镍铁冶炼工艺介绍

1、1、镇铁冶炼工艺介绍1.1、镇冶炼工艺流程研究含镇红土矿是由含镇橄榄岩在热带或亚热带地区经长期风化淋滤变 质而成的矿床一般形成几层顶部是一层崩积层铁帽含银较 低一般弃置堆存下面是褐铁矿层含铁多、硅镁少银低、钻较高 一般采用湿法工艺回收金属再下层是混有脉石的残积层矿含硅镁高铁较低、钠较低、镇较高这类矿一 般采用 火法工艺处理。具体情况见表 12-1表11-1矿石范围与冶 炼工艺矿石分矿石分层冶炼常矿石品位冶炼方法冶炼 工艺 层 名称 规产品顶层 崩积层 含镇低Ni0.02-0.1弃置 堆存 含镇低、 铁高、硅镁低、1.还原焙烧氨浸工艺 钻较 高。2.高压酸浸工艺Ni1.0-1.7 3.强化高压酸

2、浸工艺 电解镇中间层 褐铁矿层 湿法冶炼Fe35-50 4.常压酸浸工艺 氧化 镇 MgO0.5-15 5.硫酸堆浸工艺 Co0.1-0.2 6.氯化浸由工艺。 含银较高、铁较低、硅1.回转窑电炉工艺镁高、钻较低。2.多米尼加鹰桥竖炉Ni1.8-3 电炉工艺下层 残积层 火法冶炼 银铁Fe10-25 3.日本大江山回转窑MgO15-35直接还原法。CO0.02-0.1 1.1.1、湿法工艺流程介绍目前成熟的湿法工艺流程有还原焙烧氨浸流程、高压酸浸流程和常压酸浸流程。1.1.1.1、还原焙烧氨浸流程还原焙烧氨浸流程处理褐铁矿或褐铁矿和残积层矿的混合矿矿石先干燥然后矿石中的镇在700 C时选择性还

3、原成金属银钻和一部分铁被一 起还原还 原的金属镇经过氨浸回收。还原焙烧氨浸流程的缺点有矿石处理采用干燥、还原、焙烧等工序消耗能量大消耗多种化学试剂镁和钠的回收率比火法流程和高压酸浸流程低。1.1.1.2、高压酸浸流程 高压酸浸流程主要处理褐 铁矿和一部分绿脱石或蒙脱石。加压酸浸一般在衬钛的高压釜中进行浸由温度 245c 260 c通过液固分离、银钻分离 生产电 镇、氧化镇或银冠有些工厂生产中间产品如混合硫化银钻或混合镇钠氢氧化物。高压酸浸流程处理的红土矿要求含 MgO/Al O 低通常含 Mglt4含Mg越 高耗酸越高 含Al低的矿石。1.1.2、其他湿法工艺流程 有些湿法工艺 流程正在进行试

4、验和进一步评估如强化高压酸浸工艺、常压酸浸工艺、硫酸堆浸工艺和氯化浸由工艺。1.1.3、火法工艺流程介绍 现有的火法工艺处理红土矿工艺流程有传统的 回转窑一电炉工艺多米尼加鹰桥竖炉一电炉工艺日本大江山回转窑直接还原法。1.1.3.1、回转窑一电炉工艺 回转窑电炉工艺是目前红土矿冶炼厂普遍采用的一种火法冶炼工艺流程该工艺主要分为几个工序干燥、焙烧一预还原、电炉熔炼、精炼等工序简述如下 1干燥采用回转干燥窑主要脱 由矿石中的部分自由水。 2焙烧一一预还原采用回转窑主要 是脱由矿石中剩余的自由水和结晶水预热矿石选择性还原部分镁和铁。3电炉熔炼还原金属镁和部分铁将渣和银铁分 开生产粗银铁。4精炼一般采

5、用钢包精炼脱由粗镇铁中的杂 质如硫、磷等满足市场要求。如果生产银铳需要在焙烧回转窑的由料口喷入硫磺将镁转变成低铁的银铳。1.1.3.2、多米尼加鹰桥竖炉一电炉工艺 多米尼加鹰桥竖炉 一电炉工艺流 程包括红土矿干燥脱水、制团、竖炉焙烧生产部分还原焙烧团矿、电炉熔炼生产粗镇铁、粗银铁在钢包炉中精炼。1.1.3.3、 日本大江山回转窑直接还原法日本大江山回转窑直接还原法生产镇铁该工艺包括物料预处理、回转窑焙烧和还原、回 转窑产生的熟料采用重选与磁选分离由银铁合金。这是世界上唯一的采用回转窑直接还原熔炼氧化镁的方法。1.2、镇铁产品方案研究1.2.1、镇铁品位介绍 镇铁品位是镇铁生产厂 的重要参数镇铁

