本發明涉及冶金及材料科學技術領域，具體來說，涉及一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝。
背景技術：
世界目前60%左右的鎳從硫化礦中提取，高品位的硫化礦逐漸減少，而且開采深度日益增加，成本逐漸提高。由于硫化鎳礦資源的逐漸枯竭，新建開采的硫化鎳礦山并不多，紅土鎳礦的開發日益引起重視。紅土鎳礦在不遠的將來必將取代硫化鎳礦成為主要的鎳產量來源，對于改進冶煉紅土鎳礦的傳統工藝以及新工藝的開發研究勢在必行。已探明世界紅土鎳礦鎳金屬儲量1.6億噸，但我國僅80萬噸，且屬于低品位礦。由于國內不銹鋼需求的旺盛以及進口低品位紅土鎳礦的低廉價格，低品位紅土鎳礦的火法冶煉對于我國鎳資源以及鋼鐵工業的長遠發展意義仍然重大。
由于紅土鎳礦中鎳主要以類質同相的形式分布在硅鎂橄欖石或針鐵礦中，物理分選難以富集。近年來，大量的研究表明，直接還原是處理這種難冶礦物的有效手段。但是由于紅土鎳礦中，硅、鎂含量高，熔點高，礦化能力弱，還原需要溫度高，時間長，且紅土鎳礦含水量大，難以干燥，直接入窯能耗高。因此，迫切需要開發低品位紅土鎳礦高效利用的快速還原技術。
針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現要素：
針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，以低品位紅土鎳礦為原料，開發出復合添加劑提高團塊強度，團塊內配燃料、豎爐預熱團塊、熱風送煤三種方式確保紅土鎳礦團塊熱裝入窯，實現全窯高溫快速還原，從而降低回轉窯溫度，縮短還原時間，有效地從低品位紅土鎳礦中制取高鎳精礦。
為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，包括以下步驟：
s1、將紅土鎳礦和復合添加劑混合后壓制成團塊，所述復合添加劑包括煤粉和石灰石；
s2、將所述團塊干燥預熱后進入回轉窯內，加入還原煤，在還原性氣氛下進行還原得到還原產品；
s3、將所述還原產品冷卻、篩分和磁選得到磁性產物；
s4、將所述磁性產物破碎、磨礦和磁選得到高鎳精礦。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s1步驟中，所述復合添加劑的添加量為紅土鎳礦和復合添加劑混合物總量的15wt%～30wt%。其中所述煤粉的添加量為紅土鎳礦、煤粉和石灰石混合物的5wt%～15wt%；所述石灰石的添加量為紅土鎳礦、煤粉和石灰石混合物的7wt%～15wt%。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s1步驟中，所述復合添加劑還包括水玻璃和腐殖酸鈉，所述復合添加劑中，所述水玻璃的含量為5wt%～15wt%；所述腐植酸鈉的含量為5%wt%～20wt%；所述煤粉的含量為40wt%～65wt%，所述石灰石的含量為15wt%～35wt%。進一步的，所述復合添加劑包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸鈉和35wt%的石灰石。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述水玻璃的模數為2.00～3.55，水分為40wt%～49.5wt%，密度為1.297kg?m-3～1.418kg?m-3；所述煤粉平均粒度0.074mm～3mm；所述腐植酸鈉平均粒度-0.074mm，所述石灰石平均粒度0.074mm～3mm。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s1步驟中，所述壓制成團塊過程中，壓力為45mpa。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s2步驟中具體為：
s2-1、將團塊干燥，利用回轉窯的熱尾氣對團塊預熱850℃～950℃；將還原煤通過氮氣預熱至700℃～950℃；
