红土镍矿预处理方法与流程

本发明涉及红土镍矿预处理，尤其涉及一种红土镍矿预处理方法。

背景技术：

1、红土镍矿是生产镍的重要原料，开发利用红土镍矿具有重要的战略意义。然而，红土镍矿含水率高、粘性大，给后续的运输、仓储和冶炼带来一系列问题。

2、红土镍矿原矿含水率普遍在35%左右，部分矿区甚至高达40%。部分红土镍矿处理技术的研究表明，现阶段回转窑干燥预还原-电炉还原熔炼工艺在红土镍矿的开发中仍占主导地位，该工艺对原料水分有严格要求，预处理环节的水分控制直接关系到后续冶炼效率和能耗。预处理难度大是当前制约红土镍矿规模化高效利用的关键瓶颈之一。

3、目前工业上常用的红土镍矿预处理方法主要有以下几种，但均存在显著缺陷：

4、（1）自然晾晒法：利用太阳光照和风力使红土镍矿表层水分自然蒸发。该方法完全依赖天候条件，在雨季或潮湿地区几乎无法实施；即便在晴朗天气下，晾晒周期长达7天以上，实际水分降低幅度有限，通常仅能降低2%～3%，远不能满足冶炼工艺对水分的严格要求。此外，晾晒过程中物料始终暴露于自然环境中，易受雨水二次增湿，预处理效果极不稳定。

5、（2）圆筒干燥机烘干法：以煤气、天然气或煤粉为燃料，通过热风炉产生高温热风进行干燥。该方法热效率极低，一般低于50%，红土镍矿烘干时间长达约40分钟，约为普通铁精粉烘干时间的2倍。研究表明，红土镍矿中自由水汽化能耗可占整个回转窑-电炉工艺总能耗输入的约15%，如果计入后续脱羟基反应能耗，干燥及脱羟基环节总能耗可占工艺流程总能耗的约三分之一。此外，红土镍矿粘性大，在烘干过程中极易发生结圈和设备粘料，严重影响设备的连续稳定运行。

6、（3）生石灰预搅拌法：利用生石灰的吸湿性和消化反应放热来吸收部分水分。该方法在工业中已有应用，但现有技术通常仅作为辅助手段，单独使用时水分降低幅度有限，焖灰处理后水分一般仅能降低约3%，且焖灰周期长达12天以上，效果与预期存在较大差距。

7、（4）干燥窑法：依靠燃烧燃料产生高温对红土镍矿进行脱水干燥，可将含水率从35%左右降至25%左右，但该方法消耗大量燃料，能耗成本极高，且干燥后的物料在运输和堆放过程中易产生大量扬尘，环保治理难度大。

8、综上，现有预处理技术存在能耗高、成本高、周期长、受天候制约或脱水效果有限等共性问题，缺乏一种低能耗、高效率、适应性强且环境友好的预处理方案。

9、现有技术一：中国专利cn105734277a，公开加工红土镍矿粒料的联动系统及其工艺方法，主要包括脱水晾晒板、抓斗吊、料仓、颚式破碎机、反击式破碎机、接料罐、电磁振动给料机、一、二号皮带输送机、烘干机等设备。其工艺特征在于：首先采用湿度传感解决了红土镍矿在晾晒过程中水分不一的问题，再通过两级分拣器的分拣保证了物料加工时的质量标准，确保物料粒度成型标准化。该专利通过湿度传感监测晾晒过程中的水分变化，并结合两级分拣器对物料粒度进行分级控制，以保证后续加工过程的标准化。现有技术存在如下缺点：

10、晾晒方式单一：该专利仅涉及自然晾晒一种脱水方式，未引入化学脱水手段（如生石灰消化），晾晒效果完全依赖气象条件，在雨季或高湿度地区几乎无法实施。

11、未涉及生石灰预处理：该专利未涉及在配料环节按比例混入生石灰以通过消化反应吸收水分的技术方案，脱水效率明显偏低。

12、干燥环节依赖化石能源：该专利中的烘干机仍以传统热源为主，未引入太阳能等清洁能源，能耗和碳排放问题未能解决。

13、倒堆工艺缺失：该专利未涉及物料倒堆晾晒的工艺操作，料堆仅有单一表层接受晾晒，水分蒸发效果有限。

14、现有技术二：中国专利cn116005002b，公开一种红土镍矿干燥预还原的装置，其结构包括干燥窑和连接罩，干燥窑的进料口和进气口分别位于干燥窑的两端，使得干燥窑工作时，高温烟气的流动方向和红土镍矿的运动方向相反；通过高温热风与物料逆向接触进行热交换，使物料中的水分迅速蒸发，达到降低水分的目的。其核心在于利用干燥窑对红土镍矿进行集中干燥处理，适用于大批量物料的连续作业。现有技术存在如下缺点：

