處理紅土鎳礦的方法和系統與流程

本發明屬于化工冶金領域，具體而言，本發明涉及處理紅土鎳礦的方法和系統。

背景技術：

鎳是一種重要的有色金屬，主要由紅土鎳礦和硫化鎳礦冶煉而來。由于近年來鎳消耗量的不斷增加以及硫化鎳礦儲量不斷減少，紅土鎳礦的開發日益受到重視。紅土鎳礦基本上分為兩類：一類是褐鐵礦型，位于礦床的上部，是風化淋濾作用的結果，這類紅土鎳礦鐵多、硅少、鎂少、鎳較低，但含鈷量較高，宜采用濕法冶金工藝處理，所得的爐渣可用于鋼的生產；另一類是硅鎂鎳礦，位于礦床的下部，由于風化富集，這類紅土鎳礦多硅、多鎂、低鐵、低鈷，但鎳含量較高，因而又被稱之為鎂質硅酸鎳礦，這種礦石宜采用火法冶金工藝處理，所得的爐渣可用于生產建筑材料和化肥。而處于中間過渡層的礦石可以采用火法冶金，也可以采用濕法冶金工藝進行處理。

采用傳統的火法冶金工藝冶煉紅土鎳礦的工藝方法均存在以下不足：環境污染嚴重，能耗高，違背國家環保政策和能源政策；要求礦石原料有較高的鎳品位；回轉窯還原溫度低、易結圈；生產成品的鎳品位低；產率低。隨著高品位硫化鎳礦的枯竭及國內不銹鋼產業的快速發展，低品位紅土鎳礦已經成為生產鎳鐵產品的主要原料。由此，需進一步改進現有紅土鎳礦生產工藝流程長、設備投資大、生產成本高和能耗高等缺陷。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種處理紅土鎳礦的方法和系統。該方法通過在原料中配入石灰石，并通過調節石灰石的配入量來控制混合物料的堿度，從而降低生產過程能耗，具有處理流程短、設備投資低、能耗低、應用范圍廣泛等優點。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理紅土鎳礦的方法，根據本發明的實施例，該方法包括：

(1)將紅土鎳礦進行預處理，以便得到紅土鎳礦顆粒；

(2)將還原煤進行預處理，以便得到還原煤顆粒；

(3)將石灰石進行預處理，以便得到石灰石顆粒，其中，所述石灰石顆粒包括粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒；

(4)將所述紅土鎳礦顆粒、所述還原煤顆粒和所述石灰石顆粒進行混合處理，以便得到混合物料；

(5)將所述混合物料進行還原處理，以便得到還原物料；

(6)將所述還原物料進行水淬-跳汰分選處理，以便得到鎳鐵粒和一次尾渣。

根據本發明實施例的處理紅土鎳礦的方法通過將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒與石灰石顆粒進行混合，且石灰石顆粒由粗粒度和細粒度按一定比例混勻而成，由于混合物料中配入粗粒度石灰石，在高溫還原焙燒過程中分解成氧化鈣，其中的一部分并沒有充分參與反應，仍以cao形式存在，水淬時還原物料中未反應的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經跳汰分選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件，同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大，從而實現鎳鐵的高效回收。由此，該方法可在不影響鎳鐵粒品質的前提下，降低石灰石預處理的能源消耗，減少后續還原物料的破碎工序，進而縮短工藝流程、降低設備投資，具有處理流程短、設備投資低、能耗低、應用范圍廣泛等優點。

另外，根據本發明上述實施例的處理紅土鎳礦的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述處理紅土鎳礦的方法進一步包括：(7)將步驟(6)得到的所述一次尾渣進行渣鐵分離處理，以便得到鎳鐵產品和二次尾渣。由此，有利于提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述粗粒度石灰石顆粒的粒度不高于5mm，所述細粒度石灰石顆粒的粒度不高于0.5mm。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(3)中，在所述石灰石顆粒中，所述粗粒度石灰石顆粒與所述細粒度石灰石顆粒的質量比為(0.4～0.8)：1。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(4)中，將所述紅土鎳礦顆粒、所述還原煤顆粒和所述石灰石顆粒按照質量比為100：(10～30)：(10～15)進行混合。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，在步驟(5)中，將所述混合物料進行還原處理之前，預先在所述還原裝置的底部鋪厚度為5～10mm的蘭炭。由此，有利于還原物料出料。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種實施上述處理紅土鎳礦的方法的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：

