一種紅土礦生產鎳鐵用組合還原劑的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鐵合金生產領域，尤其是涉及一種紅土礦生產鎳鐵用組合還原劑的方 法。
【背景技術】
[0002] 鎳是一種重要的有色金屬合金元素，主要用于冶煉不銹鋼，是生產不銹鋼企業需 求量最大的元素之一，通常的鎳基不銹鋼生產需添加8wt-llwt %的鎳，隨著我國不銹鋼產 業的發展，鎳的需求量也日益增大，而目前可供人類開發有利用的鎳資源礦僅限于硫化鎳 礦和紅土鎳礦，其中30 %為硫化鎳礦，70 %為紅土鎳礦。
[0003 ]目前常見的紅土鎳礦生產鎳鐵方法有火法、濕法、火濕結合法三種方法。其中RKEF (回轉窯一電爐)流程是目前紅土礦冶煉廠普遍采用的一種火法冶煉流程，該工藝主要分為 幾個工序：干燥、焙燒、預還原、電爐熔煉和精煉等。RKEF工藝技術始于20世紀50年代，由 Elkem公司在新喀里多尼亞的多尼安博廠開發成功，由于產品質量好、生產效率高、而且節 能環保，RKEF工藝很快取代了鼓風爐工藝。隨著冶金科學技術的發展，RKEF工藝也吸納了包 括自動化、清潔生產在內的眾多最新技術成果，在設計制造、安裝調試和生產操作上日臻成 熟，已成為世界上生產鎳鐵的主流工藝技術，占據統治地位。目前全球采用RKEF工藝生產鎳 鐵的公司有十幾家，生產廠遍及歐美、日本、東南亞等地，其中最大年產能達7-8萬t金屬鎳， 在長期的經營中，盡管世界鎳行業風云變幻、鎳價大起大落，但這些鎳鐵廠大都保持著良好 的業績。
[0004] 然而在RKEF生產鎳鐵工藝中，常用的還原劑有大顆粒無煙煤、小粒度含粉末無煙 煤(金源選用越南無煙煤）、煙煤、蘭炭等，但都需結合各自工廠的工藝控制、設備水平和操 作水平等進行綜合選擇。國內同行主要采用顆粒無煙煤、小顆粒焦丁等作為還原劑或搭配 使用，恩菲設計院對金源工藝設計采用顆粒無煙煤作還原劑，顆粒無煙煤、焦丁等物質價格 高，導致生產成本高。
[0005] 中國發明專利申請申請號201310370471.7,申請日2013.08.23公開了一種直接還 原紅土鎳礦生產鎳鐵合金的方法，該方法包括下述步驟：（1)將紅土鎳礦原礦石與碳質還 原劑和復合添加劑混合后進球磨機磨細；（2)對步驟（1)中的混合物攪拌均勻后進行壓球 ;(3)將步驟(2)的球團送預熱器預熱脫除自然水份，預熱后球團直接進入氮化硅結合碳化 硅還原罐，進行還原；（4)步驟(3)的還原產物，經水淬磨細后采用磁選機進行渣鐵分離，分 離后即得鎳鐵合金，該方法通過添加復合添加劑縮短了反應的時間從而降低了成本，然而 還是沒有解決還原劑本身價格高導致成本高的問題。
【發明內容】
[0006] 為解決現有技術中存在使用的還原劑價格過高導致生產成本升高的問題，本發明 的目的是提供一種紅土礦生產鎳鐵用組合還原劑的方法，該方法選用的組合還原劑從各種 還原劑的物質特性，包括成分、粒度、還原特性、熱值、價格和工藝影響等因素進行綜合考 慮，達到經濟效益的最大化。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用了以下的技術方案： 一種紅土礦生產鎳鐵用組合還原劑的方法，包括以下步驟： 步驟一:將紅土礦經過篩分、破碎和混勻后通過皮帶運輸置于干燥窯中，使表面含水量 為30%-35%的紅土礦干燥到表面含水量為18%-22%的干礦； 步驟二:將步驟一的干礦和還原劑通過鏟車運至皮帶上，所述還原劑包括煙煤、越南粉 無煙煤和顆粒無煙煤，然后通過皮帶運輸至各個料倉，備用； 步驟三：按照兩種不同條件對還原劑進行配料，第一種是當干礦中Fe含量在18%-22% 