一種利用紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳鐵水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳鐵水的方法，具體涉及一種采用“燒結(jié)-高爐法”利用紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳鐵水的方法，屬于冶金及礦山技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當前全球約70被％的鎳用于不銹鋼生產(chǎn)。全球鎳礦資源主要有兩種，一種是硫化鎳礦，另一種是紅土鎳礦。硫化鎳礦資源日益枯竭，紅土鎳礦是未來鎳資源的主要來源，而且紅土鎳礦含有部分鉻元素，也是生產(chǎn)不銹鋼所使用的主要元素。
[0003]使用“燒結(jié)-高爐法”冶煉紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳鐵水的工藝具有投資低，技術(shù)成熟，對電力依存度不高，經(jīng)濟效益高明顯等特點，因此，該工藝在國內(nèi)外均得到了迅速的發(fā)展。
[0004]紅土鎳礦按礦床分布從地表到地下分為褐鐵礦型紅土鎳礦、過渡層型紅土鎳礦和蛇紋石型紅土鎳礦三種類型。鐵、鎳、硅、鎂、鋁等元素含量自地表至地下呈梯級分布。揭鐵礦型紅土鎮(zhèn)礦具有低鎮(zhèn)、尚鐵、低娃、低儀、尚銷的特點，各兀素含量范圍為Ni:0.8-1.5wt %、TFe:40-55wt %、S12:1.5-10wt %, MgO: l_3wt %、Al 203:4_8wt %、Cr 203:2-3wt%。蛇紋石型紅土鎳礦具有高鎳、低鐵、高硅、高鎂、低鋁的特點，各元素含量范圍為:Ni:1.8-3wt%, TFe:10-20wt%, Si02:25-45wt%, MgO:15-25wt%, Al 203:l-2wt%, Cr2O3:0.4-lwt%。過渡層型紅土鎳礦各元素含量范圍為:Ni:1.5-1.8wt%,TFe:20-40wt%,S12:10-25wt %、MgO:3-15wt %、Al203:2_4wt %、Cr 203: l_2wt %。
[0005]目前紅土鎳礦的使用主要存在以下幾種方式:一是普通高爐冶煉，配加5_10wt%的褐鐵礦型紅土鎳礦，用以降低礦粉成本；二是100%使用礦床上層的褐鐵礦型紅土鎳礦冶煉得到含鎳2wt%左右的鐵水，由于含鎳較少，產(chǎn)品一般按鐵水計價；三是100%使用底層高鎳紅土礦(蛇紋石型紅土鎳礦)高爐冶煉生產(chǎn)10-15%的含鎳鐵水。前兩種使用方法在鐵礦粉價格高昂的時候可以獲得一定利潤，但在當今優(yōu)質(zhì)鐵礦石大幅降價的情況下顯然失去了競爭優(yōu)勢，也導致了大量的表層紅土礦被棄用、堆存于礦山。第三種方法在處理蛇紋石型紅土鎳礦時，雖然可以生產(chǎn)得到10-15wt%的含鎳鐵水，但由于目前在用高爐生產(chǎn)含鎳鐵水時，普遍忽視了渣系中高MgO、高S12的特點，未對渣系的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，導致渣系熔化溫度過高，進一步導致冶煉過程中渣量過大，焦比過高，鐵水及渣流動性差，高爐操作非常困難，最終不得不添加螢石以增加流動性，但是添加螢石會侵蝕爐內(nèi)耐火材料，降低高爐的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳鐵水的方法。
[0007]為達到上述目的，本發(fā)明提供一種利用紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳鐵水的方法，該方法包括以下步驟:將紅土鎳礦進行燒結(jié)及高爐冶煉，得到含鎳鐵水；
[0008]所述燒結(jié)礦的二元堿度為0.5-1 ;
[0009]以所述高爐冶煉渣系的總重量為100%計，所述高爐冶煉渣系包含20_35被％的CaO、35-50wt % 的 Si02、14_25wt % 的 MgO 和 2_20wt % 的 Al2O30
[0010]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，在上述高爐冶煉渣系中還含有其他的雜質(zhì)成分，但是雜質(zhì)成分的含量非常少，因此在本發(fā)明中忽略高爐冶煉渣系中的雜質(zhì)，認為該高爐冶煉渣系只包含CaO、Si02、Mg0和Al2O3這四種組分。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述高爐冶煉渣系的四元堿度為0.8-1.2;上述澄系的四元堿度通過(Ca0+Mg0)/(A1203+Si02)的質(zhì)量比值來表征。
[0012]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，上述燒結(jié)礦的二元堿度通過CaO/S1jA質(zhì)量比值來表征。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，上述燒結(jié)礦、高爐冶煉渣系中CaO的含量是通過添加熔劑(生石灰或石灰石)的量來決定的。
[0014]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述紅土鎳礦的鐵、鎳的質(zhì)量比為22-5。
[0015]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)4_6wt%的含镲鐵水時，所述紅土镲礦選自過渡層型紅土鎳礦和/或褐鐵礦型紅土鎳礦、蛇紋石型紅土鎳礦和褐鐵礦型紅土鎳礦的組合或褐鐵礦型紅土鎳礦、過渡層型紅土鎳礦和蛇紋石型紅土鎳礦的組合。
[0016]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)4_6被％的含鎳鐵水時，以所述紅土鎳礦的總重量為100%計，所述紅土鎳礦包含0-35被％的褐鐵礦型紅土鎳礦和65-100wt%的過渡層型紅土鎳礦。
[0017]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)4_6wt%的含鎳鐵水時，以所述紅土鎳礦的總重量為100%計，所述紅土鎳礦包含0-55被％的褐鐵礦型紅土鎳礦和45-100wt%的蛇紋石型紅土鎳礦。
[0018]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)4_6被％的含鎳鐵水時，以所述紅土鎳礦的總重量為100 %計，所述紅土鎳礦包含10-50wt %的褐鐵礦型紅土鎳礦、5-40wt %的過渡層型紅土镲礦和20-85wt%的蛇紋石型紅土镲礦。