6、品位主要影响以下几个方面镇回收率、电炉 产量、精炼成本、运输成本、银铁中铁的价格、市场因素等。镇铁品位在2730之间是非铁磁体而生产厂一般不选择生产非铁磁体即不选择生产品位在2730之间的银铁。从表 一2可以看由世界上大部分镇铁厂的镇铁品位在 1827之间 部 分镇铁厂生产含 Ni35以上的镇铁。 矿石品位是影响银铁品 位选择的一个重要因素矿石品位越高适合生产高品位银铁。另外矿石成分也影响银铁品位的选择。银铁中铁是否计价也 是影响确定镇铁品位的一个重要因素。根据对国内厂家的咨 询目前银铁中的铁有的计价。另外我国铁资源缺乏宜尽量回 收矿石中的铁。表11-2全世界主要银铁厂的产量及银铁品位 公司名

7、称 国家 产量t/a镁铁品位 FENI马其顿7000 35-50Falcondo 多米尼加 28500 38.9CerroMatoso 哥伦比亚49100 34-36Pobuzhsky 乌克兰 16000 25-35Codemin 巴西 6500 30Doniambo 新喀里多尼亚 60000 22-30Larymna 希腊 19200 20-25LomadeNiquel 委内瑞拉 17400 20-25Hyuga 日 本 22000 16-28Hachinohe 日本 41000 17-23Oheyama 日本 15000 16-23Pomalaa 印度尼西亚 11000 18-21 1.2

8、.2、镇铁工 艺流程介绍 传统的回转窑一电炉工艺生产银铁的工艺流程 见图一1。图11-1传统的回转窑 一电炉工艺生产银铁的工 艺流程1.3、回转窑一电炉工艺生产镇铁案例介绍中国恩菲近期给国内三个公司的银铁项目进行了设计和论证具体项 目是1、福建鼎信实业有限公司5000吨镇/年的镇铁项目2010年6月将投产 建设地点在福建省福安市该项目属于 公司的试验基地性质成功后将在印尼的OB岛建厂该公司拥有红土镇矿山 镇 铁 冶炼用的红土银矿品位1.7、 24o2、新希望集团银铁项目一期5000吨镁/年、二期10000吨镇/年建设地点在广西钦州市已到施工图设计阶段并准备在 印尼成立两家资源类公司进军印尼的银

9、资源冶炼用的红土镇矿品位镇1.7、铁15-17。3、金川公司30000吨镁/年的 镇铁项目建设地点在广西防城港市正在进行项目调研冶炼用的红土镇矿品位镇1.8、铁20o下面是福建鼎信实业有限公司5000吨镁/年的镇铁项目的生产工艺1.3.1、矿石干燥红土矿是经长期风化淋滤变质而成的含水较高需要进行 预干燥。标准的 回转窑一电炉工艺处理红土矿时回转窑给料前的干矿石含水一般为2022这一含水率水平有利于最大程度降低矿石运输入窑过程中的粉尘发生率并易于处理矿石。由皮带运输机从矿石堆场运来的矿石直接加到干燥窑内矿石从干燥窑的窑头加入与热烟气接触而被加热干燥。矿石中自由水部分蒸发进入烟气矿石则由胶带运输机

10、运到配料车间或者运到干矿储存库储存。干燥窑进料端设快速翻板卸灰阀将漏料排到料罐人工运到矿仓。干燥窑燃烧室采用煤粉作燃料燃烧室为立式结构易于排由煤灰。燃烧室顶部设煤粉燃烧器一次风机将煤粉输送到煤粉燃烧器中二次风将煤粉完全燃烧燃烧后烟气配入三次风将烟气温度控制在950c左右。进入干燥窑的烟气温度取决于煤灰的熔点煤灰熔点高烟气温度则可以提高。干燥车间设有煤粉仓煤粉制备产生的合格煤粉采用气体输送到干燥车间煤粉仓煤粉仓储存煤量约22t储存时间约12h煤粉仓下设锁风定量给煤机将煤粉定量输送到煤粉燃烧器燃烧。煤灰则沉到燃烧室的下部燃烧室下设电动扇形闸门定期打开闸门将煤灰排到煤灰罐内由叉车运到渣堆场堆存。干燥

