氢气直接还原熔炼红土镍矿冶炼镍铁合金的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111635997A(43)申请公布日2020.09.08(21)申请号202010533281.2(22)申请日2020.06.12(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市麓山南路932号(72)发明人王亲猛陈远林郭学益王松松田庆华(74)专利代理机构长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙)43213代理人魏龙霞(51)Int.Cl.C22B23/02(2006.01)C21B13/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称氢气直接还原熔炼红土镍矿冶炼镍铁合金的方法(57)摘要本发明公开了一种氢气直接还原熔炼红土镍矿冶炼镍铁合金的方法：S1：将所述红土镍矿和助熔剂、水进行混合，得到原料混合物；S2：将所述原料混合物进行制粒，得到粒径小于1cm的球团；S3：对所述球团进行干燥；S4：将干燥后的球团加入电弧炉中，通入氢气进行还原熔炼处理，得到镍铁合金熔体，冷却后即为镍铁合金。本发明的方法无需红土镍矿预还原焙烧步骤，直接进行液相还原熔炼即可得到高镍含量的镍铁合金，简化了处理工艺，降低处理过程能耗；采用氢气进行还原熔炼，生成物水蒸气直接挥发，获得的镍铁合金镍品位较高，镍品位达到18.86％以上。CN111635997ACN111635997A权利要求书1/1页1.一种氢气直接还原熔炼红土镍矿冶炼镍铁合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将所述红土镍矿和助熔剂、水进行混合，得到原料混合物；S2：将所述原料混合物进行制粒，得到粒径小于1cm的球团；S3：对所述球团进行干燥；S4：将干燥后的球团加入电弧炉中，通入氢气进行还原熔炼处理，得到镍铁合金熔体，冷却后即为镍铁合金。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，还原熔炼处理的温度为1400-1650℃，还原熔炼处理时间为40-60min。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，氢气的通入量为标准大气压下每吨红土镍矿通入200-400m3氢气。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，干燥的温度为80-120℃，干燥时间为30-60min。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S4中，还原熔炼排出的尾气返回S3中用于对球团的干燥。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，助熔剂包括石灰石、生石灰、熟石灰中的一种或多种，红土镍矿、助熔剂和水的质量比为(75-90)：(5-15)：(5-10)。7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，将S4获得的镍铁合金熔体由流槽排至粒化室内，并向由流槽流下的镍铁熔体喷射高压氮气，使其在下降过程中分散成细小的液滴并冷却凝结，形成镍铁合金颗粒并沉降于粒化室底部，得到粒化镍铁合金。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高压氮气的压力为0.2-2MPa。2CN111635997A说明书1/4页氢气直接还原熔炼红土镍矿冶炼镍铁合金的方法技术领域[0001]本发明属于冶金领域，尤其涉及一种氢气直接还原熔炼红土镍矿冶炼镍铁合金的方法。背景技术[0002]近年来，我国不锈钢产量快速增长，对镍的需求量大幅增加。长期以来，全球镍资源供应60％来源于硫化镍矿，但随着镍需求量持续增长及硫化镍资源的逐渐枯竭，占镍资源储量70％的红土镍矿已成为重要的镍开发资源。以红土镍矿为原料冶炼镍铁合金，用于不锈钢制造，其成本明显低于使用电解镍，大幅度降低不锈钢生产成本，是保障不锈钢工业可持续发展的有效途径之一。[0003]火法冶炼工艺是成熟的红土镍矿处理工艺，传统的火法工艺需要将红土镍矿在约1000℃温度下进行预还原焙烧，预还原产品通过电炉熔炼得到镍铁，但熔炼温度一般在1600℃以上。因此，传统的预还原—电炉熔炼工艺能耗较高，也要求红土镍矿具有较高的镍品位才能获得良好的经济效益。此外，传统的火法冶炼工艺主要以煤炭为还原剂，无法避免地产生大量二氧化碳排放，当前严格的环保管控形势进一步限制了传统火法冶炼工艺的发展。[0004]中国专利CN201510718540.8公开了一种硅镁型红土镍矿的处理方法，先将红土镍矿、助溶剂和还原剂混合，进行预还原焙烧，然后将预还原产品进行高温熔分处理，熔分过程中加入Fe2O3和造渣剂，得到镍含量较高的镍铁合金。但该处理工艺过程复杂，需分别经过传统的预还原焙烧及熔炼两段高温过程，能耗高，并且以煤炭为还原剂，存在大量二氧化碳排放的问题。高金涛在《北京科技大学学报》发表的论文“红土镍矿富集镍和铁的焙烧、氢气还原和磁选分离”(高金涛，张颜庭，陈培钰，等.红土镍矿富集镍和铁的焙烧、氢气还原和磁选分离.北京科技大学学报.2013，35(10)：1289-1296.)中，公开了一种红土镍矿富集镍铁的方法，将红土镍矿与碳酸钠