從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統和方法
【專利摘要】本發明公開了從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統和方法，該系統包括：混合裝置，其具有紅土鎳礦入口、還原煤入口、添加劑入口和混合物料出口；制球裝置，其具有混合物料入口和混合球團出口，混合物料入口與混合物料出口相連；還原焙燒裝置，其具有混合球團入口和金屬化球團出口，混合球團入口與混合球團出口相連；快速熔化裝置，其具有金屬化球團入口和混合熔體出口，金屬化球團入口與金屬化球團出口相連；燃氣熔分爐，其具有燒嘴、混合熔體入口、鎳鐵合金出口和爐渣出口，混合熔體入口與混合熔體出口相連。該系統采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而在拓展鎳鐵合金原料來源的同時降低鎳鐵合金生產成本。
【專利說明】
從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統和方法
技術領域
[0001]本發明屬于冶金技術領域，具體而言，本發明涉及一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統和方法。
【背景技術】
[0002]紅土鎳礦石含鎳橄欖石巖在熱帶或亞熱帶地區經過大規模的長期風化淋濾變質而成，是由鐵、鎂、硅等含水氧化物組成的疏松的黏土狀礦石，礦石中的鐵主要以赤鐵礦的形式存在，礦石呈紅色，所以被稱為紅土鎳礦。紅土鎳礦的可采部分一般分為3層:褐鐵礦、過渡層和腐殖層，它們的組成各不相同，規律為鐵含量依次降低，鎂含量和鎳含量依次升高，褐鐵礦層一般為高鐵低鎂紅土鎳礦，其鐵含量40?50 %，鎳含量0.8?1.5 %。
[0003]紅土鎳礦的處理方法主要有兩種:火法與濕法。采用濕法工藝一般處理低鎂高鐵紅土鎳礦，可以將紅土鎳礦中N1、Co提取出來，得到電解鎳，其成本比火法低，但濕法處理的工藝比較復雜、流程長，環境污染嚴重，且生產時原材料損耗大，工藝條件對設備要求高，安全生產不易控制;采用火法工藝一般處理高鎂低鐵紅土鎳礦，主要產品是鎳鐵合金，能夠直接應用于不銹鋼生產，火法工藝處理紅土鎳礦生產鎳鐵合金具有流程短、效率高等優點，目前火法工藝主要處理高品位的紅土鎳礦。由于資源的限制，褐鐵礦型紅土鎳礦含鎳品位低，通過火法冶煉生產的鎳鐵含鎳品位低，經濟價值不高，迫切需要開發出能利用褐鐵礦型紅土鎳礦生產出適應市場需求的鎳鐵。
【發明內容】
[0004]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統和方法，該系統采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。
[0005]在本發明的一個方面，本發明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統。根據本發明的實施例，該系統包括:
[0006]混合裝置，所述混合裝置具有紅土鎳礦入口、還原煤入口、添加劑入口和混合物料出口；
[0007]制球裝置，所述制球裝置具有混合物料入口和混合球團出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；
[0008]還原焙燒裝置，所述還原焙燒裝置具有混合球團入口和金屬化球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連；
[0009]快速熔化裝置，所述快速熔化裝置具有金屬化球團入口和混合熔體出口，所述金屬化球團入口與所述金屬化球團出口相連；
[0010]燃氣熔分爐，所述燃氣熔分爐具有燒嘴、混合熔體入口、鎳鐵合金出口和爐渣出口，所述混合熔體入口與所述混合熔體出口相連。
[0011]由此，根據本發明實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統通將還原焙燒裝置與快速熔化裝置和燃氣熔分爐串聯使用，使得含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團在還原焙燒裝置中進行還原處理，所得到的金屬化球團供給至快速熔化裝置中進行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進入燃氣熔分爐中，利用燃氣熔分爐上設置的燒嘴控制進入燃氣熔分爐的空氣和燃氣比例來控制燃氣熔分爐中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于Ni0+Fe = Ni +Fe0反應的存在，S卩使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。
[0012]另外，根據本發明上述實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統還可以具有如下附加的技術特征:
[0013]在本發明的一些實施例中，所述還原焙燒裝置為回轉窯、轉底爐、車底爐或隧道窯。由此，可以顯著提高金屬化球團的金屬化率。
[0014]在本發明的一些實施例中，所述快速熔化裝置為電弧爐或礦熱爐。由此，可以顯著提高金屬化球團的熔化效率。
[0015]在本發明的第二個方面，本發明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法。根據本發明的實施例，該方法是采用上述的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統進行的。根據本發明的具體實施例，該方法包括:
[0016](I)將所述紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至所述混合裝置進行混合處理，以便得到混合物料；
[0017](2)將所述混合物料供給至所述制球裝置中進行制球，以便得到混合球團；
[0018](3)將所述混合球團供給至所述還原焙燒裝置中進行還原焙燒處理，以便得到金屬化球團；
[0019](4)將所述金屬化球團供給至所述快速熔化裝置進行熔化處理，以便得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體；以及
[0020](5)將含有空氣和燃氣的混合氣以及所述含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體供給至所述燃氣熔分爐中進行熔分處理，以便得到鎳鐵合金和爐渣，
[0021 ] 其中，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt %，鐵含量為40?50wt% ο
[0022]由此，根據本發明實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法通將將含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團在還原焙燒裝置中進行還原處理，所得到的金屬化球團供給至快速熔化裝置中進行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進入燃氣熔分爐中，利用燃氣熔分爐上設置的燒嘴控制進入燃氣熔分爐的空氣和燃氣比例來控制燃氣熔分爐中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+FeO反應的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。
[0023]另外，根據本發明上述實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0024]在本發明的一些實施例中，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦、所述還原煤以及所述添加劑按照質量比為100:5?25:3?15進行混合。由此，可以顯著提高鎳鐵的還原效率。
[0025]在本發明的一些實施例中，在步驟(I)中，所述還原煤為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。
[0026]在本發明的一些實施例中，在步驟(I)中，所述添加劑為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。
[0027]在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述金屬化球團的金屬化率為40?60%。
[0028]在本發明的一些實施例中，在步驟(4)中，所述熔化處理的溫度為1500?1650攝氏度。
[0029]在本發明的一些實施例中，所述含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，所述含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt%。由此，可以保證后續所得鎳鐵合金中的鎳品位較高。
[0030]在本發明的一些實施例中，在步驟(5)中，在所述含有空氣和燃氣的混合氣中，所述空氣與所述燃氣的體積比為10?15:1。由此，可以將混合熔體中的部分鐵氧化進入爐渣，從而得到含鎳品位高的鎳鐵合金。
[0031]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0032]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0033]圖1是根據本發明一個實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統結構示意圖；
[0034]圖2是根據本發明一個實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0036]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0037]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0038]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0039]在本發明的一個方面，本發明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統。根據本發明的實施例，參考圖1，該系統包括混合裝置100、制球裝置200、還原焙燒裝置300、快速熔化裝置400和燃氣熔分爐500。
[0040]根據本發明的實施例，混合裝置100具有紅土鎳礦入口101、還原煤入口 102、添加劑入口 103和混合物料出口 104，且適于將紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供進行混合處理，從而可以得到混合物料。