11、后的烟气进入电收尘器收尘后由排烟机经烟囱排空。1.3.2、配料及烟尘制粒 来自干燥车间或者干矿仓的干矿由皮带运输机运到配料车间。本项目一期工程设有 4个干矿仓其中 3个干矿仓每个储存干矿量150t干矿仓下设定量给料机将干矿定量、均匀的给到皮带输送机上并运到焙烧还原车间另外1个矿仓储存干矿量60t干矿通过定量给料机、皮带运输机将干矿石给到1个圆盘制粒机上与烟尘混合制粒。配料车间设有还原煤加料仓1个、返料仓1个、备料仓1个。采用轮式装载 机将还原煤加到皮带运输机并运到还原煤仓煤仓下设定量 给料机将煤定量、均匀的给到运往回转窑焙烧车间的皮带运 输机上。 返料主要包括回转窑焙烧预还原过程中产生的大 块

12、 其他返料包括精炼过程中产生的返料渣等。返料经人工 破碎后返回回转窑。烟尘制粒采用圆盘制粒方式烟尘来自回转窑、电炉及干燥窑等这些烟尘通过气力输送到烟尘制粒 的烟尘仓烟尘仓分为两个不同接收仓一个接收干燥窑烟尘 另一个接收回转窑和电炉烟尘。通风收集的烟尘输送到干燥 窑烟尘仓。每个烟尘仓可以储存 35t烟尘烟尘通过螺旋输送 机定量输送到双轴粉尘加湿机内在双轴粉尘加湿机内按一 定比例加入水加入的水量达到烟尘粒料的额定含水量。双轴 粉尘加湿机将烟尘加湿并输送到圆盘制粒机作为黏结剂的 干矿按比例通过皮带输送机加到圆盘制粒机在圆盘制粒机 干矿、烟尘混合制成粒料并调整粒料的含水。烟尘与干矿的混合比为6烟尘粒料

13、含水初步确定为25 4。生产过程可根据实际情况进行调节。1.3.3、回转窑焙烧预还原 干燥后 的矿石、烟尘制粒产生的粒料、还原煤和返料经加料胶带运 输机加入到回转窑焙烧。回转窑采用逆流操作。还原煤与矿石一起加入回转窑。还原煤粒度要求为515mm。回转窑设有煤粉烧咀由风机豉入一次风和二次风控制烧咀的风量 使回转窑达到还原气氛。回转窑煤粉由煤粉制备车间通过气 体输送到回转窑煤粉仓通过转子秤定量输送到回转窑烧咀内燃烧产生的烟气与矿石逆流。回转窑主要有四个作用1红土矿表面水份彻底蒸发 2结晶水即烧损降到 0.5最大0.73 预还原反应部分还原矿石中的铁、镁和钠氧化物4焙砂加热到800Co矿石在回转窑内

14、进行预还原可减少电炉的负荷。 回转窑窑头设有焙砂中间料仓和格筛产生的焙砂通过格筛 格筛过筛粒度设计为-250mm筛下的焙砂进入焙砂缓冲仓进 行储存并通过焙砂料罐运到电炉熔炼车间进行熔炼。大块物 料经格筛端部排入废料堆送到精炼渣处理系统进行破碎回 收矿石。焙砂从回转窑排放由来温度 775850 C进入到焙砂中间料仓。中间料仓容量30t借助中间料仓将热焙砂排放到焙砂转运料罐焙砂转运料罐放在转运车上有轨转运车通过 转运车将料罐运到电炉熔炼车间。1.3.4、焙砂转运和电炉加料 焙砂从回转窑排放由来温度为775 C 850 c进入到焙砂中间料仓。中间料仓容量为30t因此相对于额定电炉给料量为44.92t

15、/h其停留时间相对较短。中间料仓将热的焙砂排 放到焙砂转运料罐焙砂转运料罐位于转运车上有轨转运车。转运车随后将装满的焙砂转运料罐通过一条隧道运到提升 井装满的料罐在该处被起重机提升起来。起重机将料罐放置 到电炉给料仓上部。通过打开料罐底部排料阀门将热的焙砂排入电炉加料仓内。料罐排空后起重机将空的料罐转运到提升井并下放到焙砂转运车上。该转运车可以同时运送一个 空的、一个满的两个料罐。起重机将空的料罐放到转运车上 后该转运车在轨道上移动以使起重机将满的焙砂料罐提起。起重机在提起满的料罐后转运车移动到回转窑中间料仓下将空的料罐装满。料罐装满后转运车移回到提升井又开始新的循环。回转窑中间料仓排料时需要

