1.本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦及制備工藝。

技術(shù)背景

2.鎳作為一種重要的戰(zhàn)略金屬，因為其具有良好的延展性、較強的韌性、良好的高溫性能和抗氧化抗腐蝕性能，已成為現(xiàn)代航空、國防等工業(yè)的關(guān)鍵材料。被廣泛應(yīng)用于不銹鋼、合金鋼、電鍍材料、電池等多個領(lǐng)域。其中，不銹鋼在鎳的消費比例中占據(jù)主導(dǎo)地位，約占全球鎳消費比例的68％。2019年我國不銹鋼粗鋼產(chǎn)量達到2940萬噸，占全球不銹鋼粗鋼產(chǎn)量的56.3％，其中200系不銹鋼產(chǎn)量達到1022萬噸，占國內(nèi)不銹鋼總產(chǎn)量的34.8％。

3.紅土鎳礦具有儲量豐富、開采難度小等優(yōu)勢，隨著其處理工藝的不斷進步，成為當前主要的鎳生產(chǎn)原料。紅土鎳礦按其礦床剖面從地表往下分為褐鐵型(ni:0.8％～1.5％；tfe:40％～52％)、過渡型(ni:1.5％～1.8％；tfe:25％～40％)和腐泥型(ni:1.8％～3.0％；tfe:10％～25％)。在鎳基不銹鋼冶煉過程中，與電解鎳為鎳源相比，以鎳鐵為原料可以有效避免鎳和鐵分離后又高溫融合而造成的能源浪費，在一定程度上更加合理和更具成本優(yōu)勢。紅土鎳礦的火法處理工藝憑借其流程短、原料適應(yīng)范圍廣、工藝比較成熟等優(yōu)勢，已逐漸成為紅土鎳礦的主流生產(chǎn)工藝。

4.目前，世界上應(yīng)用最廣泛的紅土鎳礦冶煉工藝是回轉(zhuǎn)窯?電爐工藝(rkef)，該工藝主要用來處理腐泥土型紅土鎳礦和過渡層型紅土鎳礦，生產(chǎn)高鎳鐵產(chǎn)品(ni＞8％)，進一步生產(chǎn)300系不銹鋼。而褐鐵型紅土鎳礦主要采用高爐冶煉含鎳生鐵，并進一步生產(chǎn)200系不銹鋼。高爐法工藝技術(shù)成熟、投資成本低，且隨著200系不銹鋼需求不斷增加，使得采用高爐冶煉低鎳生鐵在我國得到發(fā)展。

5.與常規(guī)高爐煉鐵使用的高品位鐵精礦不同，紅土鎳礦屬于低品位復(fù)雜礦，且無選礦等預(yù)富集工序，鐵品位較鐵精礦低10％以上，因此在燒結(jié)?高爐冶煉工藝中存在許多難點。一方面紅土鎳礦原料含水量高(27％?45％)，導(dǎo)致燒結(jié)透氣性差、能耗高、成品率低等不利影響；另一方面為增加成品率一般是通過增加配碳量來提高成品率，但同時也會造成燒結(jié)礦中feo含量過高，還原性差的問題。低質(zhì)量燒結(jié)礦進入高爐以后導(dǎo)致能耗高、渣量增大、并使高爐軟熔帶位置偏上，高爐上部爐料的透氣性惡化，爐缸下部鐵水溫度下降，影響鐵水的流動性造成渣鐵分離困難等不良影響。

6.目前國內(nèi)企業(yè)在紅土鎳礦的燒結(jié)生產(chǎn)過程中普遍存在燒結(jié)礦成品率低、返礦量高、轉(zhuǎn)鼓強度低、粒級分布不理想等問題。此外，由于不同種類及不同地區(qū)的紅土鎳礦鎳品位、鐵品位等化學成分波動大，國內(nèi)企業(yè)紅土鎳礦原料全部依賴進口，導(dǎo)致原料來源不穩(wěn)定等因素顯著提高了生產(chǎn)難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

7.針對紅土鎳礦燒結(jié)

?高爐冶煉含鎳鐵水生產(chǎn)中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦及制備工藝，通過控制燒結(jié)礦中不同組分的含量，以實現(xiàn)提高燒結(jié)礦質(zhì)量和冶金性能、為高爐提供優(yōu)質(zhì)爐料的目的。

8.為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

9.本發(fā)明提供了一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，它主要是由褐鐵型紅土鎳礦、熔劑、燃料、返礦及其他輔料進行配礦、混勻制粒、燒結(jié)制得的成品燒結(jié)礦，所述成品燒結(jié)礦中各成分滿足：

