一种含镍物料冶炼生产高镍锍的方法技术

本发明专利技术提供了一种含镍物料冶炼生产高镍锍的方法，其包括以下步骤：步骤

【技术实现步骤摘要】
一种含镍物料冶炼生产高镍锍的方法


[0001]本专利技术涉及镍冶炼领域，具体而言，涉及一种含镍物料冶炼生产高镍锍的方法
。

技术介绍

[0002]镍作为一种重要的有色金属元素，其主要用于生产不锈钢
、
电池
、
催化剂
、
高温合金等产品
。
镍的矿物资源类型主要有硫化型镍矿和氧化型镍矿
。
在全世界镍矿储量中，硫化镍矿占
30
～
40
％，氧化镍矿占
60
～
70
％
。
随着世界范围内硫化镍矿储量的减少，开发利用以红土镍矿为主的氧化镍矿已逐渐成为世界镍冶炼发展新趋势
。
[0003]红土镍矿冶炼以
RKEF
工艺为主的火法工艺为主，产品为镍铁合金，镍铁合金主要面向不锈钢领域，产品用途单一
。
近年来，随着红土镍矿产能的扩大，不锈钢领域已处于产能过剩的状况，对镍铁合金价格产生了很大的影响
。
与此同时，随着以新能源电动汽车在全球范围内的普及，新能源电池材料的生产逐渐备受关注，各种含镍电池材料利润高，行业前景广泛，也驱使传统镍冶炼企业逐渐向电池材料前端原料
—
高镍锍生产方向转变
。
在此种背景下，利用镍铁合金或直接利用红土镍矿生产高镍锍是一个重要的发展方向
。
目前，利用红土镍矿制备高镍锍的主要技术如下：
[0004]（1）回转窑
—
电炉法（
RKEF
）
[0005]国际镍公司（现为
PT VALE
）提出的回转窑
—
电炉法生产镍锍的生产流程如下：氧化镍矿石干燥后用回转窑先进行选择性还原形成还原焙砂，并在窑尾喷入熔融硫磺以使还原出的金属镍和铁硫化，然后加入电炉熔化产出低镍锍
。
氧化镍矿石硫化熔炼所产出的低镍锍由镍和铁的硫化物组成，低镍锍再以熔融态加入转炉吹炼产出高镍锍
。
国际镍公司印尼梭罗阿科冶炼厂于
1977
年建成，利用此工艺将还原过的焙砂用熔融硫磺在回转窑中硫化处理，电炉熔化产出低镍锍后送卧式双转炉吹炼得到高镍锍
。
该厂处理高镁氧化矿，其成分为
Ni 2 .0wt
％，
Co 0.05wt
％，
Fe19wt
％，
SiO
2 3wt
％，
MgO 21wt
％
。
最终产物为高镍锍（
Ni 78wt
％，
Co 1wt
％，
Fe 0.7wt
％，
S18
～
22wt
％）
。
另一家采用回转窑
—
电炉法生产镍锍的是埃赫曼公司，其生产流程如下：矿石干燥后用回转窑进行选择性还原，然后加入电炉熔化产出镍铁，液态镍铁进入转炉硫化，产出高镍锍
。
埃赫曼公司新喀里多尼亚多尼安博冶炼厂采用此工艺生产镍锍，但该法产量较小（镍铁
80wt
％，镍锍
20wt
％）
。
[0006]（2）鼓风炉法
[0007]鼓风炉熔炼红土镍矿制镍锍法，第一批工厂建于乌拉尔，并于
1933
～
1938
年间投产
。
该方法主要用于处理含镍为1％的低镍红土镍矿，采用鼓风炉熔炼团矿得到镍锍
。
采用鼓风炉熔炼时，红土镍矿中配入焦炭
、
石灰石以及另外配入含硫的物料如黄铁矿
、
石膏等
。
当矿石
、
焦炭
、
石膏及石灰石组成的物料在鼓风炉中下降时，与上升的热还原气体形成对流，于是被加热
、
还原和熔化，产出镍锍和炉渣，这个过程中石膏中的硫酸钙被直接还原成硫化钙，硫化钙与铁及镍的氧化物反应生成镍锍，氧化钙则入渣
。
镍锍成分可通过石膏和焦炭的加入量来调整，石膏和焦炭加入量越多，镍锍中硫和铁的含量越高，镍锍含量越低，镍锍品位越低，渣含镍越低，但随后吹炼除铁的费用则越高
。
因此，应平衡各因素，确定最佳的
镍锍品位
。
但该法存在劳动条件差
、
自动化水平低
、
能耗高等问题
。
[0008]（3）瓦纽科夫熔池熔炼法
[0009]俄罗斯于
2004
年7月开始在南乌拉尔镍厂进行了瓦纽科夫过程原理的红土镍矿冶炼镍锍的工艺研发
。
瓦纽科夫炉中冶炼红土镍矿是将熔化与硫化过程分别进行
。
该工艺是在特殊的双区瓦纽科夫炉中实现的，在第一区对加入的炉料进行连续的熔化，在第二区对在第一区得到的氧化物熔体进行还原硫化处理，生成镍锍和弃渣
。
该工艺在熔池内的隔墙采用水冷技术，这种技术用极少的热损失节约了大量耐火材料，但该法存在漏水和爆炸的潜在风险
。
[0010]（4）侧吹浸没燃烧熔池熔炼技术（
Side
‑
Submerged Combustion Smelting Process, SSC
技术）
[0011]侧吹浸没燃烧熔池熔炼技术是一种用于处理不发热物料的强化熔池熔炼技术，其以多通道侧吹喷枪以亚音速向熔池内喷人富氧空气和燃料（天然气
、
发生炉煤气
、
粉煤），熔池中的含镍物料和熔剂等由于受到鼓风的强烈搅动作用，快速浸没于熔体之中，完成物理化学反应，生成低镍锍及熔炼渣
。
低镍锍从排放口放出送转炉吹炼，进一步除铁，得到产品高镍锍
。
[0012]（5）复合作业硫化吹炼技术
[0013]复合作业硫化吹炼技术由镍铁周期作业制备高镍锍
。
复合作业硫化吹炼炉内作业周期分为硫化期和吹炼期，镍铁与石英石
、
焦炭等配料后经加料口加入炉内，镍铁与喷入熔体的液体硫磺进行硫化反应，同时鼓入空气，使部分铁氧化脱除，与加入的石英石造渣，焦炭燃烧维持硫化过程热平衡，硫化期产出的硫化渣分阶段经放渣口排出
。
硫化期结束后，向熔体内鼓入空气，使铁进一步氧化脱除，与加入的石英石造渣，吹炼完成后吹炼渣留在炉内进入下一周期硫化期作业，高镍锍经镍锍口打眼放出
。
[0014]然而，以上制备高镍锍的方法存在能耗高
、
安全性低
、
镍收率低
、
硫化剂添加系统复杂难维护等问题
。