時，按照以下質量百分比進行添加，其中煙煤為40%-60%，越南粉無煙煤為40%-60%，將兩者 通過皮帶運輸均勻的添加到干礦中，另外一種是當產品中Si含量低于1%時，在煙煤和越南 粉無煙煤的基礎上增加顆粒無煙煤，此時，三者的質量百分比如下：煙煤為30%_40%，越南粉 無煙煤為30%_40%和顆粒無煙煤20%-40%，將三者通過皮帶運輸均勻的添加到干礦中； 步驟四：將干礦、還原劑、熔劑和返料配料后經過皮帶運輸置于還原焙燒回轉窯中，進 行進一步的脫水、焙燒和預還原，產出750°C_850°C的焙砂； 步驟五:將焙砂經過運輸裝置加入到電爐上方的料倉，再經下料管加入電爐進行熔煉， 使得干礦在電爐內繼續還原，產出粗鎳合金和爐渣； 步驟六:將步驟五中粗鎳合金排放到鎳合金罐，將鎳合金罐運至KR機械攪拌工位進行 脫硫，得到精煉鎳合金； 步驟七:將步驟六中精煉鎳合金通過鑄鐵機澆注得到鎳合金小錠； 步驟八:精整，包裝。
[0008]進一步地，所述的顆粒無煙煤的粒度為5-15mm，固定碳含量大于80%。
[0009] 進一步地，步驟四所述焙砂中殘炭含量為3%_6%。
[0010] 優選地，步驟三所述當干礦中Fe含量在18%_22%時，按照以下質量百分比進行添 加，其中煙煤為50%，越南粉無煙煤為50%。
[0011]優選地，步驟三所述當產品中Si含量低于1%時，在煙煤和越南粉無煙煤的基礎上 增加顆粒無煙煤，此時，三者的質量百分比如下：煙煤為40%，越南粉無煙煤為40%和顆粒無 煙煤20%。
[0012] 與現有技術相比，本發明具有以下優勢： (1) 本發明采用不同條件下的組合還原劑，經過不斷的研究試驗，確定了最佳的組和還 原劑和搭配比例，大幅度降低了還原劑的成本和冶煉成本，從而降低了生產成本，提高了經 濟效益； (2) 本發明采用煙煤作為還原劑，由于煙煤的還原性較強，可以將渣中跑鎳從0.09%降 低至0.05%以下，提高鎳的回收率； (3) 由于印尼禁礦，國內都采用菲律賓礦，礦石中Fe /N i比例較高，極易造成產品中Si 含量偏低，影響澆注，從而影響工藝的順行，通過本發明采用組合還原劑，可提高Si02的還 原率，增加 Si的合金率，所以此發明針對菲律賓低鎳高鐵紅土礦有廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0013] 本領域技術人員應理解，以下實施例中所公開的技術代表本發明人發現的在本發 明的實踐中發揮良好作用的技術。然而，在所公開的具體實施方案中可以做出許多改變，并 仍然獲得相同或相似的結果，而不脫離本發明的精神和范圍。
[0014] 實施例1: (1) 將紅土礦經過篩分、破碎和混勻后通過皮帶運輸置于干燥窯中，使表面含水量為 30%的紅土礦干燥到表面含水量為20%的干礦； (2) 將（1)的干礦和還原劑通過鏟車運至皮帶上，所述還原劑包括煙煤、越南粉無煙煤 和顆粒無煙煤，然后通過皮帶運輸至各個料倉，備用； (3) 經過檢測可知干礦中Fe含量為21%，因此按照以下質量百分比進行添加，其中煙煤 為50%，越南粉無煙煤為50%，將兩者通過皮帶運輸均勻的添加到干礦中； (4) 將干礦、還原劑、熔劑和返料配料后經過皮帶運輸置于還原焙燒回轉窯中，進行進 一步的脫水、焙燒和預還原，產出790°C的焙砂； (5) 將焙砂經過運輸裝置加入到電爐上方的料倉，再經下料管加入電爐進行熔煉，使得 干礦在電爐內繼續還原，產出粗鎳合金和爐渣； (6) 將(5)中粗鎳合金排放到鎳合金罐，將鎳合金罐運至KR機械攪拌工位進行脫硫，得 到精煉鎳合金； (7) 將(6)中精煉鎳合金通過鑄鐵機饒注得到鎳合金