專利名稱：一種焙砂硫化生產低鎳锍的方法
技術領域：
本發明涉及金屬冶煉技術領域，更具體地，本發明涉及一種焙砂硫化生產低鎳锍的方法。
背景技術：
鎳具有抗氧化、抗腐蝕、耐高溫、強度高、延展性好等特點，其用途十分廣泛，尤其在鋼鐵和有色金屬冶煉業中的消費比重最大，其次應用在輕工行業、機械制造、化工、石油和電力等行業，而高新技術領域對鎳的需求也很旺盛。世界陸基鎳的儲量約為417億噸，39. 14%以硫化礦的形式存在，而世界上約70%的鎳是從硫化礦中提取，賦存在氧化礦床中的鎳占鎳儲量的60. 16%。隨著可經濟利用的硫化鎳礦和高品位紅土鎳礦資源的日益枯竭，大量存在的低品位紅土鎳礦的經濟開發成了 當今鎳冶金的研究熱點。然而，目前的紅土鎳礦的冶煉方法和設備處理能力較低，而且能耗大，不利于環保，因此仍有待改進。目前，紅土礦主要利用電爐法熔煉鎳鐵產物，生產的產品主要用于生產不銹鋼。利用現有回轉窯-電爐工藝冶煉鎳鐵產物，對工廠所在地電力供應的要求比較苛刻，尤其在電力缺乏地區，很難開展紅土礦資源利用的生產工作。
發明內容
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的一個目的在于提出一種實施簡單、能耗低且可行性強的焙砂硫化生產低鎳锍的方法。根據本發明實施例的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，包括以下步驟a)將紅土型鎳礦與還原劑和第一造渣劑混合焙燒，得到焙砂；b)將所述焙砂硫化，得到含硫焙砂；c)將所述含硫焙砂進行電爐冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣，其中，所述低鎳锍產物中Ni的質量百分比為5 20%，Fe的質量百分比為45 65%，S的質量百分比為20 50%。根據本發明實施例的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，通過焙燒得到焙砂，再將焙砂進行硫化和電爐冶煉，可以得到鎳锍產物，該方法可操作性強，可以在電力缺乏的地區開展紅土礦冶煉工作，而且煤可以提供整個生產過程的能源，生產過程中高溫煙氣經過脫塵后可利用余熱發電技術進行熱能回收利用，達到有效降低整個冶煉過程能耗的效果。另外，根據本發明上述實施例的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，還可以具有如下附加的技術特征根據本發明的一個實施例，在所述步驟a)中，所述紅土型鎳礦、所述還原劑和所述第一造渣劑的質量比為(60 80) : (5 20) : (5 20)。
根據本發明的一個實施例，所述步驟a)包括a-Ι)將紅土型礦與煤混合加入干燥窯進行干燥，得到干紅土礦；a_2)將所述干紅土礦與所述還原劑和所述第一造渣劑混合加入焙燒回轉窯進行焙燒，得到所述焙砂。根據本發明的一個實施例，所述還原劑為選自煙煤、無煙煤和焦炭中的一種或多種。根據本發明的一個實施例，所述步驟b)包括將預定溫度的硫化劑加入所述焙燒回轉窯中以便與所述焙砂在所述焙燒回轉窯內進行硫化，以得到所述含硫焙砂。根據本發明的一個實施例，所述硫化劑為選自硫磺、黃鐵礦、硫酸鈉、硫酸鈣和硫酸鎂中的一種或多種。根據本發明的一個實施例，所述硫化劑被預熱至600 800°C。·根據本發明的一個實施例，所述步驟c)包括c-1)將所述含硫焙砂加入電爐，并加入第二造渣劑進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣。根據本發明的一個實施例，所述步驟c)還可包括c-2)將所述含硫焙砂破碎并研磨后進行磁選，得到含硫焙砂精礦和尾礦；c-3)將所述含硫焙砂精礦加入電爐，并加入所述第二造渣劑進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣。根據本發明的一個實施例，在所述步驟b)中，所述焙砂、所述硫化劑和所述第二造渣劑的質量比為(65 80) (3 15) (5 10)。根據本發明的一個實施例，所述第一造渣劑和所述第二造渣劑為選自石灰石、石灰和白云石中的一種或多種。根據本發明的一個實施例，所述電爐冶煉在1400 1600°C下進行。根據本發明的一個實施例，還包括以下步驟d)將所述廢渣和尾礦進行資源化利用以獲得礦物棉和/或人工砂石。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。
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，其中圖I是根據本發明實施例的焙砂硫化生產低鎳锍的方法的流程示意圖。