技术实现思路

[0015]本专利技术的主要目的在于提供一种含镍物料冶炼生产高镍锍的方法，以解决现有技术中制备高镍锍的方法存在的能耗高
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含镍物料冶炼生产高镍锍的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1
，将含镍物料和固体硫磺的混合物进行造球，形成球团；其中所述含镍物料为镍铁合金和
/
或红土镍矿；步骤
S2
，将所述球团和第一熔剂
、
第一还原剂配料后，于底吹熔炼炉中进行底吹熔炼，得到熔炼渣
、
镍锍中间产品及熔炼烟气；步骤
S3
，将所述熔炼渣和第二熔剂
、
第二还原剂
、
硫化剂配料后，于贫化炉中进行贫化，得到贫化渣
、
低镍锍和贫化烟气；所述低镍锍中含镍
30~40wt%
；步骤
S4
，当所述含镍物料为所述镍铁合金时，将所述镍锍中间产品在保温炉中进行调质形成高镍锍产品，将至少部分所述低镍锍返回至所述步骤
S2
中进行所述底吹熔炼；当所述含镍物料为所述红土镍矿，或者所述镍铁合金和所述红土镍矿的混合物时，将所述镍锍中间产品和所述低镍锍一并在
PS
转炉中进行吹炼，形成高镍锍产品
、
吹炼渣及吹炼烟气，且将至少部分所述吹炼渣返回至所述步骤
S3
参与所述贫化过程；其中所述高镍锍产品中含镍量为
65~76wt%。2.
根据权利要求1所述的含镍物料冶炼生产高镍锍的方法，其特征在于，所述球团的粒径为
10~30mm
；和
/
或，所述镍铁合金的粒径
≤3mm
，所述固体硫磺的粒径
≤5mm
；和
/
或，所述红土镍矿的物理水含量
≤10wt%。3.
根据权利要求1所述的含镍物料冶炼生产高镍锍的方法，其特征在于，所述球团中，所述含镍物料和所述固体硫磺的重量比为
2~50:1
；所述步骤
S1
中，利用粘结剂对所述含镍物料和所述固体硫磺的混合物进行造球，所述粘结剂为淀粉
、
糊精
、
膨润土
、
腐植酸钠
、
木质素磺酸钠和水玻璃中的一种或多种，所述粘结剂的用量为所述含镍物料重量的
1~25%。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的含镍物料冶炼生产高镍锍的方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，所述底吹熔炼的温度为
1150~1300℃
，利用设置在所述底吹熔炼炉底部的喷吹单元向熔池中喷吹氧气和
/
或空气进行所述底吹熔炼过程；所述氧气和
/
或空气的总喷吹速度为
100~2000Nm3/t。5.
根据权利要求1所述的含镍物料冶炼生产高镍锍的方法，其特征在于，所述第一熔剂和所述第二熔剂分别独立地选自石英石
、
石灰石和白云石中的一种或多种，和
/<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆金忠，刘恺，董越，李晓霞，李鸿飞，张海鑫，黎敏，孙晓峰，李海春，曾璐，王健龙，张哲铠，
申请(专利权)人：中国有色工程有限公司，
类型：发明
国别省市：