一种利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，尤其涉及一种利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法；该制备方法包括：将红土镍矿和废石膏分别进行预处理，得到物料颗粒，将红土镍矿、还原剂、废石膏混合均匀，并添加粘接剂制作混合球团，将混合球团在惰性气氛或还原性气氛中充分自还原，得到自还原产物，再将自还原产物在弱氧化性气氛中选择性氧化得到氧化产物，氧化产物在保护性气氛中实现金属和脉石的熔分，得到高品位的镍铁合金。本发明专利技术中充分的利用了工业固废中的废石膏，减少了废石膏对环境的危害，使红土镍矿在自还原工艺条件下的金属颗粒更容易长大，提高了镍铁颗粒的收得率，同时，选择性氧化产物熔分后将金属与脉石分离，可获得高品位镍铁合金。金。金。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法。

技术介绍

[0002]镍具有较好的耐腐蚀、耐高温、防锈等性能，广泛应用于不锈钢和合金钢等钢铁制造领域，全球不锈钢产量的快速增长加速了原生镍资源的消费。原生镍资源主要来源于硫化镍矿和红土镍矿，随着硫化镍矿资源的逐渐枯竭以及采矿难度和成本的增加，从红土镍矿中提取镍金属成为原生镍资源的主要来源。红土镍矿物相结构复杂，腐泥土型红土镍矿中，镍、铁通常以“类质同象”的形式赋存在硅镁酸盐矿物中，传统选矿方法难以有效富集镍。当前主要通过自还原
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磁选的处理方法，但是由于镍、铁金属含量低，自还原后的金属颗粒细小，并且弥散嵌布在硅镁酸盐矿物中，不易通过磁选将金属颗粒与脉石分离，为了提高镍铁的收得率需要在红土镍矿自还原的过程中加入适当的添加剂，以促使细小的金属颗粒长大团聚。
[0003]工业废石膏来源广泛，并且产量巨大，目前大多数的工业废石膏的处理方式为堆放处置，但是由于工业废石膏中常常含有砷、铬等重金属离子，长期的久置会对环境造成巨大危害，因此寻找合适的处理方式，最好是能够实现资源二次利用。
[0004]李好泽等人在“红土镍矿含碳球团半熔融渣中金属颗粒团聚机理的研究中”论文中报道过CaO促进了脉石中液相的形成并降低了熔渣粘度，有利于金属颗粒的团聚长大；但金属颗粒团聚的速率慢，导致镍铁合金的收得率低，镍铁合金自身的品位也不高。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法，利用废石膏，达到促进红土镍矿在自还原的过程中，细小的金属颗粒长大团聚，有利于实际的生产，该方法主要针对腐泥土型中低品位红土镍矿，实现工业废料循环利用。
[0006]实现本专利技术目的采用的技术方案是一种利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法，包括如下步骤：
[0007]S1：将红土镍矿进行预处理，得到红土镍矿颗粒；
[0008]S2：将废石膏进行预处理，得到废石膏颗粒；
[0009]S3：将所述红土镍矿、还原剂、废石膏混合均匀，得到混合物料；
[0010]S4：在所述混合物料中添加粘接剂，得到混合球团，烘干；
[0011]S5：将烘干后的所述混合球团在惰性气氛或还原性气氛中充分自还原，得到自还原产物；
[0012]S6：将所述自还原产物在弱氧化性气氛中选择性氧化得到氧化产物；
[0013]S7：将所述氧化产物在保护性气氛中熔融，实现金属和脉石的熔分，得到高品位镍铁合金。
[0014]具体的，红土镍矿的预处理包括将红土镍矿在110～130℃的烘箱中烘干后用破碎机初破，再用球磨机细磨成红土镍矿颗粒；废石膏的预处理包括将废石膏在110～130℃的烘箱中干燥，并尽可能的研磨成粉末，颗粒尽可能的磨细；在步骤S4中，将得到的混合球团在110～130℃下烘干备用。
[0015]进一步地，所述废石膏的加入量为所述红土镍矿质量的5～20％。
[0016]进一步地，所述还原剂为含碳还原剂，还原剂中碳原子的摩尔数超过所述红土镍矿中镍和铁氧化物中的氧原子的摩尔数之和的10～40％。
[0017]进一步地，所述还原剂为褐煤、无烟煤、焦粉中的至少一种。
[0018]进一步地，在所述步骤S5中，所述混合球团在惰性气氛或还原性气氛中于900～1350℃下充分自还原。
[0019]进一步地，所述惰性气氛为N2、Ar中的至少一种；所述还原性气氛为CO、H2中的至少一种。
[0020]进一步地，在所述步骤S6中，所述自还原产物在弱氧化性气氛中的氧化温度为600℃以上，氧化时间大于30min。
[0021]进一步地，所述弱氧化性气氛为CO2和N2混合气氛、CO2和CO混合气氛中的一种，混合气氛中CO2体积百分数高于35％。
[0022]进一步地，在所述步骤S1中，红土镍矿经过预处理后，粒度小于0.125mm的质量分数大于90％。