[0041 ]根據本發明的一個實施例，紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt%，鐵含量為40?50wt%。由此，本申請可以采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。
[0042]根據本發明的再一個實施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑的混合配比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑可以按照質量比為100:5?25:3?15進行混合。發明人發現，若還原煤的添加量過低，會影響金屬化球團的還原效果，而若還原煤的添加量過高，并不能提高產品的技術指標，且會造成還原煤資源浪費，提高生產成本，而添加劑的用量旨在輔助紅土鎳礦中鎳的還原，試驗中發現過高或過低的用量都會降低鎳的還原效果。
[0043]根據發明的又一個實施例，還原煤的具體類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，還原煤可以為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。
[0044]根據發明的又一個實施例，添加劑的具體類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，添加劑可以為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。發明人發現，在紅土鎳礦的還原過程中，該類添加劑能從鎂橄欖石或鐵橄欖石中置換出N1，以提高N1的活度，從而顯著降低還原冶煉溫度，使得紅土鎳礦的還原條件大為改善，促進還原反應進行。
[0045]根據本發明的實施例，制球裝置200具有混合物料入口201和混合球團出口 202，混合物料入口 201與混合物料出口 104相連，且適于將混合物料進行制球，從而可以得到混合球團。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對混合球團的粒度進行選擇。
[0046]根據本發明的實施例，還原焙燒裝置300具有混合球團入口301和金屬化球團出口302，混合球團入口 301與混合球團出口 202相連，且適于將混合球團供給至還原焙燒裝置中進行還原焙燒處理，從而可以得到金屬化球團。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對還原焙燒處理過程的條件進行選擇。
[0047]根據本發明的一個實施例，金屬化球團的金屬化率可以為40?60%。由此，可以顯著提高后續所得鎳鐵合金的品位。
[0048]根據本發明的再一個實施例，還原焙燒裝置的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際進行選擇，根據本發明的具體實施例，還原焙燒裝置可以為回轉窯、轉底爐、車底爐或隧道窯。
[0049]根據本發明的實施例，快速熔化裝置400具有金屬化球團入口401和混合熔體出口402，金屬化球團入口 401與金屬化球團出口 302相連，且適于將金屬化球團進行熔化處理，從而可以得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體。
[0050]根據本發明的一個實施例，熔化處理的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，熔化處理的溫度可以為1500?1650攝氏度。
[0051]根據本發明的再一個實施例，快速熔化裝置的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，快速熔化裝置可以為電弧爐或礦熱爐。
[0052]根據本發明的又一個實施例，含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt %。由此，通過后續處理可以保證所得鎳鐵合金中鎳具有較高的品位。
[0053]根據本發明的實施例，燃氣熔分爐500具有燒嘴501、混合熔體入口502、鎳鐵合金出口 503和爐渣出口 504，混合熔體入口 502與混合熔體出口 402相連，且適于將含有空氣和燃氣的混合氣以及含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體供給至燃氣熔分爐中進行熔分處理，從而可以得到鎳鐵合金和爐渣。發明人發現，通過將熔化后所得到的含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體一起熱送進入燃氣熔分爐中，利用燃氣熔分爐上設置的燒嘴控制進入燃氣熔分爐的空氣和燃氣比例來控制燃氣熔分爐中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+FeO反應的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對燃氣的具體類型進行選擇。
[0054]根據本發明的再一個實施例，含有空氣和燃氣的混合氣中，空氣與燃氣的體積比可以為10?15:1。發明人發現，燃氣的燃燒需要空氣中的氧氣，燃氣供給量一定的前提下，空燃比過低的話，燃氣不能充分燃燒，一方面導致爐內的熱效率低，另一方面爐內氧氣耗盡導致爐內不是氧化性氣氛;空燃比過高的情況下會導致一部分鎳也隨著鐵氧化進渣導致鎳損失。由此，采用本申請范圍的空燃比既能保證爐內的熱量供給效率又能提供合適的氣氛。