10.tfe＝48％～55％，

11.ni＝0.9％～1.3％，

12.cr2o3＝3.5％～6％，

13.al2o3＝5％～6％，

14.sio2＝5％～7％，

15.mgo/al2o3質(zhì)量比＝0.4～0.7，

16.二元堿度cao/sio2＝1.0～1.4，

17.四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝0.8～1.2。

18.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，所述熔劑為白云石、生石灰、脫硫石膏中的一種或多種，熔劑的配加量由燒結(jié)礦的二元堿度cao/sio2的數(shù)值及四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)的數(shù)值確定。

19.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，所述成品燒結(jié)礦中二元堿度cao/sio2＝1.1～1.3，四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝0.9～1.1。

20.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，所述燃料為焦粉、蘭炭、無煙煤中的一種或多種，燃料配加量為紅土鎳礦質(zhì)量的4％～7％。

21.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，所述燃料含有焦粉，焦粉質(zhì)量占燃料總質(zhì)量不低于30％。

22.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，配礦過程中加入腐泥型紅土鎳礦、蛇紋石礦調(diào)節(jié)燒結(jié)礦中鎂、硅組分含量，且其配加量不高于褐鐵型紅土鎳礦質(zhì)量的6％。

23.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，配礦過程中加入鐵精粉，所述鐵精粉配加量不高于褐鐵型紅土鎳礦質(zhì)量的5％。

24.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，所述燒結(jié)礦的成品率大于70％，轉(zhuǎn)鼓強度大于60％。

25.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，所述燒結(jié)礦的低溫還原粉化指數(shù)rdi+3.15＞95％、還原性指數(shù)ri＞70％。

26.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，所述成品燒結(jié)礦用于高爐冶煉含鎳、鉻的鐵水，其中鐵水中鎳含量1.0％～1.5％，鉻含量3％～6％，可進一步生產(chǎn)200系不銹鋼。

27.根據(jù)上述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦的制備工藝，它是先將由褐鐵型紅土鎳礦、熔劑、燃料、返礦及其他輔料進行配礦；然后混勻制粒得到燒結(jié)料，最后將燒結(jié)料經(jīng)燒結(jié)工序制得成品燒結(jié)礦，燒結(jié)工序中燒結(jié)溫度1300℃～1350℃、抽風負壓9～14kpa。

28.本發(fā)明的主要原理在于：

29.1、燒結(jié)過程中，液相生成量的多少對燒結(jié)礦的質(zhì)量和強度有很大的作用。液相在鐵礦燒結(jié)成礦過程中的作用主要有：可作為粘結(jié)相粘結(jié)未熔固體顆粒使燒結(jié)礦具有一定的

強度；液相的流動性可以進行流動傳熱和流動傳質(zhì)，使燒結(jié)礦的成分均勻化；液相可以潤濕未熔的固體顆粒并產(chǎn)生一定的表面張力將礦粒拉緊，使其冷凝后具有一定的強度；液相的存在可以形成并析出新生礦物，這種新生礦物有利于改善燒結(jié)礦得強度和還原性。在保證燒結(jié)過程中高溫帶的透氣性、液相的粘度和潤濕性的前提下，液相生成量在20％～40％效果較好。本發(fā)明通過褐鐵型紅土鎳礦的配礦處理，保證燒結(jié)礦mgo/al2o3質(zhì)量比、al2o3、sio2含量在適宜范圍內(nèi)，并通過添加熔劑調(diào)節(jié)二元堿度、四元堿度等方式降低液相的生成溫度、增加液相的生成量。從而強化粘結(jié)相的固結(jié)作用，提高燒結(jié)礦強度。對燒結(jié)礦進行sem?eds分析可知(附圖1)，燒結(jié)礦中鐵主要分布在鐵、鉻、鎂、鋁形成的尖晶石相中，少量分布在粘結(jié)相中，粘結(jié)相主要由鐵、鈣、硅、鎂組成。

30.本發(fā)明在配礦中加入鐵精粉，鐵精粉的加入一方面可以改善燒結(jié)料層的透氣性、提高燒結(jié)速度和利用系數(shù)；另一方面可以提高鐵的品位，但為保證成品燒結(jié)礦中鎳、鉻的含量，鐵精粉配加量不宜過高。

31.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果：

32.1、本發(fā)明通過對褐鐵型紅土鎳礦經(jīng)過配礦，控制al2o3、sio2、mgo在燒結(jié)礦中的含量，合理配入熔劑，調(diào)節(jié)堿度，并通過調(diào)控焦粉配比，控制燒結(jié)溫度和燒結(jié)氣氛，使其有利于燒結(jié)過程液相的生成，充足的液相有利于燒結(jié)礦的固結(jié)反應(yīng)，可實現(xiàn)提高燒結(jié)礦強度的目的，從而改善燒結(jié)礦的產(chǎn)量及質(zhì)量指標。本發(fā)明制備的的紅土鎳礦燒結(jié)礦的成品率可以達到70％以上，轉(zhuǎn)鼓強度可以達到60％以上。