s2-2、預熱后的團塊進入回轉窯內，根據c/fe質量比0.5～1.0噴入還原煤，在還原性氣氛下進行還原。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s2-1步驟中，將所述團塊預熱至850℃～950℃。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s2-2步驟中，所述s2-2步驟中，所述還原煤先通過氮氣預熱至700℃～950℃，再利用熱氣流送入窯內，所述氮氣為來自豎式冷卻器冷卻還原產品后被加熱的氮氣。還原煤先通過氮氣預熱到，保證窯內溫度不因煤粉的加入而降低。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s2-2步驟中，所述還原過程中，還原溫度1200℃～1250℃，還原時間為30min～60min。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s3步驟中，所述還原產品經過氮氣在豎式冷卻機冷卻至120℃以下，所述氮氣為經熱交換預熱還原煤后的冷卻氮氣。
上述的加工方法，優選的，所述s4步驟中，將磁性產物經破碎，磨礦后，90%以上顆粒粒度小于0.074mm。
上述的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，優選的，所述s4步驟中，所述磁選時，磁場強度為0.06t～0.10t。
與現有技術相比，本發明的優點在于：
（1）本發明提供了一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，以低品位紅土鎳礦為原料，針對紅土鎳礦中鎳、鐵礦物緊密共生，嵌布粒度微細，不能采用常規選礦方法進行分選富集，且紅土鎳礦中鎳、鐵均以難還原的硅酸鹽礦物形成存在等特點，開發出團塊內配燃料、豎爐預熱團塊（回轉窯余熱尾氣預熱團塊）、熱風送煤（來自于冷卻還原產品的熱氮氣預熱煤）三種方式確保紅土鎳礦熱裝入窯直接還原，進一步強化紅土鎳礦在回轉窯內還原，從而將回轉窯還原溫度從1350℃以上降低到1250℃以下，還原時間從80min以上縮短到60min以內，提高鎳回收率10個百分點以上。本發明通過全窯高溫快速還原，可顯著降低能耗，提高生產效率，進而有效地從低品位紅土鎳礦中制取高鎳精礦，為強化電爐冶煉鎳鐵合金提供優質原料。
（2）本發明提供了一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，在壓團過程中添加了復合添加劑，提高紅土鎳礦團塊的熱態和冷態機械強度，在高溫還原焙燒階段減少紅土鎳礦團塊的爆裂粉化。
（3）本發明提供了一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，通過紅土鎳礦團塊內配煤進入窯內還原，改變了鐵、鎳礦物的還原機制，由未反應核模型轉變為體積反應模型，加速了還原反應速率，縮短還原反應時間，強化了紅土鎳礦還原。
（4）本發明提供了一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，通過豎爐預熱團塊，既可快速提高團塊入窯后升溫速率，加速還原反應進程，又可避免生料入窯后，干燥、預熱過程消耗的大量熱量。
（5）本發明提供了一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，通過冷卻還原產品的換熱氮氣事先預熱還原煤，并經熱風送煤系統送入回轉窯，避免了常規紅土鎳礦還原過程中冷風噴煤導致窯內溫度急劇的降低而影響紅土鎳礦的還原，并導致熱量消耗大幅增加的問題，同時充分利用了還原產品的余熱，大幅提高了系統的熱效率。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例1的紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售，其中，水玻璃的模數為2.00～3.55，水分為40wt%～49.5wt%，密度為1.297kg?m-3～1.418kg?m-3。煤粉平均粒度0.074mm～3mm。腐植酸鈉平均粒度-0.074mm。石灰石平均粒度0.074mm～3mm。
實施例1
一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，包括以下步驟：
（1）取占混合料總量80wt%的低品位紅土鎳礦（低品位紅土鎳礦含鐵18.56%，含鎳1.80%），與占混合料總量20wt%的復合添加劑混合得到混合物。復合添加劑包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸鈉和35wt%的石灰石。