具體實施例方式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。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。首先，參考圖I描述本發明所涉及的焙砂硫化生產低鎳锍的方法的流程。具體地，本發明所涉及的焙砂硫化生產低鎳锍的方法包括以下步驟a)將紅土型鎳礦與還原劑和第一造渣劑混合焙燒，得到焙砂；
b)將所述焙砂硫化，得到含硫焙砂；c)將所述含硫焙砂進行電爐冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣，其中，所述低鎳锍產物中Ni的質量百分比為5 20%，Fe的質量百分比為45 65%，S的質量百分比為20 50%。由此，根據本發明實施例的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，通過焙燒得到焙砂，再將焙砂進行硫化和電爐冶煉，可以得到鎳锍產物，該方法可操作性強，可以在電力缺乏的地區開展紅土礦冶煉工作，而且煤可以提供整個生產過程的能源，生產過程中高溫煙氣經過脫塵后可利用余熱發電技術進行熱能回收利用，達到有效降低整個冶煉過程能耗的效果。關于步驟a)，需要理解的是，所述紅土型鎳礦、所述還原劑和所述第一造渣劑的質量比為(60 80) : (5 20) : (5 20)。
關于所述第一造渣劑的選擇沒有特殊限制，例如可以是選自石灰石、石灰、碳酸鈉和白云石的一種或多種。石灰石在焙燒過程中的主要反應為CaCO3 — CaCHCO2CaCHSiO2 — CaSiO3白云石在焙燒過程中的主要反應為CaMgCO3 — Ca0+Mg0+C02CaCHSiO2 — CaSiO3MgCHSiO2 — MgSiO3碳酸鈉在焙燒過程中的主要反應為Na2CO3 — Na2CHCO2Na2CHSiO2 — Na2SiO3考慮到紅土型鎳礦中可能存在較多水分會影響焙燒的正常進行，可以對所述紅土型鎳礦進行干燥得到干燥的紅土型鎳礦后再進行混合。所述紅土型鎳礦的干燥設備也沒有特殊限制，只要能起到干燥紅土型鎳礦的效果即可，優選地，所述紅土型鎳礦通過干燥窯進行干燥。關于還原劑的選擇，需要理解的是，所述還原劑具有還原性，并可作為燃料使用，以通過燃燒達到焙燒的溫度。考慮到成本問題，優選地，所述還原劑可以是選自無煙煤、煙煤和焦炭中的一種或多種。還原劑在還原過程中的主要反應為Fe203+C — Fe304+C02Fe304+C — Fe0+C02NiO+C — Ni+CO2關于焙燒的方法和設備沒有特殊限制，只要能在一定溫度下將紅土型鎳礦與還原劑和第一造渣劑焙燒得到焙砂即可。優選地，可將紅土型鎳礦與還原劑和第一造渣劑加入焙燒回轉窯，在900°C下進行焙燒得到焙砂。關于步驟b)中焙砂的硫化，需要理解的是，所述硫化方法沒有特殊限制，只要能將硫化劑在一定溫度下與所述焙砂反應，使所述焙砂硫化即可。其具體操作可以為將預定溫度的硫化劑加入所述焙燒回轉窯中以便與所述焙砂在所述焙燒回轉窯內進行硫化，以得到所述含硫焙砂。優選地，所述硫化劑被預熱至600 800 °C。關于所述硫化劑的選擇，需要理解的是，所述硫化劑的主要作用是與焙砂中的NiO、FeO、NiFe及Ni等反應以形成含硫焙砂，優選地，所述硫化劑可以為選自硫磺(S)、黃鐵礦(FeS2)、硫酸納和硫酸隹丐中的一種或多種。所述倍砂與所述硫化劑的質量比為(65 80):(3 15)。當選用硫磺(S)作為硫化劑時，電爐熔煉過程中的主要反應為NiO+S — Ni3S2+S02FeO+S — FeS+S02NiFe+S — NixFe1^xS
Ni+S — Ni3S2當選用黃鐵礦(FeS2)作為硫化劑時，電爐熔煉過程中的主要反應為FeS2 — FeS+S2S2+NiFe — NixFei_xSS2+Ni0+Fe0 — NixFei_xS+S02NiO+FeS — NixFei_xS+S02FeS+NiO+Fe — Ni3S2+FeO當選用硫酸鈉、硫酸鈣或硫酸鎂作硫化劑時，電爐熔煉過程中的主要反應分別為Na2S04+Ni0+Si02+C0 — Ni3S2+Na2Si03+C02CaS04+Ni0+Si02+C0 — Ni3S2+CaSi03+C02MgS04+Ni0+Si02+C0 — Ni3S2+MgSi03+C02由此，可得到含硫焙砂。關于步驟c)中含硫焙砂的冶煉，需要理解的是，所述含硫焙砂可直接加入電爐，并加入第二造渣劑進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣；為了提高電爐冶煉的效率，降低冶煉時間和冶煉過程中廢渣對電爐的磨損，也可將含硫焙砂破碎并研磨后進行磁選，得到含硫焙砂精礦和尾礦，將含硫焙砂精礦加入電爐，并加入第二造渣劑進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣。關于所述第二造渣劑的選擇沒有特殊限制，例如可以是選自石灰石、石灰、碳酸鈉和白云石的一種或多種。石灰石在電爐熔煉過程中的主要反應為CaCO3 — Ca0+C02CaCHSiO2 — CaSiO3白云石在電爐熔煉過程中的主要反應為CaMgCO3 — Ca0+Mg0+C02CaCHSiO2 — CaSiO3MgCHSiO2 — MgSiO3碳酸鈉在焙燒過程中的主要反應為Na2CO3 — Na2CHCO2Na2CHSiO2 — Na2SiO3
