日处理500吨红土镍矿竖炉直接还原海绵铁工艺方案.doc

日处理500吨红土镍矿竖炉直接还原海绵铁工艺方案一 红土镍矿情况说明：1. 氧化镍矿基本上分为两类：一类是红土镍矿，另一类是硅酸镍矿，矿床的上部，由风化淋滤作用的结果，铁多，硅少，镁少，镍较低；矿床的下部，由于风化富集，镍多，硅多，镁多，低铁。镍较高，称之为镁质硅酸镍矿。2. 成矿特点：红土镍矿通常分三个层次成矿：第一层：Lateritie Nickel ore（红土镍矿） Ni：0.91.1% Fe:4550%第二层：Limonitic Nickel ore（镍褐铁矿） Ni：1.41.9% Fe：2030%第三层：Saprolite Nickel ore (腐泥土镍矿) Ni：2.02.6% Fe：15%左右与您们提供镍矿床资料基本吻合：上层：Fe 50.15% Ni：1.01%中层：Fe 46.23% Ni：1.49%下层：Fe 12.91% Ni：2.07%3. 红土镍矿中镍的分布特点：在氧化镍矿中，镍红土矿含铁高，含硅镁低，含镍为1%左右。含铁4550%，其中镍主要以镍褐铁矿形式存在，约占总镍80%左右。以硅酸镍形式存在硅酸盐中的镍约占20%。在高铁低镍红土镍矿中，镍在铁矿中的分布是不均匀的。在酸性环境下，硅离子与镍离子在风化过程中进入到酸性溶液当中，同时形成多孔疏松的针铁矿，由于水位上升沉降的关系，硅离子与镍离子可被针铁矿吸附造成镍与硅的同时富集沉淀在针铁矿的间隙当中，结构疏松的针铁矿矿物往往镍含量较高，而结构致密的铁矿含镍低甚至不含镍。原因可能是致密结构的铁矿石，在淋滤过程中不易吸附沉淀镍离子有关。结构致密的铁矿粒比重较大，含铁品位也高，而结构疏松的铁矿比重小，含铁品位也低，容易粉碎，不同品位铁矿石其含镍量关系如下：（粒状）铁含量：63 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 %镍含量：0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.85 1.0 1.2 1.4 1.7 2.0% 镍一般以NiO存在针铁矿的裂隙中及硅镁酸盐中，不具磁性。粒径在210un，还原成金属镍或镍铁合金则具强磁性，导磁率与铁同一数量级，无法用磁选进行分离。4. 在国内目前红土镍矿价格： Ni 0.81.0Fe45%320350元/吨Ni 1.5Fe40%650元/吨Ni 2.0Fe20%1000元/吨二 红土镍矿用途：矿层不同镍含量也不同，不同镍含量的镍矿有着不同用途。镍含量在0.81.5%的红土镍矿主要用于高炉冶炼镍铁合金，合金Ni含量为1.64.0%，如含铁50%，Ni1.01%的红土镍矿用高炉冶炼可得出含镍1.8%的镍铁合金。每冶炼1吨镍铁合金，需消耗2吨镍矿石（Fe50Ni1.01）及1.2吨焦炭和一定量溶剂。含镍1.8%生铁，目前价格为3600元/吨。用含镍1.5%含铁46%矿石可冶炼出含镍2.7%的生铁，每冶炼1吨含镍2.7%生铁，需消耗1.5吨焦炭和2.2吨矿石，含镍2.7生铁价格为4750元/吨。深部含镍2%，含铁15%的镍矿适用于回转窑矿热炉冶炼镍铁，可冶炼出含镍15%的镍铁，含镍10%镍铁价格为1407元/吨度。即含镍10%的镍铁价格为14070元/吨。高炉冶炼红土镍矿产出含镍生铁在我国比较普遍的方法。