紅土鎳礦預處理單元，所述紅土鎳礦預處理單元具有紅土鎳礦入口和紅土鎳礦顆粒出口；

還原煤預處理單元，所述還原煤預處理單元具有還原煤入口和還原煤顆粒出口；

石灰石預處理單元，所述石灰石預處理單元具有石灰石入口、粗粒度石灰石顆粒出口和細粒度石灰石顆粒出口；

混合裝置，所述混合裝置具有紅土鎳礦顆粒入口、還原煤顆粒入口、石灰石顆粒入口和混合物料出口，所述紅土鎳礦顆粒入口與所述紅土鎳礦出口相連，所述還原煤顆粒入口與所述還原煤顆粒出口相連，所述石灰石顆粒入口分別與所述粗粒度石灰石顆粒出口和所述細粒度石灰石顆粒出口相連；

還原裝置，所述還原裝置具有混合物料入口和還原物料出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；

水淬-跳汰分選裝置，所述水淬-跳汰分選裝置具有還原物料入口、鎳鐵粒出口和一次尾渣出口，所述還原物料入口與所述還原物料出口相連。

根據本發明實施例的處理紅土鎳礦的系統通過將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒與石灰石顆粒進行混合，且石灰石顆粒由粗粒度和細粒度按一定比例混勻而成，由于混合物料中配入粗粒度石灰石，在高溫還原焙燒過程中分解成氧化鈣，其中的一部分并沒有充分參與反應，仍以cao形式存在，水淬時還原物料中未反應的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經跳汰分選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件，同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大，從而實現鎳鐵的高效回收。由此，該系統可在不影響鎳鐵粒品質的前提下，降低石灰石預處理的能源消耗，減少后續還原物料的破碎工序，進而縮短工藝流程、降低設備投資，具有處理流程短、設備投資低、能耗低、應用范圍廣泛等優點。

另外，根據本發明上述實施例的處理紅土鎳礦的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述處理紅土鎳礦的系統進一步包括：熔分裝置，所述熔分裝置具有一次尾渣入口、鎳鐵產品出口和二次尾渣出口，所述一次尾渣入口與所述一次尾渣出口相連。由此，有利于提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述紅土鎳礦預處理單元包括依次相連的紅土鎳礦烘干裝置、紅土鎳礦破碎裝置和紅土鎳礦篩分裝置。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述還原煤預處理單元包括依次相連的還原煤烘干裝置、還原煤破碎裝置和還原煤篩分裝置。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述石灰石預處理單元包括依次相連的石灰石烘干裝置、石灰石破碎裝置和石灰石篩分裝置。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。

在本發明的一些實施例中，所述還原裝置為蓄熱式轉底爐。由此，可以進一步提高鎳鐵的回收率。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的處理紅土鎳礦的方法流程示意圖；

圖2是根據本發明再一個實施例的處理紅土鎳礦的方法流程示意圖；

圖3是根據本發明一個實施例的處理紅土鎳礦的系統結構示意圖；

圖4是根據本發明再一個實施例的處理紅土鎳礦的系統結構示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種處理紅土鎳礦的方法。根據本發明的實施例，參考圖1，該方法包括：

s100：將紅土鎳礦進行預處理

該步驟中，將紅土鎳礦進行預處理，以便得到紅土鎳礦顆粒。具體的，紅土鎳礦的預處理過程包括下列步驟：先將紅土鎳礦進行烘干，去除紅土鎳礦中的水分，接著將烘干后的紅土鎳礦進行破碎，得到粒度不等的破碎后紅土鎳礦，再經篩分后得到紅土鎳礦顆粒，從而可以提高紅土鎳礦顆粒的比表面積，進而增加紅土鎳礦顆粒與混合物料中的還原煤顆粒和石灰石顆粒的接觸面積，提高混合物料的還原效率，并降低能耗。