[0055]發明人發現，燃氣熔分爐的缺點是升溫速率慢，生產效率低，優點是可以方便地調節爐內的氣氛；電弧爐或礦熱爐升溫速率快但是很難控制爐內氣氛，因此本申請電弧爐或礦熱爐與燃氣熔分爐進行聯用，可以綜合利用二者的優點，對褐鐵礦型紅土鎳礦先進行還原冶煉得到金屬化球團，然后將所得到的金屬化球團熱態先進入電弧爐或礦熱爐中快速升溫熔化冶煉，熔化后的含鎳鐵水和爐渣再一起送入燃氣熔分爐冶煉，通過控制空燃比，使鐵水中的鐵一部分選擇性氧化后進入爐渣，以此達到提高鎳鐵合金中鎳的品位的目的。
[0056]根據本發明實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統通將還原焙燒裝置與快速熔化裝置和燃氣熔分爐串聯使用，使得含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團在還原焙燒裝置中進行還原處理，所得到的金屬化球團供給至快速熔化裝置中進行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進入燃氣熔分爐中，利用燃氣熔分爐上設置的燒嘴控制進入燃氣熔分爐的空氣和燃氣比例來控制燃氣熔分爐中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+Fe0反應的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。
[0057]如上所述，根據本發明實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統可具有選自下列的優點至少之一:
[0058]根據本發明實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統開辟了褐鐵礦型紅土鎳礦火法冶煉高品位鎳鐵合金的新途徑；
[0059]根據本發明實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統將電弧爐或礦熱爐和燃氣熔分爐串聯使用冶煉褐鐵礦型紅土鎳礦，能夠綜合利用電爐升溫快和燃氣熔分爐氣氛容易控制的優點，高效率地從褐鐵礦型紅土鎳礦中冶煉出適應市場需求的鎳鐵。
[0060]在本發明的第二個方面，本發明提出了一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法。根據本發明的實施例，該方法是采用上述從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統進行的。根據本發明的具體實施例，參考圖2，該方法包括:
[0061]S100:將紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至混合裝置進行混合處理
[0062]根據本發明的實施例，將紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至混合裝置進行混合處理，從而可以得到混合物料。
[0063]根據本發明的一個實施例，紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt%，鐵含量為40?50wt%。由此，本申請可以采用含鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦制備得到鎳品位高的鎳鐵合金，從而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。
[0064]根據本發明的再一個實施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑的混合配比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，紅土鎳礦、還原煤以及添加劑可以按照質量比為100:5?25:3?15進行混合。發明人發現，若還原煤的添加量過低，會影響金屬化球團的還原效果，而若還原煤的添加量過高，并不能提高產品的技術指標，且會造成還原煤資源浪費，提高生產成本，而添加劑的用量旨在輔助紅土鎳礦中鎳的還原，試驗中發現過高或過低的用量都會降低鎳的還原效果。
[0065]根據本發明的又一個實施例，還原煤的具體類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，還原煤可以為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。
[0066]根據本發明的又一個實施例，添加劑的具體類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，添加劑可以為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。發明人發現，在紅土鎳礦的還原過程中，該類添加劑能從鎂橄欖石或鐵橄欖石中置換出N1，以提高N1的活度，從而顯著降低還原冶煉溫度，使得紅土鎳礦的還原條件大為改善，促進還原反應進行。
[0067]S200:將混合物料供給至制球裝置中進行制球
[0068]根據本發明的實施例，將混合物料供給至制球裝置中進行制球，從而可以得到混合球團。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對混合球團的粒度進行選擇。