由此，在加入第二造渣劑后，廢渣的排出溫度可以降低為1400 1550°C，降低了廢渣排出處理的難度，降低了成本。當采用將含硫焙砂直接加入電爐，并加入第二造渣劑進行冶煉的方法時，冶煉過程操作簡單，但是含硫焙砂中廢渣較多，會延長冶煉時間，并且冶煉過程中對電爐磨損較大。其具體操作可以為將含硫焙砂與第二造渣劑按質量比為(68 95):(5 10)加入電爐，于1400 1600°C下進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣，其中，所述低鎳锍產物中Ni的質量百分比為5 20%，Fe的質量百分比為45 65%，S的質量百分比為20 50%。當采用將含硫焙砂破碎并研磨后進行磁選，得到含硫焙砂精礦和尾礦，將含硫焙砂精礦加入電爐，并加入第二造渣劑進行冶煉的方法時，由于去除了含硫焙砂中的尾礦，大大降低了電爐冶煉過程中廢渣的產生量，提高了電爐冶煉效率，并且降低了冶煉時間和冶煉過程中對電爐的磨損，延長設備使用壽命，降低成本。其具體操作可以為含硫焙砂經破碎并研磨至100目90%粒度，在1100高斯強度下進行磁選，獲得含硫焙砂精礦和尾礦，將含 硫焙砂精礦與第二造渣劑按質量比為(68 95):(5 10)加入電爐，于1400 1600°C下進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣，其中，所述低鎳锍產物中Ni的質量百分比為5 20%,Fe的質量百分比為45 65%，S的質量百分比為20 50%。考慮到電爐熔煉過程中產生大量的副產物，為了更好的起到環保作用，可以對副產物，如廢渣、尾礦和熱煙氣，進行資源化利用。優選地，可以將所述熱煙氣進行收塵處理，并將所述熱煙氣的余熱用于發電；還可以將所述廢渣和尾礦進行資源化利用獲得礦物棉和
/或人工砂石。下面結合具體實施例描述根據本發明的焙砂硫化生產低鎳锍的方法。實施例I將紅土礦與無煙煤按質量比為10 1加入干燥回轉窯，在700°C煅燒獲得干紅土礦。將干紅土礦、無煙煤及石灰石以質量比10 1 1加入到焙燒回轉窯，在900°C焙燒
獲得焙砂。在焙燒回轉窯窯頭噴入750°C液態硫磺反應得到含硫焙砂，硫磺加入量為焙砂的5% ;將含硫焙砂與石灰石按10 1的質量比加入到電爐中在1400°C熔煉鎳锍，得到Ni的質量百分比為8. 4%，Fe的質量百分比為56. 6%，S的質量百分比為35. 2%的低鎳锍產物。實施例2將紅土礦與無煙煤按質量比為10 1加入干燥回轉窯，在700°C煅燒獲得干紅土礦。將干紅土礦、焦炭及石灰石以質量比10 1 1加入到焙燒回轉窯，在900°C焙燒獲
得焙砂。在焙燒回轉窯窯頭加入750°C黃鐵礦反應得到含硫焙砂，黃鐵礦加入量為焙砂的5% ;將含硫焙砂與石灰石按10 1的質量比加入到電爐中在1500°C熔煉鎳锍，得到Ni的質量百分比為7. 2%，Fe的質量百分比為57. 5%，S的質量百分比為35. 3%的低鎳锍產物。實施例3將紅土礦與焦炭按質量比為10 1加入干燥回轉窯，在700°C煅燒獲得干紅土礦。將干紅土礦、無煙煤及石灰石以質量比10 1 1加入到焙燒回轉窯，在900°C焙燒獲得焙砂。在焙燒回轉窯窯頭噴入750°C液態硫磺反應得到含硫焙砂，硫磺加入量為焙砂的5% ;含硫焙砂經破碎并研磨至100目90%粒度，在1100高斯強度下進行磁選，獲得含硫焙砂精礦，將含硫焙砂精礦與石灰石按10 1質量比加入到電爐中在1600°c熔煉鎳锍，得到Ni的質量百分比為8. 4，Fe的質量百分比為56. 6%，S的質量百分比為35. 3%的低鎳锍產物。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一定指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何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本 發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，包括以下步驟 a)將紅土型鎳礦與還原劑和第一造渣劑混合焙燒，得到焙砂； b)將所述焙砂硫化，得到含硫焙砂； c)將所述含硫焙砂進行電爐冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣， 其中，所述低鎳锍產物中Ni的質量百分比為5 20%，Fe的質量百分比為45 65%，S的質量百分比為20 50%。