根據本發明的再一個實施例，紅土鎳礦顆粒的粒度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，紅土鎳礦顆粒中粒度不高于2mm的可以占80％以上。發明人經過大量實驗意外發現，該粒徑范圍內的紅土鎳礦顆粒可顯著提高混合物料的還原效率，從而提高鎳鐵的回收率，同時節約能耗。

s200：將還原煤進行預處理

該步驟中，將還原煤進行預處理，以便得到還原煤顆粒。具體的，還原煤的預處理過程包括下列步驟：先將還原煤進行烘干，去除還原煤中的水分，接著將烘干后的還原煤進行破碎，得到粒度不等的破碎后還原煤，再經篩分后得到還原煤顆粒，從而提高還原煤顆粒的比表面積，進而增加還原煤顆粒與混合物料中的紅土鎳礦顆粒和石灰石顆粒的接觸面積，提高混合物料的還原效率，并降低能耗。具體的，還原煤可以采用無煙煤、褐煤、煙煤。

根據本發明的一個實施例，還原煤顆粒的粒度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，還原煤顆粒的粒度可以為不高于1mm。發明人經過大量實驗意外發現，該粒度范圍的還原煤顆粒可顯著提高混合物料的還原效率，從而提高鎳鐵的回收率，同時節約能耗。

s300：將石灰石進行預處理

該步驟中，將石灰石進行預處理，以便得到石灰石顆粒，其中，石灰石顆粒是由粗粒度和細粒度按一定比例混勻而成的，可保證混合物料在經還原處理后，還原物料中還有未反應的氧化鈣，有利于還原物料水淬時其中的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經分選得到部分鎳鐵粒，此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件，同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。

具體的，石灰石預處理過程包括下列步驟：先將石灰石進行烘干，去除石灰石中的水分，接著將烘干后的石灰石進行破碎，得到粒度不等的破碎后石灰石，再經篩分后得到粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒，可保證混合物料在經還原處理后，還原物料中還有未反應的氧化鈣，有利于還原物料水淬時其中的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經跳汰分選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件；同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。

根據本發明的一個實施例，粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒的粒度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，粗粒度石灰石顆粒的粒度不高于5mm，優選3～5mm，細粒度石灰石顆粒粒度不高于0.5mm。發明人發現，石灰石顆粒由粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒組成可保證混合物料在經還原處理后，混合物料中還有未反應的氧化鈣，有利于還原物料水淬時其中的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使混合物料破裂，碎裂的混合物料可直接經跳汰分選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件；同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。

根據本發明的再一個實施例，石灰石顆粒中粗粒度石灰石顆粒與細粒度石灰石顆粒的質量比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，粗粒度石灰石顆粒與細粒度石灰石顆粒的質量比可以為(0.4～0.8)：1。發明人發現，粗顆粒石灰石配入量過高時，不僅影響還原效果，還導致資源浪費，當粗粒度石灰石顆粒配入量小時，不能實現金屬化球團水淬自破裂的技術效果，增加生產過程能耗。由此，采用該混合比例可以在降低能耗的同時提高物料的還原效果。

s400：將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒進行混合處理

該步驟中，將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒進行混合處理，以便得到混合物料。發明人發現，在混合物料中，石灰石顆粒的配入量要保證混合物料的堿度，即混合物料中氧化鎂和氧化鈣的總質量與氧化硅和氧化鋁的總質量的比值，發明人經過大量實驗意外發現，混合物料的堿度在0.5-0.8，優選0.6-0.7時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。此外，混合物料中因含有粗粒度的石灰石顆粒，經還原反應后，仍有未反應的氧化鈣存在，在混合物料進行水淬處理時，氧化鈣與水反應，放熱膨脹，使混合物料破碎，經分選處理后可直接得到部分鎳鐵粒，減少工藝的能耗，且在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件。