[0069]S300:將混合球團供給至還原焙燒裝置中進行還原焙燒處理
[0070]根據本發明的實施例，將混合球團供給至還原焙燒裝置中進行還原焙燒處理，從而可以得到金屬化球團。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對還原焙燒處理過程的條件進行選擇。
[0071 ]根據本發明的一個實施例，金屬化球團的金屬化率可以為40?60 %。由此，可以顯著提高后續所得鎳鐵合金的品位。
[0072]根據本發明的再一個實施例，還原焙燒裝置的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際進行選擇，根據本發明的具體實施例，還原焙燒裝置可以為回轉窯、轉底爐、車底爐或隧道窯。
[0073]S400:將金屬化球團供給至快速熔化裝置進行熔化處理
[0074]根據本發明的實施例，將金屬化球團供給至快速熔化裝置進行熔化處理，從而可以得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體。
[0075]根據本發明的一個實施例，熔化處理的溫度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，熔化處理的溫度可以為1500?1650攝氏度。
[0076]根據本發明的再一個實施例，快速熔化裝置的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的具體實施例，快速熔化裝置可以為電弧爐或礦熱爐。
[0077]根據本發明的又一個實施例，含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt %。由此，通過后續處理可以保證所得鎳鐵合金中鎳具有較高的品位。
[0078]S500:將含有空氣和燃氣的混合氣以及含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體供給至燃氣恪分爐中進行恪分處理
[0079]根據本發明的實施例，將含有空氣和燃氣的混合氣以及含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體供給至燃氣熔分爐中進行熔分處理，從而可以得到鎳鐵合金和爐渣。發明人發現，通過將熔化后所得到的含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體一起熱送進入燃氣熔分爐中，利用燃氣熔分爐上設置的燒嘴控制進入燃氣熔分爐的空氣和燃氣比例來控制燃氣熔分爐中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+FeO反應的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。需要說明的是，本領域技術人員可以根據實際需要對燃氣的具體類型進行選擇。
[0080]根據本發明的再一個實施例，含有空氣和燃氣的混合氣中，空氣與燃氣的體積比可以為10?15:1。發明人發現，燃氣的燃燒需要空氣中的氧氣，燃氣供給量一定的前提下，空燃比過低的話，燃氣不能充分燃燒，一方面導致爐內的熱效率低，另一方面爐內氧氣耗盡導致爐內不是氧化性氣氛;空燃比過高的情況下會導致一部分鎳也隨著鐵氧化進渣導致鎳損失。由此，采用本申請范圍的空燃比既能保證爐內的熱量供給效率又能提供合適的氣氛。
[0081]發明人發現，燃氣熔分爐的缺點是升溫速率慢，生產效率低，優點是可以方便地調節爐內的氣氛；電弧爐或礦熱爐升溫速率快但是很難控制爐內氣氛，因此本申請電弧爐或礦熱爐與燃氣熔分爐進行聯用，可以綜合利用二者的優點，對褐鐵礦型紅土鎳礦先進行還原冶煉得到金屬化球團，然后將所得到的金屬化球團熱態先進入電弧爐或礦熱爐中快速升溫熔化冶煉，熔化后的含鎳鐵水和爐渣再一起送入燃氣熔分爐冶煉，通過控制空燃比，使鐵水中的鐵一部分選擇性氧化后進入爐渣，以此達到提高鎳鐵合金中鎳的品位的目的。
[0082]根據本發明實施例的從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法通將還原焙燒裝置與快速熔化裝置和燃氣熔分爐串聯使用，使得含有鎳品位低的褐鐵礦型紅土鎳礦的混合球團在還原焙燒裝置中進行還原處理，所得到的金屬化球團供給至快速熔化裝置中進行快速升溫熔化冶煉，熔化后所得到的含鎳鐵水和爐渣的混合熔體再一起熱送進入燃氣熔分爐中，利用燃氣熔分爐上設置的燒嘴控制進入燃氣熔分爐的空氣和燃氣比例來控制燃氣熔分爐中的氣氛，使得鐵水中一部分鐵選擇性氧化后進行爐渣，而保證鎳不被氧化(由于N1+Fe = Ni+Fe0反應的存在，即使鎳被氧化，也會被鐵置換)，從而可以得到鎳品位較高的鎳鐵合金，進而可以在拓展鎳鐵合金的原料來源的同時降低鎳鐵合金的生產成本。
[0083]下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。
[0084]實施例1
[0085]將褐鐵礦型紅土鎳礦(含Ni 0.7wt%,TFe 41wt% )、無煙煤和碳酸鈉供給至混合裝置中配料并混勻，得到混合物料，然后將該混合物料供給至制球機中進行制球并烘干，得到混合球團，接著將所得到的混合球團供給至轉底爐中進行還原焙燒，得到金屬化球團(金屬化率為50%)，接著將所得到的金屬化球團熱裝熱送進入電弧爐內升溫至1600°C進行熔化，熔化后的含鎳鐵水(含鎳2.7%)和爐渣一同倒入燃氣熔分爐內，通過調節空燃比使燃氣爐內O2平均濃度在15 %，冶煉結束后得到鎳鐵合金，Ni品位4.8%,Fe品位94.6 %。