[0023]进一步地，在所述步骤S7中，所述氧化产物在N2或者Ar气氛中熔融，熔融温度为1550℃，使金属与脉石分离，得到高品位镍铁合金。
[0024]本专利技术制备镍铁的方法的机理为：红土镍矿在足量的还原剂和废石膏的作用下，还原得到的金属颗粒更容易积聚长大。废石膏的主要成分为CaSO4，其在自还原过程中分解为S2和CaO，形成的Fe
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FeS共晶体促进了金属颗粒的迁移，CaO在脉石中与硅镁酸盐反应形成了一定的液相，有利于金属颗粒在脉石中的迁移。金属颗粒在Fe
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FeS共晶体和CaO的共同作用下快速团聚长大，团聚后的熔融态的镍铁合金中的Fe被CO2氧化，而Ni不被氧化，这样使得镍铁的品位提高。
[0025]本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0026]1)本申请制备镍铁的方法，充分的利用了工业固废中的废石膏，减少了废石膏对环境的危害，使红土镍矿在自还原工艺条件下的金属颗粒更容易长大，提高了镍铁颗粒的收得率，同时，选择性氧化产物熔分后将金属与脉石分离，获得高品位镍铁合金，也能提高镍铁合金自身的品位；
[0027]2)本申请制备镍铁的方法，红土镍矿在惰性气氛或还原性气氛中自还原，再在弱氧化性气氛中选择性氧化，可以促进镍铁合金的团聚，促进金属颗粒的长大，且可以实现CO2资源化利用。
附图说明
[0028]图1为本专利技术利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法流程图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。附图中，为清晰可见，可能放大了某部分的尺寸及相对尺寸。
[0030]以下结合具体实施例对本专利技术做进一步的阐述说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于以下具体实施例。
[0031]本实施例所用红土镍矿的化学成分如下表1所示，红土镍矿经过预先干燥
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破碎至
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3mm，得到红土镍矿粉。
[0032]表1红土镍矿化学成分(％)
[0033][0034]本专利技术采用上述红土镍矿制备镍铁的流程图如说明书附图1所示，所用红土镍矿中Ni/(Fe+Ni)为7.96％，下面以具体的实施例进行详细说明。
[0035]实施例1
[0036]将上述红土镍矿烘干—破碎至
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3mm，加入7.88wt.％的无烟煤，将废石膏烘干磨粉(其CaSO4的含量为90％)按8wt.％加入。各种原料经充分混匀后造球，在气氛炉(N2)内温度为1210
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1300℃下充分还原，自还原产物在CO2/(CO2+N2)为50％气氛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将红土镍矿进行预处理，得到红土镍矿颗粒；S2：将废石膏进行预处理，得到废石膏颗粒；S3：将所述红土镍矿、还原剂、废石膏混合均匀，得到混合物料；S4：在所述混合物料中添加粘接剂，得到混合球团，烘干；S5：将烘干后的所述混合球团在惰性气氛或还原性气氛中充分自还原，得到自还原产物；S6：将所述自还原产物在弱氧化性气氛中选择性氧化得到氧化产物；S7：将所述氧化产物在保护性气氛中熔融，实现金属和脉石的熔分，得到高品位镍铁合金。2.根据权利要求1所述的利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于，所述废石膏的加入量为所述红土镍矿质量的5～20％。3.根据权利要求1所述的利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于，所述还原剂为含碳还原剂，还原剂中碳原子的摩尔数超过所述红土镍矿中镍和铁氧化物中的氧原子的摩尔数之和的10～40％。4.根据权利要求3所述的利用废石膏强化红土镍矿制备镍铁的方法，其特征在于，所述还原剂为褐煤、无烟煤、焦粉中的至少一种。5.根据权利要求1所述的利用废石膏强化红土镍矿制备镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴映江，徐永斌，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：