根據本發明的一個實施例，紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒的混合質量比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，可以將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒按照質量比為100：(10～30)：(10～15)進行混合。發明人發現，還原煤顆粒和石灰石顆粒配入量過低會影響混合物料的還原效果，配入量過高時，并不能提高產品的技術指標，且會造成還原煤資源浪費，提高生產成本。

s500：將混合物料進行還原處理

該步驟中，將混合物料進行還原處理，以便得到還原物料。具體的，還原處理可以在蓄熱式轉底爐中進行。由此，有利于提高混合球團的還原效率。

根據本發明的一個實施例，還原處理的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，還原處理的溫度可以為1300～1450攝氏度，時間可以為30～60分鐘。發明人經過大量實驗意外發現，若還原溫度過低會使還原反應不徹底，導致鎳鐵的回收率降低，且會增加還原物料中渣的粘度，進而影響鎳鐵粒的聚集，而如溫度過高會使鐵熔化，使碳上浮，渣中氧化亞鐵含量升高，渣的粘度過低，同樣影響鎳鐵粒的聚集，而還原處理的時間過長并不能進一步增加還原物料的金屬化率，反而導致能耗的浪費，而若時間過短，則會使得混合物料在還原裝置內還原不充分。由此，采用本發明提出的還原處理的條件可顯著提高混合物料的還原效率，有利于鎳鐵粒的聚集和長大，同時節約能耗。

根據本發明的再一個實施例，將混合物料進行還原處理之前，預先在蓄熱式轉底爐的底部鋪厚度為5～10mm的蘭炭。發明人發現，由于紅土鎳礦顆粒直接還原生產鎳鐵粒工藝的溫度更高，混合物料經還原后爐渣呈半熔融狀態，為了防止半熔融狀態的爐渣粘接在還原裝置中影響出料，所以預先在還原裝置底部鋪好一層蘭炭方便出料。

s600：將還原物料進行水淬-跳汰分選處理

該步驟中，將還原物料進行水淬-跳汰分選處理，以便得到鎳鐵粒和一次尾渣。發明人發現，因混合物料中含有粗粒度的石灰石顆粒，經還原反應后，仍有未反應的氧化鈣存在，在還原物料進行水淬處理時，氧化鈣與水反應，放熱膨脹，使還原物料破碎，經分選處理后可直接得到部分鎳鐵粒，減少工藝的能耗。具體的，水淬-跳汰分選處理包括水淬處理和跳汰分選處理，并且跳汰分選過程中，跳汰機頻率控制為50-70次/min。

根據本發明實施例的處理紅土鎳礦的方法通過將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒與石灰石顆粒進行混合，且石灰石顆粒由粗粒度和細粒度按一定比例混勻而成，由于混合物料中配入粗粒度石灰石，在高溫還原焙燒過程中分解成氧化鈣，其中的一部分并沒有充分參與反應，仍以cao形式存在，水淬時還原物料中未反應的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經跳汰分選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件，同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大，從而實現鎳鐵的高效回收。由此，該方法可在不影響鎳鐵粒品質的前提下，降低石灰石預處理的能源消耗，減少后續還原物料的破碎工序，進而縮短工藝流程、降低設備投資，具有處理流程短、設備投資低、能耗低、應用范圍廣泛等優點。

另外，根據本發明的實施例，參考圖2，上述處理紅土鎳礦的方法進一步包括：

s700：將s600得到的一次尾渣進行熔分處理

該步驟中，將s600得到的一次尾渣進行熔分處理，以便得到鎳鐵產品和二次尾渣。發明人發現，通過將一次尾渣進行熔分處理，可將一次尾渣中的鎳鐵產品充分回收，從而進一步提高鎳鐵的回收率。具體的，熔分處理溫度為1580-1620℃。

