一种利用废旧阴极炭还原红土镍矿的方法与流程

1.本发明涉及一种利用废旧阴极炭还原红土镍矿的方法，属于红土镍矿资源利用技术领域。


背景技术：

2.镍在不锈钢中有保持奥氏体组织、良好的强度和韧性、优良的冷热加工性作用。奥氏体不锈钢中镍含量较高，但镍资源匮乏导致成本较高，成为了阻碍不锈钢发展的重要因素，为了应对不锈钢生产过程中出现的高成本的现状，开发利用红土镍矿并从中生产低成本镍铁原料已经成为一种重要的趋势。红土镍矿矿石性质极其复杂，某些生产关键技术尚未得到解决，再加上湿法工艺存在设备投资大、设备要求高，对原矿品位和钙镁等杂质含量要求严格等缺点；火法工艺存在镍生铁含镍量低及生产成本高等缺点，致使红土镍矿大规模开发利用受到限制。
3.在红土镍矿湿法冶炼过程中，选择性还原焙烧是关键工序，焙烧过程中选择性的好坏直接决定镍、钴回收率的高低。在红土镍矿选择性还原焙烧过程中，煤和煤气均可作为还原剂。用煤气作还原剂有便于还原气氛的有效控制，但镍铁矿的还原焙烧气氛较弱。若用煤气作还原剂，在工业化生产上需建煤气站，增加了工程化的难度，尤其在高原地区是笔较大的投资。还原焙烧过程中高效、廉价、易储运还原剂的选择及工业化应用，成为红土镍矿冶炼的瓶颈技术，亟待解决。