但只适合冶炼低镍生铁，当采用含铁较低镍矿冶炼含镍高的生铁时，困难随之加大。主要是渣量大增，炉缸铁水温度低，渣流动性变差及能耗升高。环保问题突出等制约了高炉在冶炼高镍生铁发展。回转窑预还原矿热炉冶炼高镍生铁是目前比较有发展方向的镍铁冶炼技术。每冶炼1吨矿石耗电达600KAh。生产1吨含镍10%镍铁耗电6000度，需用大量电力使生产成本升高也制约其发展，特别在缺电地区更是难以发展。目前采用回转窑直接还原红土镍矿球磨磁选富集镍铁合金的生产工艺取得成功并快速推广应用。回转窑直接还原镍铁技术特点：以红土镍铁矿为原料，以廉价煤、泥煤、中煤为还原剂，以回转窑为主要生产设备，通过物料预热处理还原熔融工艺分选精炼，三个步骤就形成产品，具有工艺简单，能耗小，污染小，成本低，不受规模限制，产品质量好（含镍高，达到1015个镍）等优点。回转窑直接还原海绵铁是各国早就采用的技术，该公司利用红土镍矿直接还原镍铁工艺是国内首创并取得专利，这说明利用直接还原铁技术用来还原红土镍矿产出镍铁在技术上是通用的，因为红土镍矿中的镍比铁矿更容易还原成镍铁合金。而镍铁合金（或金属镍）具有强磁性。通过球磨磁选能把镍铁合金与杂质（渣）进行分离取得高品位镍铁合金粉末。镍、铁磁选回收率达到90%以上。采用直接还原法来制取镍铁合金比高炉法，矿热炉法更简单，能耗更低，可大幅度降低成本。 回转窑 红土镍矿直接还原镍铁工艺图三 用生物质裂解制气竖炉直接还原红土镍矿制取镍铁合金工艺。1. 回转窑直接还原海绵铁技术比竖炉直接还原海绵铁要复杂得多，投资也是竖炉法的数倍。产品质量也比竖炉差，能耗也比竖炉高得多，回转窑能用红土镍矿直接还原制取镍铁合金，竖炉当然也能。竖炉直接还原海绵铁技术早就成熟并大型化生产，每年由竖炉生产的海绵铁已超过7000万吨。国外大型竖炉多以天然气裂解成还原气供竖炉直接还原铁矿石成海绵铁。这套技术在国内还没得到应用。因为国内每m3天然气价格4.5元/m3，还原一吨海绵铁需消耗420m3天然气。每m3天然气可裂解成3m3还原煤气（CO+H2），单天然气成本：420X4.5=1890元/吨铁。为高炉炼铁焦炭费800元/吨铁的2.36倍。国内有研究用煤炭裂解制取还原气供竖炉用，但现在还未取得成功，最大困难是煤含有0.51.0%硫，制气过程中生成H2S气体超标严重，在还原炉内：FeS + H2 = Fe + H2S是可逆反应，H2S含量高低直接影响海绵铁硫含量，目前在1000高温下没有脱H2S技术。我们发明的用生物质压块（或油棕果壳）为燃料，用两段式裂解炉来制取还原煤气就不存在H2S问题，因为生物质的硫含量很低，在0.1%以下，而且所制还原煤气成本很低，只需0.38元/m3(CO+H2)，还原1吨海绵铁还原煤气费用：1500m3X0.38=570元/吨铁。非常低，为竖炉直接还原海绵铁开创新局面。2. 竖炉直接还原高铁低镍矿工艺图（适合Fe54%，Ni0.4%）说明：1.该工艺流程适合小块铁矿或粉矿压球冶炼。2.粒状海绵铁要求：TFe：8587%，粒度325mm，价格2600元/吨。3.铁精粉需粉磨压球后才能入炉，Fe54%，Ni0.4%4.小块铁矿入炉：粒度：325mm Fe54% Ni0.4%5.产出海绵铁含镍低于1%以下不计价。6.所用小块矿为红土镍矿经破碎水洗筛分得出铁矿。7.所用铁精粉为洗尾矿砂经摇床重选得出铁精矿。