綜上，根據本發明的實施例，上述處理紅土鎳礦的方法至少具有下列所述優點之一：

根據本發明實施例的處理紅土鎳礦的方法通過在混合物料中配入不同粒度的石灰石顆粒，可提高混合物料的透氣性，改善混合物料的還原條件，同時可在不影響產品指標的前提下，降低石灰石預處理的能源消耗，減少后續還原物料的破碎工序，縮短工藝流程，降低設備投資及生產能耗；

根據本發明實施例的處理紅土鎳礦的方法還原裝置采用了蓄熱式燃燒技術，可使用劣質或低品質燃料，降低了燃料成本，可在國內和缺少天然氣和優質燃料的地區推廣。

在本發明的再一個方面，本發明提出了一種實施上述處理紅土鎳礦的方法的系統。根據本發明的實施例，參考圖3，該系統包括：紅土鎳礦預處理單元100、還原煤預處理單元200、石灰石預處理單元300、混合裝置400、還原裝置500和水淬-跳汰分選裝置600。

根據本發明的實施例，紅土鎳礦預處理單元100具有紅土鎳礦入口101和紅土鎳礦顆粒出口102，且適于將紅土鎳礦進行預處理，以便得到紅土鎳礦顆粒。根據本發明的一個實施例，紅土鎳礦預處理單元可以包括依次相連的紅土鎳礦烘干裝置、紅土鎳礦破碎裝置和紅土鎳礦篩分裝置。具體的，先將紅土鎳礦進行烘干，去除紅土鎳礦中的水分，接著將烘干后的紅土鎳礦進行破碎，得到粒度不等的破碎后紅土鎳礦，再經篩分后得到紅土鎳礦顆粒，從而可以提高紅土鎳礦顆粒的比表面積，進而增加紅土鎳礦顆粒與混合物料中的還原煤顆粒和石灰石顆粒的接觸面積，提高混合物料的還原效率，并降低能耗。

根據本發明的再一個實施例，紅土鎳礦顆粒的粒度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，紅土鎳礦顆粒中粒度不高于2mm的可以占80％以上。發明人經過大量實驗意外發現，該粒徑范圍內的紅土鎳礦顆粒可顯著提高混合物料的還原效率，從而提高鎳鐵的回收率，同時節約能耗。

根據本發明的實施例，還原煤預處理單元200具有還原煤入口201和還原煤顆粒出口202，且適于將還原煤進行預處理，以便得到還原煤顆粒。由此，有利于提高還原煤顆粒的品質，進而提高鎳鐵的回收率。

根據本發明的一個實施例，還原煤預處理單元可以包括依次相連的還原煤烘干裝置、還原煤破碎裝置和還原煤篩分裝置。具體的，先將還原煤進行烘干，去除還原煤中的水分，接著將烘干后的還原煤進行破碎，得到粒度不等的破碎后還原煤，再經篩分后得到還原煤顆粒，從而提高還原煤顆粒的比表面積，進而增加還原煤顆粒與混合物料中的紅土鎳礦顆粒和石灰石顆粒的接觸面積，提高混合物料的還原效率，并降低能耗。具體的，還原煤可以采用無煙煤、褐煤、煙煤等。

根據本發明的再一個實施例，還原煤顆粒的粒度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，還原煤顆粒的粒度可以為不高于1mm。發明人經過大量實驗意外發現，該粒度范圍的還原煤顆粒可顯著提高混合物料的還原效率，從而提高鎳鐵的回收率，同時節約能耗。

根據本發明的實施例，石灰石預處理單元300具有石灰石入口301、粗粒度石灰石顆粒出口302和細粒度石灰石顆粒出口303，且適于將石灰石進行預處理，以便分別得到粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒。具體的，石灰石顆粒是由粗粒度和細粒度按一定比例混勻而成，可保證混合物料在經還原處理后，還原物料中還有未反應的氧化鈣，有利于還原物料水淬時其中的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經跳汰分選得到部分鎳鐵粒，此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件，同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳的還原率，也可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。