技术实现要素：

4.本发明针对现有红土镍矿中镍铁还原困难的问题，提出了一种利用废旧阴极炭还原红土镍矿的方法，本发明用廉价、易得的废旧阴极炭作还原剂和促进剂，将经过筛分、破碎、制粒处理后适当粒度的低品位红土镍矿利用还原焙烧技术进行高温还原；废旧阴极炭中含有caf2和钠盐，caf2能与红土镍矿中高熔点的硅酸盐脉石通过固相反应生成低熔点的透闪石，使硅酸盐矿物结构由岛状转变为链状，提高硅酸盐矿物反应活性，促进镍、铁氧化物的还原，使镍铁颗粒长大，进一步提高镍、铁金属化率。
5.一种利用废旧阴极炭还原红土镍矿的方法，具体步骤如下：（1）低品位红土镍矿和废旧阴极炭分别破碎并磨细至粒度-0.074mm占80%以上，过筛、烘干得到低品位红土镍矿粉和废旧阴极炭粉；（2）将低品位红土镍矿粉和废旧阴极炭粉混合均匀，在保护气氛下匀速升温至1150~1300℃并进行高温还原焙烧得到焙烧矿；以质量百分数计，步骤（1）低品位红土镍矿中含有ni 0.8~3.5%、fe 7~25%、mgo 15~42%、sio
2 18~46%；所述步骤（2）低品位红土镍矿粉与废旧阴极炭粉质量比为1:0.08~0.20；所述高温还原焙烧时间为60~90min。
6.本发明的有益效果是：
（1）本发明在低品位红土镍矿粉中加入废旧阴极炭粉并进行高温还原焙烧，废旧阴极炭中含有caf2和钠盐，caf2能与红土镍矿中高熔点的硅酸盐脉石通过固相反应生成低熔点的透闪石，使硅酸盐矿物结构由岛状转变为链状，提高硅酸盐矿物反应活性，促进镍、铁氧化物的还原，使镍铁颗粒长大，进一步提高镍、铁回收率。本发明制备的镍铁精矿达到国标要求，镍铁精矿中镍、铁含量较高，镍、铁的还原率较高；（2）本发明同时实现了废旧阴极炭再次资源化利用，具有低成本、低能耗、高效率的特点。
具体实施方式
7.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
8.实施例1：本实施例的低品位红土镍矿粉成分以质量百分数计为ni 1.1%、fe 9.4%、mgo 28.7%、sio
2 35.6%、al2o
3 2.0%；废旧阴极炭粉中含有c 64.54%、na 9.76%、f 12.82%、cao 3.62%、al2o
3 6.90%；一种利用废旧阴极炭还原红土镍矿的方法，具体步骤如下：（1）低品位红土镍矿和废旧阴极炭分别破碎并磨细至粒度-0.074mm占80%以上，过200目筛，再置于温度120℃下烘干12h得到低品位红土镍矿粉和废旧阴极炭粉；（2）将20g低品位红土镍矿粉和2g废旧阴极炭粉混合均匀，在保护气氛（氮气）下匀速升温至1320℃并进行高温还原焙烧60min得到焙烧矿；将焙烧矿的镍铁和和镍铁渣破碎至150um，然后进行化学和光谱分析，得到镍和铁的成分，红土镍矿中镍的还原率达78%，铁的还原率达65%。
9.实施例2：本实施例的低品位红土镍矿粉为云南某红土镍矿，以质量百分数计，低品位红土镍矿粉中含有ni 1.02%、fe 11.38%、mgo 17.73%、si0
2 43.90%；废旧阴极炭粉中含有c 64.54%、na 9.76%、f 12.82%、cao 3.62%、al2o
3 6.90%；一种利用废旧阴极炭还原红土镍矿的方法，具体步骤如下：（1）低品位红土镍矿和废旧阴极炭分别破碎并磨细至粒度-0.074mm占80%以上，过200目筛，再置于温度100℃下烘干16h得到低品位红土镍矿粉和废旧阴极炭粉；（2）将20g低品位红土镍矿粉和2.8g废旧阴极炭粉混合均匀，在保护气氛（氮气）下匀速升温至1200℃并进行高温还原焙烧75min得到焙烧矿；将焙烧矿的镍铁和和镍铁渣破碎至150um，然后进行化学和光谱分析，得到镍和铁的成分，红土镍矿中镍的还原率达90%，铁的还原率达75%。
10.对比例：本实施例的低品位红土镍矿粉为云南某红土镍矿，以质量百分数计，低品位红土镍矿粉中含有ni 1.02%、fe 11.38%、mgo 17.73%、si0
2 43.90%；无烟煤粉中含有固定碳 76.43%、挥发分 7.78%、灰分15.29%、水分1.02%；利用无烟煤还原红土镍矿的方法，具体步骤如下：（1）低品位红土镍矿破碎并磨细至粒度-0.074mm占80%以上，过200目筛，再置于温度100℃下烘干16h得到低品位红土镍矿粉；（2）将20g低品位红土镍矿粉和2.36g无烟煤粉混合均匀，在保护气氛（氮气）下匀速升温至1200℃并进行高温还原焙烧75min得到焙烧矿；
将焙烧矿的镍铁和和镍铁渣破碎至150um，然后进行化学和光谱分析，得到镍和铁的成分，红土镍矿中镍的还原率达82%，铁的还原率达55%。
11.对比直接用无烟煤对红土镍矿进行还原，本发明方法充分利用废旧阴极炭中含有的caf2和钠盐，caf2能与红土镍矿中高熔点的硅酸盐脉石通过固相反应生成低熔点的透闪石，使硅酸盐矿物结构由岛状转变为链状，提高硅酸盐矿物反应活性，促进镍、铁氧化物的还原，使镍铁颗粒长大，进一步提高镍、铁回收率，因此镍、铁还原率较无烟煤还原高。
12.实施例3：本实施例的低品位红土镍矿粉为云南某红土镍矿，以质量百分数计，低品位红土镍矿粉中含有ni 0.82%、fe 9.67%、mgo 31.49%、si0
2 37.37%；废旧阴极炭粉中含有c 64.54%、na 9.76%、f 12.82%、cao 3.62%、al2o
3 6.90%；一种利用废旧阴极炭还原红土镍矿的方法，具体步骤如下：（1）低品位红土镍矿和废旧阴极炭分别破碎并磨细至粒度-0.074mm占80%以上，过200目筛，再置于温度100℃下烘干16h得到低品位红土镍矿粉和废旧阴极炭粉；（2）将20g低品位红土镍矿粉和3.6g废旧阴极炭粉混合均匀，在保护气氛（氮气）下匀速升温至1300℃并进行高温还原焙烧60min得到焙烧矿；将焙烧矿的镍铁和和镍铁渣破碎至150um，然后进行化学和光谱分析，得到镍和铁的成分，红土镍矿中镍的还原率达83%，铁的还原率达80%。
13.以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。