3. 竖炉直接还原低铁高镍矿制取镍铁合金工艺图：说明：1. 矿泥是指红土镍矿经过破碎洗矿产生矿泥和摇床重选尾矿混合在沉泥池中沉淀的矿泥。含铁35%，镍得到富集含Ni3%。2. 定期将矿泥清起来堆干备用。3. 矿泥产出率占原矿量20%左右。4. 高铁低镍红土矿原矿处理流程图：四 日处理500吨高铁低镍矿竖炉直接还原海绵铁方案说明：1. 高铁低镍红土矿原矿的处理方案：根据资料显示，该镍矿上部矿层含铁平均50%，含镍1.01%，中层矿含铁量46.26%，含镍1.49，底层矿含铁12.91%，含镍2.07%。上层矿属高铁低镍矿石，中层属中镍高铁矿石，下层属富镍低铁矿石。对于中上层的高铁低镍矿石必须先经过预先处理才能适应冶炼要求。竖炉合适的冶炼矿石粒度530mm，海绵铁的粒度要求为325mm。所以选择325mm为竖炉入炉矿石粒度标准。小于3mm以下的粉矿需要造球后才能入炉。高铁低镍矿石铁矿物多以粒状为主，含有较多泥，铁矿粒度50mm不超过10%，粒度350mm一般占4050%，小于3mm的占50%左右。因此原矿必须经过破碎和洗泥才能产出适合入炉矿石。根据本人几十年与褐铁矿打交道经验判断。平均含铁50%的褐铁矿经过洗泥及筛分后，3mm以上矿石平均含铁品位可达到53度以上，3mm以下的粉矿品位在4950度之间，矿泥（含量约10%）含铁品位在35度左右。由于矿石含泥较多，及粒度较小，破碎设备只能选用冲击式（即锤破）破碎机，矿干时可干破，矿湿时加水湿破效果较好。选择锤式破碎机还有一个好处，红土镍矿中的镍多赋存在结构疏松含铁40%左右的铁矿石裂隙中，致密结构的铁矿粒硬度大，杂质含量小，含铁高，而含镍较低甚至不含镍，且不容易破碎。因此选用锤式破碎机进行粉碎，能使含镍高疏松铁矿得到粉碎成小粒状，通过筛分后与3mm以上铁矿粒进行分离，以达到进一步提高粒状铁矿含铁品位和降低镍含量，使镍矿尽可能在泥矿中富集。选择滚筒式洗矿机也与希望镍富集至矿泥中有关。经破碎后的矿石用水冲至滚筒洗矿机内，随着滚筒的转动，矿砂在筒内不断翻转摩擦，使吸附在矿石粒表面的镍微粒脱离进入泥水中，以减少镍在铁矿中含量。经过洗磨后的铁矿砂进入到圆筛中，筒外筛网孔径为3mm，3mm以下的矿砂随泥浆水一起进入到挖沙机中，3mm以上矿粒由皮带机运走至堆场存放。由挖砂机挖起的细砂矿，粒度在0.13mm之间，含铁品位4950度左右。含有大量比重在4.55.2的重铁矿粒，含铁品位在5060度之间及比重在3.5以下，含铁3540度的铁矿粒。可利用不同含铁品位铁矿粒比重不同的特性，采用摇床进行分离，可选出含铁平均品位54度的铁精粉，其Ni平均含量在0.4%以下。摇床尾矿含铁多在40度以下，含镍可达2.03.0%。摇床尾矿泥水与洗矿泥浆水一起流入沉淀池中进行沉淀后定期挖起堆干。矿泥含铁在35度以下，含镍3%以上。通过破碎滚筒磨洗筛分摇床重选，可得出325mm小块铁矿（含铁54度，含Ni0.4%，产率4550%）和摇床重选铁精矿（含铁54度Ni0.4%）产率30%和尾砂矿和矿泥，尾砂产率10%左右，Fe40%，Ni2%，矿泥产率为10%左右，含铁35%，Ni3%等几种产品。 325mm，Fe54%，Ni0.4%小块铁矿直接入竖炉冶炼海绵铁，产出海绵铁粒含铁量，TFe85.7%，Ni0.5%。