根據本發明的一個實施例，石灰石預處理單元可以包括依次相連的石灰石烘干裝置、石灰石破碎裝置和石灰石篩分裝置。具體的，先將石灰石進行烘干，去除石灰石中的水分，接著將烘干后的石灰石進行破碎，得到粒度不等的破碎后石灰石，再經篩分后得到粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒，可保證混合物料在經還原處理后，還原物料中還有未反應的氧化鈣，有利于還原物料水淬時其中的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經磁選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件；同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳的還原率，也可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。

根據本發明的再一個實施例，粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒的粒度并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，粗粒度石灰石顆粒的粒度不高于5mm，優選3～5mm，細粒度石灰石顆粒的粒度不高于0.5mm。發明人發現，石灰石顆粒由粗粒度石灰石顆粒和細粒度石灰石顆粒組成可保證混合物料在經還原處理后，混合物料中還有未反應的氧化鈣，有利于還原物料水淬時其中的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使混合物料破裂，碎裂的混合物料可直接經分選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件；同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳的還原率，也可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。

根據本發明的又一個實施例，粗粒度石灰石顆粒與細粒度石灰石顆粒的質量比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，粗粒度石灰石顆粒與細粒度石灰石顆粒的質量比可以為(0.4～0.8)：1。發明人發現，粗顆粒石灰石配入量過高時，不僅影響還原效果，還導致資源浪費，當粗粒度石灰石顆粒配入量小時，不能實現金屬化球團水淬自破裂的技術效果，增加生產過程能耗。由此，采用該混合比例可以在降低能耗的同時提高物料的還原效果。

根據本發明的實施例，混合裝置400具有紅土鎳礦顆粒入口401、還原煤顆粒入口402、石灰石顆粒入口403和混合物料出口404，紅土鎳礦顆粒入口401與紅土鎳礦顆粒出口102相連，還原煤顆粒入口402與還原煤顆粒出口202相連，石灰石顆粒入口403分別與粗粒度石灰石顆粒出口302和細粒度石灰石顆粒出口303相連，且適于將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒進行混合處理，以便得到混合物料。發明人發現，在混合物料中，石灰石顆粒的配入量要保證混合物料的堿度，即混合物料中氧化鎂和氧化鈣的總質量與氧化硅和氧化鋁的總質量的比值，發明人經過大量實驗意外發現，混合物料的堿度在0.5-0.8，優選0.6-0.7時，既可提高鎳的還原率，也可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大。此外，混合物料中因含有粗粒度的石灰石顆粒，其與紅土鎳礦顆粒和還原煤顆粒的接觸面積小，經還原反應后，仍有未反應的氧化鈣存在，在混合物料進行水淬處理時，氧化鈣與水反應，放熱膨脹，使混合物料破碎，經分選處理后可直接得到部分鎳鐵粒，減少工藝的能耗，且在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件。

根據本發明的一個實施例，紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒的混合質量比并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，可以將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒按照質量比為100：(10～30)：(10～15)進行混合。發明人發現，還原煤顆粒和石灰石顆粒配入量過低會影響混合物料的還原效果，配入量過高時，并不能提高產品的技術指標，且會造成還原煤資源浪費，提高生產成本。

根據本發明的實施例，還原裝置500具有混合物料入口501和還原物料出口502，混合物料入口501與混合物料出口404相連，且適于將混合物料進行還原處理，以便得到還原物料。

根據本發明的一個實施例，還原裝置并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，還原裝置可以為蓄熱式轉底爐。由此，有利于提高混合球團的還原效率。