（2）將混合物壓制成團塊得到生團。該生團的成品率82.45%，落下強度94%，團塊抗壓強度134n/個，熱爆裂指數0.50%。
（3）將生團經過豎爐干燥，再利用回轉窯窯尾熱廢氣將團塊預熱到950℃后裝入回轉窯中,同時利用冷卻還原產品的熱氮氣預熱煤粉至900℃，并將煤粉噴入回轉窯內，在還原氣氛下以1250℃還原40min，還原過程中以c/fe質量比為0.8∶1添加還原煤，得到還原產品。
（4）將還原產品經氮氣冷卻至120℃，再經篩分和干式磁選，得到的磁性產物經過破碎-磨礦并磨礦至90%以上顆粒細度-0.074mm，然后在磁場強度0.08t的條件下濕式磁選得到高鎳精礦。
高鎳精礦鐵品位為64.21%，鐵回收率65.33%，鎳品位6.78%，鎳回收率為86.56%。
實施例2
一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，包括以下步驟：
（1）取占混合料總量85wt%的低品位紅土鎳礦（低品位紅土鎳礦含鐵18.56%，含鎳1.80%的），15wt%的復合添加劑混合得到混合物。復合添加劑包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸鈉和35wt%的石灰石。
（2）將混合物壓制成團塊得到生團。該生團的成品率80.35%，落下強度92%，團塊抗壓強度128n/個，熱爆裂指數0.60%。
（3）將生團經過豎爐干燥，再利用回轉窯窯尾熱廢氣將團塊預熱到900℃后裝入回轉窯中，同時利用冷卻還原產品的熱氮氣預熱煤粉至950℃，并將煤粉噴入回轉窯內，在還原氣氛下以1250℃還原60min，還原過程中以c/fe質量比為0.8∶1添加還原煤，得到還原產品。
（4）將還原產品經氮氣冷卻至90℃，再經篩分和干式磁選，得到的磁性產物經過破碎-磨礦得到的磁性產物經過破碎-磨礦并磨礦至90%以上顆粒細度-0.074mm，然后在磁場強度0.08t的條件下磁選得到高鎳精礦。
高鎳精礦鐵品位為66.33%，鐵回收率67.11%，鎳品位6.56%，鎳回收率為88.62%。
實施例3
一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，包括以下步驟：
（1）取占混合料總量75wt%的的低品位紅土鎳礦（低品位紅土鎳礦含鐵18.56%，含鎳1.80%），與占混合料25wt%的復合添加劑混合得到混合物。復合添加劑包括15wt%的水玻璃、40wt%的煤粉、10wt%的腐植酸鈉和35wt%的石灰石。
（2）將混合物壓制成團塊得到生團。該生團的成品率84.55%，落下強度96%，團塊抗壓強度142n/個，熱爆裂指數0.40%。
（3）將生團經過豎爐干燥，再利用回轉窯窯尾熱廢氣將團塊預熱到900℃后裝入回轉窯中,同時利用冷卻還原產品的熱氮氣預熱煤粉至950℃，并將煤粉噴入回轉窯內，在還原氣氛下以1250℃還原60min，還原過程中以c/fe質量比為0.6∶1添加還原煤，得到還原產品。
（4）將還原產品經氮氣冷卻至90℃，再經篩分和干式磁選，得到的磁性產物經過破碎-磨礦并磨礦至90%以上顆粒細度-0.074mm，然后在磁場強度0.09t的條件下磁選得到高鎳精礦。
高鎳精礦鐵品位為65.33%，鐵回收率67.89%，鎳品位6.89%，鎳回收率為89.97%。
對比例1
一種紅土鎳礦回轉窯快速還原工藝，包括以下步驟：
（1）取含鐵18.56%，含鎳1.80%的低品位紅土鎳礦，加入10wt%石灰石混合。
（2）將混合物壓制成團塊得到生團。該生團的成品率74.85%，落下強度78%，團塊抗壓強度104n/個，熱爆裂指數5.80%。
（3）將生團在回轉窯內進行還原，并將煤粉噴入回轉窯內，在還原氣氛下以1350℃還原80min，還原過程中以c/fe質量比為0.8∶1添加煤粉，得到還原產品。
（4）將還原產品經氮氣冷卻至120℃破碎并磨礦至90%以上顆粒細度-0.074mm，然后在磁場強度0.08t的條件下磁選得到高鎳精礦。
高鎳精礦鐵品位為56.33%，鐵回收率57.89%，鎳品位5.89%，鎳回收率為75.34%。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。