[0019]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)6_10wt%的含鎳鐵水時，所述紅土鎳礦選自蛇紋石型紅土鎳礦和/或過渡層型紅土鎳礦、蛇紋石型紅土鎳礦和褐鐵礦型紅土鎳礦的組合或褐鐵礦型紅土鎳礦、過渡層型紅土鎳礦和蛇紋石型紅土鎳礦的組合。
[0020]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)6_10wt%的含鎳鐵水時，以所述紅土鎳礦的總重量為100%計，所述紅土鎳礦包含0-65被％的過渡層型紅土鎳礦和35-100被％的蛇紋石型紅土鎳礦。
[0021]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)6_10wt%的含鎳鐵水時，以所述紅土鎳礦的總重量為100%計，所述紅土鎳礦包含0-55被％的褐鐵礦型紅土鎳礦和45-100被％的蛇紋石型紅土鎳礦。
[0022]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)6_10wt%的含鎳鐵水時，以所述紅土鎳礦的總重量為100 %計，所述紅土鎳礦包含10-50wt %的褐鐵礦型紅土鎳礦、5-40wt %的過渡層型紅土镲礦和20-85wt%的蛇紋石型紅土镲礦。
[0023]值得注意的是，10wt%的含鎳鐵水只能由100%的蛇紋石型紅土鎳礦生產(chǎn)得到，其他的原料組合，如褐鐵礦型紅土鎳礦、過渡層型紅土鎳礦和蛇紋石型紅土鎳礦的組合；或者褐鐵礦型紅土鎳礦和蛇紋石型紅土鎳礦的組合，因其鎳含量不夠，所以不能用來制備得到1wt %的含鎳鐵水。
[0024]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當生產(chǎn)10_15wt%的含鎳鐵水時，所述紅土鎳礦為蛇紋石型紅土鎳礦。
[0025]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述高爐冶煉的出渣溫度為1450°C -1550°C。
[0026]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述燒結(jié)的燒結(jié)負壓為8000_14000Pa，燒結(jié)過程中的燒結(jié)溫度及其他條件可以通過配料過程中的燃料(以燃料中的固定碳含量計算)配比來確定。
[0027]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述方法包括以下步驟:紅土鎳礦經(jīng)篩分、破碎、脫水、配料、混合、制粒、布料后，對其進行燒結(jié)得到燒結(jié)礦；
[0028]將所述燒結(jié)礦經(jīng)冷卻，篩分，得到成品燒結(jié)礦，再對成品燒結(jié)礦進行高爐冶煉，得到含鎳鐵水。
[0029]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述紅土鎳礦經(jīng)篩分、破碎后得到粒級為-50mm的紅土镲礦；
[0030]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，上述篩分、破碎是按照以下步驟進行的:將紅土鎳礦進行篩分，得到粒級為-50mm的紅土镲礦，篩除粒級為+50mm的紅土镲礦，將粒級為+50mm的紅土镲礦進行破碎使+50mm的紅土镲礦的粒級符合要求后使用。
[0031]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述紅土鎳礦經(jīng)脫水后，其含水量為20-30wt% ;所述脫水為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段，本發(fā)明中的脫水包含兩種方法:一種是采用在紅土鎳礦原料中配加生石灰堆存消化脫水；另一種是采用干燥窯對紅土鎳礦進行脫水；
[0032]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，當采用干燥窯對紅土鎳礦進行脫水的，脫水時的干燥溫度約為300-800 °C，干燥時間為5min-20min，脫水后的紅土鎳礦的含水量為20-30wt%。
[0033]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述混合可以按照以下步驟進行:將脫水后的紅土镲礦、恪劑、燃料和返礦混合，得到混合料。
[0034]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，以該混合料的總重量為100%計，所述固定碳為8_16wt %，返礦為 20_30wt %。
[0035]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述固定碳為8_12wt% ;所述返礦為25wt%。
[0036]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述熔劑包括生石灰或石灰石，所述燃料包括焦粉或煤粉。
[0037]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述制粒后得到的粒團的粒徑為l-8mm。
[0038]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，在布料時要防止過度壓料，盡量減少外力對料層自然結(jié)構(gòu)的破壞，經(jīng)布料后，料層的厚度為500-1200_。
[0039]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，經(jīng)布料后，料層的厚度為700-1000mm。
[0040]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，經(jīng)布料后，所述混合料的含水量為18_30wt% ；優(yōu)選為20-25wt%。
[0041]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，將所述燒結(jié)礦冷卻至150°C以下，篩分，得到成品燒結(jié)礦，所述成品燒結(jié)礦的粒級為+5mm。
[0042]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實施方式，所述方法包括以下步驟:
[0043]紅土鎳礦經(jīng)篩分、破碎、脫水、配料、混合、制粒、布料后，對其進行燒結(jié)得到燒結(jié)礦；
[0044]將所述燒結(jié)礦經(jīng)冷卻，篩分，得到成品燒結(jié)礦，再對成品燒結(jié)礦進行高爐冶煉，得到含鎳鐵水。
[0045]第一步:選取紅土镲