导热性、可焊和耐焊性等特点而且价格相对低廉，近年来逐渐取代金银等贵金属应用于 催化剂材料、电极材料及硬质合金等。例如目前的电极材料，多采用镍铁粉作为原料，以制 备镍酸锂复合电极材料。同时，镍铁粉也是不锈钢产品的原料之一。
[0003] 镍铁粉具有多种制备方法，包括羰基镍热分解法、蒸发一冷凝法、合金法、气体还 原法、电解法、机械粉碎法及液相还原法等。这些方法中液相还原法由于具有工艺简单、原 料易得、组成易于控制、产物粒径小、粒度可控等特点，成为近年来制备镍铁粉一类重要的 方法。在此方法中，常选用肼作为还原剂。现有一种制备工艺采用萃取分离获得氯化镍原 料，经过前驱体的合成，高温还原两段工序，生产镍铁粉。其中前驱体包括碳酸镍或草酸镍 等，该工艺合成过程产生大量含镍和氨氮的废水，不但降低了金属的回收率，而且需专门的 废水处理系统。而且，这些前驱体都引入了碳，从而在最终产物中具有较高的碳含量，同时 是镍粉成本问题和质量问题的一个重要源头。另外，还有些采用羰化法生产的镍粉，一般称 为羰基镍粉，例如加拿大Inco产羰基镍粉，包括有T255、T123等系列产品，这些羰基镍粉产 品的原料中也是含有碳，不符合目前低碳的环保要求。
[0004] 以红土镍矿作为原料富集镍铁粉的方法主要有：火法工艺、湿法工艺、火湿法结合 工艺。其中火法工艺主要为鼓风炉和回转窑-电炉熔炼。炉外还原冶炼镍铁工艺，不仅要求 红土镍矿的品味高，而且需要消耗大量的能源，对原料的硅镁比例也有要求。湿法工艺，即 硫酸加压浸出法，虽然目前已实现工业化生产，但由于其采用高压条件操作，对设备、规模、 投资、操作控制及矿石品位、氧化镁等有较高要求，用酸浸法提取金属镍，不仅成本高、而且 产生大量废液，对环境造成严重污染。火湿法结合工艺，主要是原矿还原焙烧-氨浸工艺， 处理低品位红土镍矿，但回收率低、成本高。上述工艺设备不仅投资大、能耗多，而且其生产 出的镍铁品位也较低。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种回转窑直接还原红土镍矿生产 镍铁粉的方法。本发明的工艺方法可以很好地调整渣相碱度、黏度、调整窑内煅烧物料的 液相，使反应能充分进行，同时可以很好地保持窑内液相的粘度，防止粘窑而使窑皮长厚结 圈，从而增加生产效率。此外，本发明方法生产的镍铁粉可直接用于制造不锈钢。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0007] -种回转窑直接还原红土镍矿生产镍铁粉的方法，包括初次破碎、烘干、第二次破 碎、混合、压球、回转窑焙烧还原、第三次破碎、球磨和第一次磁选步骤，最终得到镍铁粉，其 中：
[0008] 在所述初次破碎步骤中，将原料红土镍矿破碎至物料粒度为80mm以下；
[0009] 在所述烘干步骤中，将初次破碎后的红土镍矿烘干，所述烘干温度为750°C~ 850°(：(比如 760°(：、800°(：、820°(：、840°(：，优选800°(：)，烘干时间为15-251^11(比如161^11、 20min、22min)；
[0010] 在所述第二次破碎步骤中，将烘干后的红土镍矿二次破碎至物料粒度为3mm以下 的占80%以上，从而得到粒度合适的干矿；
[0011] 在所述混合步骤中，将所述干矿与还原剂碳、石灰石粉进行混合，同时加入水，从 而形成混合物料，其中，所述干矿占所述干矿、还原剂碳和石灰石粉总重量的85-92wt% (比如86 %、88 %、89 %、90 %、91 % )，所述还原剂碳占所述干矿、还原剂碳和石灰石粉总重 量的5-12wt% (比如6%、8%、9%、10%、11% )，所述石灰石粉占所述干矿、还原剂碳和石 灰石粉总重量的l_3wt% (比如1.2%、1.5%、2%、2. 3%、2.8% )，所述混合物料的含水量 为 14-16wt% (比如 14. 5%、15%、15· 5% );
[0012] 在所述压球步骤中，将所述混合物料压制成球团；
[0013] 在所述回转窑焙烧还原步骤中，将所述球团自上述回转窑窑尾进料管送入回转 窑内，经过干燥、预热、还原焙烧三个阶段后自窑头出口处落入捞渣机中进行水淬处理，从 而获得烧结矿；其中，所述干燥段的温度控制在200~350°C(比如210°C、250°C、280°C、 310°C、320°C、330°C、345°C);所述预热段的温度控制在 350 ~600°C(比如 355°C、370°C、 450°C、500°C、520°C、550°C、580°C);所述还原焙烧段的温度控制在600~1350°C(比如 620 °C、700 °C、750 °C、900 °C、1000 °C、1100 °C、1200 °C、1300 °C、1340°C)，所述球团在整个回 转窑中停留的总时间为4-6h。
[0014] 在上述方法中，原料红土镍矿是低品位的红土镍矿，而且含水量在35%左右，为了 更好地控制上述混合步骤中使用的干矿的含水量以及压球步骤得到的球团质量，本发明在 处理原料红土镍矿时，采用初步破碎-烘干-第二次破碎的方式得到粒度合适、含量水合适 的干矿。经过试验发现，相比于省略烘干步骤而言，采用烘干后的干矿制作球团，在回转窑 焙烧还原阶段烧结的更加充分，金属回收率更高。
[0015] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述烘干步骤中，烘干设备所述的部分 热量来自所述回转窑窑尾口处的余热。
[0016] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述压球步骤中，所述球团尺寸为 43X42X25mm。
[0017] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述回转窑焙烧还原步骤中，所述球团 在所述还原焙烧段停留的时间为2. 5-3h(2. 6h、2. 8h、2. 9h)。
[0018] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述回转窑的规格为Φ3. 6X72m的倾斜 式转动回转窑，回转窑的斜度为2. 5%，窑体转速为0. 2-1. 8r/min。
[0019] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述回转窑焙烧还原步骤中，所述回转 窑的热量来自于窑头喷吹燃料煤燃烧产生的热量。这样热量的运行方向与球团的运行方向 恰好相反，从而实现球团的充分烧结。
[0020] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述第三次破碎步骤中，将所述烧结矿 进行破碎至物料粒度为3mm以下的占90%以上。
[0021] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述球磨步骤中，经第三次破碎后的烧 结矿进行湿法球磨，球磨后烧结矿的粒度为120目以下的占80%以上；
[0022] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述第一次磁选步骤中，进入磁选机 的矿料浆浓度为25-30% (比如26%、28%、29% )，经所述第一次磁选后获得高品位的镍 铁粉。更优选地，所述磁选机的磁场强度为1600-5000GS(比如1800GS、2500GS、3000GS、 3500GS、4000GS、4500GS、4900GS)。
[0023] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述第三次破碎和所述球磨之间设置 除铁器磁选步骤，采用除铁器对所述第三次破碎后的烧结矿进行磁选，以从第三次破碎后 的碎末烧结矿中选出部分镍铁粉。这样也可以减少下一步球磨装置的工作压力。
[0024] 在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述还原剂碳为无烟煤粉。
[0025] 采用上述方法从红土镍矿直接还原富集的镍铁粉可直接用于制造不锈钢。本发 明的工艺方法直接将混合物料压球后送入回转窑中进行还原，烧结比较充分，