根據本發明的再一個實施例，還原處理的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，還原處理的溫度可以為1300～1450攝氏度，時間可以為30～60分鐘。發明人經過大量實驗意外發現，若還原溫度過低會使還原反應不徹底，導致鎳鐵的回收率降低，且會增加還原物料中渣的粘度，進而影響鎳鐵粒的聚集，而如溫度過高會使鐵熔化，使碳上浮，渣中氧化亞鐵含量升高，渣的粘度過低，同樣影響鎳鐵粒的聚集，而還原處理的時間過長并不能進一步增加還原物料的金屬化率，反而導致能耗的浪費，而若時間過短，則會使得混合物料在還原裝置內還原不充分。由此，采用本發明提出的還原處理的條件可顯著提高混合物料的還原效率，有利于鎳鐵粒的聚集和長大，同時節約能耗。

根據本發明的又一個實施例，預先在還原裝置的底部鋪厚度為5～10mm的蘭炭。發明人發現，由于紅土鎳礦顆粒直接還原生產鎳鐵粒工藝的溫度更高，混合物料經還原后爐渣呈半熔融狀態，為了防止半熔融狀態的爐渣粘接在還原裝置中影響出料，所以預先在還原裝置底部鋪好一層蘭炭方便出料。

根據本發明的實施例，水淬-跳汰分選裝置600具有還原物料入口601、鎳鐵粒出口602和一次尾渣出口603，還原物料入口601與還原物料出口502相連，且適于將還原物料進行水淬-分選處理，以便得到鎳鐵粒和一次尾渣。發明人發現，因混合物料中含有粗粒度的石灰石顆粒，經還原反應后，仍有未反應的氧化鈣存在，在還原物料進行水淬處理時，氧化鈣與水反應，放熱膨脹，使還原物料破碎，經分選處理后可直接得到部分鎳鐵粒，減少工藝的能耗。具體的，水淬-跳汰分選裝置為水淬裝置和跳汰分選裝置的聯用裝置，并且跳汰機頻率控制為50-70次/min。

根據本發明實施例的處理紅土鎳礦的系統通過將紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒與石灰石顆粒進行混合，且石灰石顆粒由粗粒度和細粒度按一定比例混勻而成，由于混合物料中配入粗粒度石灰石，在高溫還原焙燒過程中分解成氧化鈣，其中的一部分并沒有充分參與反應，仍以cao形式存在，水淬時還原物料中未反應的氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，放熱膨脹使還原物料破裂，碎裂的還原物料可直接經跳汰分選得到部分鎳鐵粒；此外在混合物料中配入粗粒度石灰石可提高混合物料的透氣性，改善料層還原條件，同時可通過調節石灰石顆粒的配入量來保證混合物料的堿度，當堿度在一定范圍內時，既可提高鎳還原率又可降低爐渣黏度，有利于鎳鐵粒的聚集和長大，從而實現鎳鐵的高效回收。由此，該系統可在不影響鎳鐵粒品質的前提下，降低石灰石預處理的能源消耗，減少后續還原物料的破碎工序，進而縮短工藝流程、降低設備投資，具有處理流程短、設備投資低、能耗低、應用范圍廣泛等優點。

另外，根據本發明的實施例，參考圖4，上述處理紅土鎳礦的系統進一步包括：熔分裝置700。

根據本發明的實施例，熔分裝置700具有一次尾渣入口701、鎳鐵產品出口702和二次尾渣出口703，一次尾渣入口701與一次尾渣出口603相連，且適于將水淬-跳汰分選裝置600得到的一次尾渣進行分選處理，以便得到鎳鐵產品和二次尾渣。發明人發現，通過將一次尾渣送至熔分裝置中進行熔分處理，可將一次尾渣中的鎳鐵產品充分回收，從而進一步提高鎳鐵的回收率。具體的，熔分處理溫度為1580-1620℃。

需要說明的是，上述針對處理紅土鎳礦的方法所描述的特征和優點同樣適用于該處理紅土鎳礦的系統，此處不再贅述。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1