03mm铁精粉，Fe54%，Ni0.4%，不能直接入炉冶炼，需要烘干后用雷蒙磨磨粉后加入粘结剂混合压球，成球后可与小块矿一起入竖炉冶炼成海绵铁，产品质量与小块矿相同。矿泥和尾砂。由于矿泥非常细，与重选尾矿混合后不用磨粉就能成球，混合后的矿泥含铁35%，含Ni3%是冶炼镍铁的好原料。需要单独设一座小竖炉进行冶炼，成球后进入竖炉冶炼成海绵铁，炼成的海绵铁块含铁约60度，含镍4%，含有较多杂质，需球磨后进行磁选富集，当磨矿细度-200目90%，磁选机磁场1500高斯。经磁选富集的镍铁合金含铁80%，含镍10%。镍、铁选矿率95%，铁回收率：8090%。选出的镍铁合金粉未经过烘干后压成块即为成品。该镍铁合金具有低硫：0.02%，低P0.03%，低硅0.3%特点，可作为冶炼不锈钢优质原料。优于其他方法冶炼镍铁合金。2. 如果建一间日处理500吨/日红土镍矿竖炉直接还原工厂。选矿厂可选用一台1000X1000的高效制砂粉碎机，每小时碎矿产能为6070吨/时。滚筒洗矿机可选用一台2000X6000的滚筒洗矿机。每小时洗矿能力6080吨/时。及一台1.5mX4m的圆筒筛，等组成破碎洗矿筛分厂。另外需配备15台粗砂摇床。洗选厂用地100X300=3万m2场地。总投资约250万元。日洗选500吨红土镍矿，可产出200250吨/日小块铁矿石，及150200吨/日铁精粉，及100吨/日泥矿。即每日有400吨铁矿（Fe54 Ni0.4）要还原成海绵铁。有100吨矿泥要还原成镍铁合金。需要建造两套竖炉还原生产线，一套为日处理铁矿400吨还原竖炉。另一套为日处理100吨低铁高镍球团矿镍铁合金还原竖炉。日冶炼400吨铁矿还原竖炉容积为133m3,外径5.0m，总高15m，配套生物质裂解炉外径4.5m，高13.5m，及配套二座热风炉等。整条生产线投资约2000万元（配套有2台500千瓦燃气发电机组发电，不需外供电）日处理100吨球团矿镍铁竖炉还原生产线，还原竖炉外径2.3m，高13m，配套生物质裂解炉外径2.0m，高10m，及热风炉一座。整条生产线投资约400万元。（配套有一台200千瓦燃气发电机组，足够该生产线用电）日还原400铁矿（Fe54，Ni0.4）可产出240吨/日海绵铁粒，海绵铁质量：TFe85.7，Ni0.5，S0.02%，P0.03%，C：1%，在国内售价为2600元/吨。日还原100吨矿泥球团（Fe35%，Ni3.14%），可产出镍铁合金31吨/日，镍铁合金质量：TFe80%，Ni：10%，S0.02%，P0.03%，Si0.3%，C：1.0%，国内售价：1.4万元/吨。竖炉还原所用燃料为当地盛产的油棕果壳，全厂每日需消耗油棕果壳400吨/日。当地收购价：60美金/吨。全厂定员150人，三班作业，年工作日330天。 3. 工厂效益预测：工厂日销售收入：海绵铁：240吨/日X2600元/吨=62.4万元/日镍铁合金：31吨/日X1.4万元/吨=43.7万元/日合计：62.4+43.7=105.8万元/日 工厂日支出费用： 1.购入镍矿（Fe50 Ni1.01） 500吨X25美金/吨X6.2=77500元/日 2.购入油棕壳： 400吨X60美金/吨X6.2=144800元/日 3.洗矿加工费： 500吨X20元/吨=10000元/日 4.铁精粉及矿泥造球费用： 250吨/日X75元/吨=18750元/日 5.人工费用： 150人X2000元/人月30=10000元/日 6.维