[0086]實施例2
[0087]將褐鐵礦型紅土鎳礦(含Ni 0.5wt%,TFe 45wt% )、蘭炭和碳酸鈣供給至混合裝置中配料并混勻，得到混合物料，然后將該混合物料供給至制球機中進行制球并烘干，得到混合球團，接著將所得到的混合球團供給至回轉爐中進行還原焙燒，得到金屬化球團(金屬化率為46%)，接著將所得到的金屬化球團熱裝熱送進入礦熱爐內升溫至1550°C進行熔化，熔化后的含鎳鐵水(含鎳1.9%)和爐渣一同倒入燃氣熔分爐內，通過調節空燃比使燃氣爐內O2平均濃度在18%，冶煉結束后得到鎳鐵合金，Ni品位4.1 %，Fe品位95.3 %。
[0088]實施例3
[0089]將褐鐵礦型紅土鎳礦(含Ni 1.2wt%,TFe 38wt% )、半焦和氫氧化鈣供給至混合裝置中配料并混勻，得到混合物料，然后將該混合物料供給至制球機中進行制球并烘干，得到混合球團，接著將所得到的混合球團供給至回轉爐中進行還原焙燒，得到金屬化球團(金屬化率為55%)，接著將所得到的金屬化球團熱裝熱送進入礦熱爐內升溫至1550°C進行熔化，熔化后的含鎳鐵水(含鎳3.7%)和爐渣一同倒入燃氣熔分爐內，通過調節空燃比使燃氣爐內O2平均濃度在13 %，冶煉結束后得到鎳鐵合金，Ni品位5.2%,Fe品位93.9 %。
[0090]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0091]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的系統，其特征在于，包括: 混合裝置，所述混合裝置具有紅土鎳礦入口、還原煤入口、添加劑入口和混合物料出P； 制球裝置，所述制球裝置具有混合物料入口和混合球團出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連； 還原焙燒裝置，所述還原焙燒裝置具有混合球團入口和金屬化球團出口，所述混合球團入口與所述混合球團出口相連； 快速熔化裝置，所述快速熔化裝置具有金屬化球團入口和混合熔體出口，所述金屬化球團入口與所述金屬化球團出口相連； 燃氣熔分爐，所述燃氣熔分爐具有燒嘴、混合熔體入口、鎳鐵合金出口和爐渣出口，所述混合熔體入口與所述混合熔體出口相連。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述還原焙燒裝置為回轉窯、轉底爐、車底爐或隧道窯。3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述快速熔化裝置為電弧爐或礦熱爐。4.一種利用權利要求1-3中任一項所述的系統從褐鐵礦型紅土鎳礦中提取鎳鐵合金的方法，其特征在于，包括: (1)將所述紅土鎳礦、還原煤以及添加劑供給至所述混合裝置進行混合處理，以便得到混合物料； (2)將所述混合物料供給至所述制球裝置中進行制球，以便得到混合球團； (3)將所述混合球團供給至所述還原焙燒裝置中進行還原焙燒處理，以便得到金屬化球團； (4)將所述金屬化球團供給至所述快速熔化裝置進行熔化處理，以便得到含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體；以及 (5)將含有空氣和燃氣的混合氣以及所述含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體供給至所述燃氣熔分爐中進行熔分處理，以便得到鎳鐵合金和爐渣， 其中，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦中的鎳含量為0.5?1.4wt%，鐵含量為40?50wt%。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述紅土鎳礦、所述還原煤以及所述添加劑按照質量比為100: 5?25: 3?15進行混合。6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述還原煤為選自無煙煤、煙煤、蘭炭和半焦中的至少一種。7.根據權利要求4-6中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，所述添加劑為選自堿金屬氧化物、堿金屬鹽、堿土金屬氧化物和堿土金屬鹽中的至少一種。8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述金屬化球團的金屬化率為40?60%。9.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(4)中，所述熔化處理的溫度為1500?1650攝氏度， 任選的，所述含有含鎳鐵水和爐渣的混合熔體中，所述含鎳鐵水中鎳的含量為I?4wt% ο10.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(5)中，在所述含有空氣和燃氣的 混合氣中，所述空氣與所述燃氣的體積比為1?15:1。
【文檔編號】C22B4/06GK105907967SQ201610418493
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】宋文臣, 王靜靜, 李紅科, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請人】江蘇省冶金設計院有限公司