依次分別將紅土鎳礦(tfe含22.3wt％和ni含1.61wt％)、還原煤和石灰石進行烘干、破碎和篩分處理，分別得到粒度為不高于2mm的紅土鎳礦顆粒、粒度為不高于1mm的還原煤顆粒以及粒度為3～5mm的粗粒度石灰石顆粒與粒徑不高于0.5mm的細粒度石灰石顆粒，將上述紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒按照質量比100：10：10進行混合，得到堿度為0.5的混合物料，其中，石灰石顆粒中粗粒度石灰石顆粒與細粒度石灰石顆粒的質量比為0.4：1，然后將此混合物料陸續布入轉底爐進行還原焙燒，在混合物料布入轉底爐之前，在轉底爐爐底步入一層5mm厚的蘭炭，還原處理的溫度為1350攝氏度，時間為60min，還原反應結束后，將轉底爐出料得到的還原物料送入水淬-跳汰裝置中依次進行水淬和跳汰分選處理，跳汰機頻率控制在50次/min，得到平均粒徑為3.6mm的鎳鐵粒(含ni8.73wt％，fe89.33wt％)和一次尾渣，一次尾渣再送入熔分裝置進行處理得到鎳鐵合金(含ni7.03wt％，tfe90.11％)和二次尾渣，熔分溫度1580℃，整個流程鎳回收率95.28％。

實施例2

依次分別將紅土鎳礦(tfe含17.69wt％和ni含1.80wt％)、還原煤和石灰石進行烘干、破碎和篩分處理，分別得到粒度為不高于2mm的紅土鎳礦顆粒、粒度為不高于1mm的還原煤顆粒以及粒度為3～5mm的粗粒度石灰石顆粒與粒徑不高于0.5mm的細粒度石灰石顆粒，將上述紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒按照質量比100：20：13進行混合，得到堿度為0.7的混合物料，其中，石灰石顆粒中粗粒度石灰石顆粒與細粒度石灰石顆粒的質量比為0.6：1，然后將此混合物料陸續布入轉底爐進行還原焙燒，在混合物料布入轉底爐之前，在轉底爐爐底步入一層8mm厚的蘭炭，還原處理的溫度為1400攝氏度，時間為45min，還原反應結束后，將轉底爐出料得到的還原物料送入水淬-跳汰裝置中依次進行水淬和跳汰分選處理，跳汰機頻率控制在60次/min，得到平均粒徑為4.1mm的鎳鐵粒(含ni9.23wt％，fe89.26wt％)和一次尾渣，一次尾渣再送入熔分裝置進行處理得到鎳鐵合金(含ni5.53wt％，tfe93.26％)和二次尾渣，熔分溫度1600℃，整個流程鎳回收率96.39％。

實施例3

依次分別將紅土鎳礦(tfe含29.85wt％和ni含1.46wt％)、還原煤和石灰石進行烘干、破碎和篩分處理，分別得到粒度為不高于2mm的紅土鎳礦顆粒、粒度為不高于2mm的還原煤顆粒以及粒度為3～5mm的粗粒度石灰石顆粒與粒徑不高于0.5mm的細粒度石灰石顆粒，將上述紅土鎳礦顆粒、還原煤顆粒和石灰石顆粒按照質量比100：30：15進行混合，得到堿度為0.8的混合物料，其中，石灰石顆粒中粗粒度石灰石顆粒與細粒度石灰石顆粒的質量比為0.8：1，將此混合物料陸續布入轉底爐進行還原焙燒，在混合物料布入轉底爐之前，在轉底爐爐底步入一層10mm厚的蘭炭，還原處理的溫度為1450攝氏度，時間為30min，還原反應結束后，將轉底爐出料得到的還原物料送入水淬-跳汰裝置中依次進行水淬和跳汰分選處理，跳汰機頻率控制在70次/min，得到平均粒徑為2.9mm的鎳鐵粒(含ni11.12wt％，fe87.61wt％)和一次尾渣，一次尾渣再送入熔分裝置進行處理得到鎳鐵產品(含ni5.23wt％，tfe93.53％)和二次尾渣，熔分溫度1620℃，整個流程鎳回收率95.84％。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。