33.2、本發(fā)明通過對紅土鎳礦配礦，配加熔劑及固體燃料來調(diào)控化學成分，以調(diào)節(jié)燒結(jié)礦的堿度、燒結(jié)溫度和燒結(jié)氣氛等使紅土鎳礦在燒結(jié)過程中生成合適的粘結(jié)相，強化燒結(jié)過程的液相生成，從而提高燒結(jié)礦質(zhì)量及冶金性能，降低燃耗，降低冶煉成本，為后續(xù)高爐冶煉提供優(yōu)質(zhì)的爐料。

附圖說明

34.圖1是實施例1制備的成品燒結(jié)礦sem圖。

具體實施方式

35.下面對本發(fā)明做進一步解釋和說明。

36.本發(fā)明提供一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，它主要是由褐鐵型紅土鎳礦、熔劑、燃料、返礦及其他輔料進行配礦、混勻制粒、燒結(jié)制得的成品燒結(jié)礦，所述成品燒結(jié)礦中各成分滿足：tfe＝48％～55％，ni＝0.9％～1.3％，cr2o3＝3.5％～6％，al2o3＝5％～6％，sio2＝5％～7％，mgo/al2o3質(zhì)量比＝0.4～0.7，二元堿度cao/sio2＝1.0～1.4，四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝0.8～1.2。tfe＝48％～55％表示鐵品位為48％～55％。

37.固定燒結(jié)條件：燃料通常使用焦粉和無煙煤，焦粉配比1.74％，無煙煤配比4.96％，返礦配比35.24％，制粒時間5min，燒結(jié)料層厚度900mm，燒結(jié)點火溫度1100℃、點火時間3min、保溫1min、點火負壓8kpa、燒結(jié)溫度1300℃～1350℃、燒結(jié)抽風負壓10kpa、燒結(jié)完成后調(diào)整冷卻負壓5kpa、冷卻時間3min。

38.實施例1：

39.紅土鎳礦配加熔劑調(diào)節(jié)al2o3＝5.5％，sio2＝5.5％，mgo/al2o3質(zhì)量比0.55，二元堿

度cao/sio2＝1.3、四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝0.92；經(jīng)配礦、混勻制粒、燒結(jié)后得到燒結(jié)礦，所得燒結(jié)礦成品率tfe＝50.99％、ni＝0.92％、cr2o3＝4.56％、成品率為75.41％、轉(zhuǎn)鼓強度60.91％、利用系數(shù)為1.71t·(m2·h)

?1。如圖1所示，點1、2、3、4是不同點位的成分，對應(yīng)的成品燒結(jié)礦的eds分析結(jié)果如表1，表中對應(yīng)的是每個點各成分的含量。

40.表1實施例1中的成品燒結(jié)礦的eds分析結(jié)果

[0041][0042]

實施例2：

[0043]

在實施例1基礎(chǔ)上，通過添加6％的腐泥型紅土鎳礦調(diào)節(jié)sio2＝6.5％，al2o3＝5.5％，mgo/al2o3質(zhì)量比0.7，二元堿度cao/sio2＝1.3、四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝1.0；經(jīng)配礦、混勻制粒、燒結(jié)后得到紅土鎳礦燒結(jié)礦，所得燒結(jié)礦tfe＝49.96％、ni＝0.97％、cr2o3＝4.22％、成品率為74.21％、轉(zhuǎn)鼓強度為66.67％、利用系數(shù)為1.86t·(m2·h)?1。

[0044]

實施例3：

[0045]

在實施例1基礎(chǔ)上，通過增加高鋁紅土鎳礦配比調(diào)節(jié)al2o3含量至6.0％、sio2＝5.5％、mgo/al2o3質(zhì)量比0.5、二元堿度cao/sio2＝1.3、四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝0.88；經(jīng)配料、混勻制粒、燒結(jié)后得到紅土鎳礦燒結(jié)礦，所得燒結(jié)礦tfe＝51.55％、ni＝0.96％、cr2o3＝4.56％、成品率為75.36％、轉(zhuǎn)鼓強度為62.73％、利用系數(shù)為2.69t·(m2·h)?1。

[0046]

實施例4：

[0047]

在實施例1基礎(chǔ)上，配加5％的高硅鐵精粉，調(diào)節(jié)al2o3＝5.5％、sio2＝6.5％、mgo/al2o3質(zhì)量比0.7、二元堿度cao/sio2＝1.3、四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝1.0；經(jīng)配礦、混勻制粒、燒結(jié)后得到紅土鎳礦燒結(jié)礦，所得燒結(jié)礦tfe＝52％、ni＝0.94％、cr2o3＝4.38％、成品率為76.53％、轉(zhuǎn)鼓強度為64.68％、利用系數(shù)為2.29t·(m2·h)?1。

[0048]

比較實施例1

?