15、能耗极高：该干燥窑的干燥完全依赖热风炉产生的高温热风，热源一般为煤气、天然气或煤粉，热效率不足50%，能耗成本高昂。

16、未充分结合自然晾晒：该专利未将干燥窑干燥与自然晾晒、化学脱水等手段协同使用，预处理方式单一，总能耗较高。

17、粘料与结圈问题突出：红土镍矿在干燥窑内烘干时，高粘性导致物料极易在窑体内壁形成结圈或粘附，影响设备稳定运行，需频繁停机清理。

18、清洁能源利用缺失：该干燥窑未考虑太阳能发电等清洁能源的引入，干燥环节完全依赖化石燃料，碳排放量较大。

19、由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种红土镍矿预处理方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种红土镍矿预处理方法，解决现有红土镍矿预处理技术中脱水方式单一、能耗高、受天候制约、清洁能源利用率低等问题，本发明通过倒堆晾晒、化学脱水消化、太阳能干燥三级协同脱水，脱水效率显著提升，干燥环节零化石能源消耗，环保且稳定，工艺灵活性强。

2、本发明的目的是这样实现的，一种红土镍矿预处理方法，包括：

3、将红土镍矿料堆的表层物料倒运成堆，倒运后的表层物料和红土镍矿料堆的剩余物料自然晾晒；

4、在倒运过程中或在晾晒后向红土镍矿物料内混入脱水材料，脱水去除物料水分形成混合物料；

5、混合物料输送至封闭空间内，使用由封闭空间外部的太阳能供给的电能或热能对红土镍矿物料进行干燥。

6、在本发明的一较佳实施方式中，倒运的表层物料厚度范围为300～500mm，通过表层物料倒堆使料堆内部的高含水物料暴露于表层。

7、在本发明的一较佳实施方式中，向红土镍矿物料内按照设定比例混入脱水材料时：在配料间，按照设定比例向红土镍矿物料内混入生石灰和除尘灰，生石灰与红土镍矿物料中的水分发生消化反应，吸收并去除红土镍矿物料中的水分，除尘灰辅助水分蒸发。

8、在本发明的一较佳实施方式中，生石灰的加入量为红土镍矿物料质量的3%～8%；除尘灰的加入量为红土镍矿物料质量的2%～5%。

9、在本发明的一较佳实施方式中，所述封闭空间的外部设置太阳能发电系统；所述太阳能发电系统向所述封闭空间内提供电能进行物料电热干燥。

10、在本发明的一较佳实施方式中，所述封闭空间包括封闭大棚，所述封闭大棚内设置干燥室，所述干燥室内设置干燥设备，所述干燥设备为电热风炉，所述太阳能发电系统向所述电热风炉提供电能，所述电热风炉加热形成热风，对混合物料进行干燥处理。

11、在本发明的一较佳实施方式中，所述干燥室内设置温度传感器和pid自动控制系统，实时监测并调节热风的温度，热风的温度波动控制在±5℃及以内。

12、在本发明的一较佳实施方式中，所述干燥室内设置循环风道，以使热风在干燥室内均匀分布；和/或，

13、所述干燥室内采用钢带机输送物料，热风自上而下穿透混合物料层，带走红土镍矿物料中的水分。

14、在本发明的一较佳实施方式中，所述封闭大棚内设置强制通风系统或除湿系统，辅助自然晾晒。

15、在本发明的一较佳实施方式中，所述封闭空间的外部设置太阳能集热器，所述封闭空间内设置蒸汽换热器，所述太阳能集热器向所述蒸汽换热器供给高温蒸汽，所述蒸汽换热器加热所述封闭空间内的空气形成热风干燥红土镍矿物料，或者，所述蒸汽换热器穿过混合物料直接与其换热实现干燥红土镍矿物料。

16、由上所述，本发明的红土镍矿预处理方法具有如下有益效果：

17、本发明通过倒堆晾晒、化学脱水消化、太阳能干燥三级协同脱水，脱水效率显著提升。本发明在保证脱水效果的前提下大幅缩短了处理周期，可实现总预处理周期≤3天。

18、本发明通过倒堆操作提高晾晒效率，将料堆内部高含水物料翻至表层，克服了传统晾晒仅表面蒸发的局限，使晾晒效率提高2倍以上。倒堆操作使得原本位于料堆内部的高含水物料暴露到表层，增大了有效蒸发面积，同时避免了原料堆表层因长期晾晒形成的干壳阻隔内部水分蒸发。倒堆后的两座料堆可交替进行取料与晾晒，实现连续作业。

19、本发明中生石灰化学脱水与冶炼需求协同，生石灰消化不仅去除水分，消化产物ca(oh)2在后续冶炼中可作为熔剂使用，降低额外熔剂加入量；除尘灰的回收利用减少了固体废弃物排放。

20、本发明的干燥环节零化石能源消耗，利用太阳能可完全满足干燥能耗需求，实现预处理环节的低碳化。

21、本发明在封闭空间内进行干燥，环保且稳定，避免雨水二次增湿，同时抑制扬尘，满足日益严格的环保要求。

22、本发明的工艺灵活性强，各步骤可根据现场条件串联运行，也可根据天气、物料情况和生产节奏独立启用或组合使用，适应性强。