2.根據權利要求I所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，在所述步驟a)中，所述紅土型鎳礦、所述還原劑和所述第一造渣劑的質量比為(60 80) (5 20) (5 20)。
3.根據權利要求I所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述步驟a)包括 a-Ι)將紅土型礦與煤混合加入干燥窯進行干燥，得到干紅土礦；a_2)將所述干紅土礦與所述還原劑和所述第一造渣劑混合加入焙燒回轉窯進行焙燒，得到所述焙砂。
4.根據權利要求I所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述還原劑為選自煙煤、無煙煤和焦炭中的一種或多種。
5.根據權利要求I所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述步驟b)包括將預定溫度的硫化劑加入所述焙燒回轉窯中以便與所述焙砂在所述焙燒回轉窯內進行硫化，以得到所述含硫焙砂。
6.根據權利要求5所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述硫化劑為選自硫橫、黃鐵礦、硫Ife納、硫Ifef丐和硫Ife續中的一種或多種。
7.根據權利要求5所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述硫化劑被預熱至600 800°C。
8.根據權利要求I所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述步驟c)包括 c-Ι)將所述含硫焙砂加入電爐，并加入第二造渣劑進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣。
9.根據權利要求I所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述步驟c)還可包括 c-2)將所述含硫焙砂破碎并研磨后進行磁選，得到含硫焙砂精礦和尾礦；c-3)將所述含硫焙砂精礦加入電爐，并加入所述第二造渣劑進行冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣。
10.根據權利要求5或9所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述焙砂、所述硫化劑和所述第二造渣劑的質量比為(65 80) : (3 15) : (5 10)。
11.根據權利要求2或9所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述第一造渣劑和所述第二造渣劑為選自石灰石、石灰和白云石中的一種或多種。
12.根據權利要求9所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，所述電爐冶煉在1400 1600°C下進行。
13.根據權利要求9所述的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，其特征在于，還包括以下步驟d)將所述廢渣和尾礦進行資源化利用以獲得礦物棉和/或人工 砂石。
全文摘要
本發明公開了一種焙砂硫化生產低鎳锍的方法，包括以下步驟a)將紅土型鎳礦與還原劑和第一造渣劑混合焙燒，得到焙砂；b)將所述焙砂硫化，得到含硫焙砂；c)將所述含硫焙砂進行電爐冶煉，得到低鎳锍產物和廢渣。根據本發明實施例的焙砂硫化生產低鎳锍的方法，通過焙燒得到焙砂，再將焙砂進行硫化和電爐冶煉，可以得到鎳锍產物，該方法可操作性強，可以在電力缺乏的地區開展紅土礦冶煉工作，而且煤可以提供整個生產過程的能源，生產過程中高溫煙氣經過脫塵后可利用余熱發電技術進行熱能回收利用，達到有效降低整個冶煉過程能耗的效果。
文檔編號C22B23/02GK102703684SQ201210206719
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者盧笠漁, 尉克儉, 李興杰, 李曰榮, 馬明生, 黎敏 申請人:中國恩菲工程技術有限公司