4所得的燒結(jié)礦的成品率、轉(zhuǎn)鼓強度、利用系數(shù)等指標，可以確定通過協(xié)同調(diào)控燒結(jié)礦的al2o3含量、sio2含量、mgo/al2o3質(zhì)量比、二元堿度、四元堿度等參數(shù)，燒結(jié)礦的成品率和轉(zhuǎn)鼓強度均顯著提高。技術(shù)特征：

1.一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：它主要是由褐鐵型紅土鎳礦、熔劑、燃料、返礦及其他輔料進行配礦、混勻制粒、燒結(jié)制得的成品燒結(jié)礦，所述成品燒結(jié)礦中各成分滿足：tfe＝48％～55％，ni＝0.9％～1.3％，cr2o3＝3.5％～6％，al2o3＝5％～6％，sio2＝5％～7％，mgo/al2o3質(zhì)量比＝0.4～0.7，二元堿度cao/sio2＝1.0～1.4，四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝0.8～1.2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：所述熔劑為白云石、生石灰、脫硫石膏中的一種或多種，熔劑的配加量由燒結(jié)礦的二元堿度cao/sio2的數(shù)值及四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)的數(shù)值確定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：所述成品燒結(jié)礦中二元堿度cao/sio2＝1.1～1.3，四元堿度(cao+mgo)/(al2o3+sio2)＝0.9～1.1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：所述燃料為焦粉、蘭炭、無煙煤中的一種或多種，燃料配加量為紅土鎳礦質(zhì)量的4％～7％。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：所述燃料含有焦粉，焦粉質(zhì)量占燃料總質(zhì)量不低于30％。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：配礦過程中加入腐泥型紅土鎳礦、蛇紋石礦調(diào)節(jié)燒結(jié)礦中鎂、硅組分含量，且其配加量不高于褐鐵型紅土鎳礦質(zhì)量的6％。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：配礦過程中加入鐵精粉，所述鐵精粉配加量不高于褐鐵型紅土鎳礦質(zhì)量的5％。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：所述燒結(jié)礦的成品率大于70％，轉(zhuǎn)鼓強度大于60％。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：所述燒結(jié)礦的低溫還原粉化指數(shù)rdi+3.15＞95％、還原性指數(shù)ri＞70％。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦，其特征在于：所述成品燒結(jié)礦用于高爐冶煉含鎳、鉻的鐵水，其中鐵水中鎳含量1.0％～1.5％，鉻含量3％～6％，可進一步生產(chǎn)200系不銹鋼。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦的制備工藝，其特征在于：它是先將由褐鐵型紅土鎳礦、熔劑、燃料、返礦及其他輔料進行配礦；然后混勻制粒得到燒結(jié)料，最后將燒結(jié)料經(jīng)燒結(jié)工序制得成品燒結(jié)礦，燒結(jié)工序中燒結(jié)溫度1300℃～1350℃、抽風負壓9～14kpa。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種高爐用紅土鎳礦燒結(jié)礦及制備工藝，它主要是將褐鐵型紅土鎳礦與熔劑、燃料、返礦、輔料進行混合，再經(jīng)制粒、燒結(jié)制得高爐用燒結(jié)礦；所得成品燒結(jié)礦中：TFe＝48％～55％；Cr2O3＝3.5％～6％；Ni＝0.8％～1.3％；Al2O3＝5％～6％；SiO2＝5％～7％；MgO/Al2O3質(zhì)量比0.4～0.6；二元堿度CaO/SiO2質(zhì)量比1.0～1.4；四元堿度(CaO+MgO)/(Al2O3+SiO2)質(zhì)量比0.8～1.2。本發(fā)明通過優(yōu)化褐鐵型紅土鎳礦的配礦，顯著提高燒結(jié)礦的成品率、轉(zhuǎn)鼓強度等生產(chǎn)質(zhì)量指標及冶金性能，降低燒結(jié)過程的固體燃耗，并為高爐冶煉含鎳鐵水提供優(yōu)質(zhì)的爐料。并為高爐冶煉含鎳鐵水提供優(yōu)質(zhì)的爐料。并為高爐冶煉含鎳鐵水提供優(yōu)質(zhì)的爐料。

技術(shù)研發(fā)人員：劉光勇 董興紅 胡前盛 鄭佳奎 羅駿

受保護的技術(shù)使用者：廣東廣青金屬科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.12.25

技術(shù)公布日：2021/5/14