16、进行通风排烟控制粉尘飞扬。电炉加料仓设有专门的通风系统料罐往电炉加料仓加料时通风系统自动通风作业防止粉尘飞扬。通风系统收集的烟尘输送到烟尘制粒制粒后返回回转窑。1.3.5、电炉熔炼 由桥式起重机自动地将焙砂提升到电炉顶的料仓上起重机和焙砂罐运输车采用全自动控制自动、顺序将焙砂由回转窑下的焙砂缓冲仓加到12个电炉加料仓内焙砂经加料管加到电炉内电炉共设有36个加料管采用气动滑板阀控制加料加料仓设有盖板防止热损失和烟尘损失为了测量电炉的加料量和加料仓的焙砂量加料仓采用称重料仓。电炉操作采用高电压模式电炉电压为150V-550V-850V o侧墙渣线部分采用铜水套冷却提高电炉寿命焙砂在电炉内熔化后分成

17、渣和金属两相焙砂中残留的碳将镇和部分铁还原成金属形成含银14的粗镇铁还原过程产生的 CO在炉膛内燃烧 既能提高焙砂的温度又能焙烧电极燃烧后的烟气温度控制在950 C防止焙砂烧结。电炉产生的高温烟气经过冷却后由布袋收尘器收尘后通过烟囱排空。电炉生产的粗银铁每45小时定期放生一次每次放生量约25t镇铁放到25t的银铁罐内经精炼吊车起重机运到精炼车间精炼。电炉每小时约产生34.59t电炉渣渣量较大。电炉渣通过位于电炉一端 的两 每个排渣孔中的一个排渣孔排由34小时放生一次放生渣量为103.8138.4t放渣温度约1550 C炉渣通过溜槽进 行水淬后由捞渣机捞由用汽车运到渣场堆存。用于水淬的水 经过沉

18、淀、冷却后返回水淬系统。1.3.6、粗镇铁精炼 镇铁从电炉排放到一个 25t银铁罐内。该镇铁罐位于金属流槽 端头在电炉排放小车的轨道上行驶。排放完毕后关闭放生口 粗镇铁小车移向精炼车间。精炼起重机提起小车上镇铁罐放 到有轨道的精炼银铁罐车上。结合粗银铁脱硫、脱硅、脱碳的要求粗镇铁在一个镇铁罐中进行脱硫、扒渣、脱硅、脱 碳、脱铭、扒渣、最终微调等工艺生产合格的银铁。1.3.6.1、粗镇铁排放到镇铁罐粗镇铁通过流槽流到银铁罐。每次排 放前银铁罐内衬耐火材料在镇铁罐预热站进行预加热以避 免放生热的银铁到罐内时产生过度的热冲击。银铁罐内粗银铁的温度在排放过程中由于热损失会降低粗银铁从电炉 放生的温度是

19、1500 Co预计排放完全后镇铁罐中镇铁的温 度为1470c这主要是由于放生过程中的热损失以及银铁罐 内金属的热辐射损失所造成的。预计排放时间约为 25min。1.3.6.2、一次扒渣 放生完成后镇铁罐通过精炼起重机运到精炼车间放到精炼镇铁罐车上。银铁罐车的作用是将银铁罐沿轨道移动到精炼位置。如果银铁中含有电炉渣需要在精炼前扒除。采用扒渣机扒渣。1.3.6.3、喷粉脱硫 预计到精炼时镁铁的温度为 1470 C接近银铁的熔点。由于脱硫过程 又要吸收热量因此脱硫过程需要将银铁升温。采用化学热法 升温方式选用铝作为升温元素。采用喷枪将脱硫剂喷入镇铁中脱硫剂在高温镇铁内上浮的过程中同镇铁水中的硫S反应

20、形成渣采用底吹氮气加强搅拌。采用扒渣机扒除镇铁中的脱硫渣。电炉生产的粗银铁含硫为0.08精炼后要求镇铁含硫小于0.03。预计1罐25t粗银铁脱硫过程消耗脱硫剂 为173.52kg。每罐粗镇铁化学热法升温消耗铝量为175kg。预计脱硫持续时间为8min。二次扒渣时间为 8min。吹氧率为15Nm /min。1.3.6.4、喷粉吹氧脱硅、碳脱除银铁中的硅、碳主要通过喷枪吹氧进行。首先硅被氧化成 SiO o当镇铁中Si含量降到一定水平 Si和C同时被氧化。当 Si 达到较低含量氧气主要用于将碳氧化成CO采用底吹氮气加强搅拌。Si/C氧化物生成的渣扒除防止这些杂质再从渣 相返回到金属相。预计脱硅、碳每

21、罐银铁消耗石灰粉基 600kg吹氧率为 15Nm /min持续约 20min。扒渣操作需要 约8min。 1.3.6.5、最终微调 最终微调的目的是调节温度 以满足粒化操作并通过CaSi丝的加入以获得 足够的硅含量。CaSi丝以较高速度加入熔池从而在镇铁罐底部附近释放Ca加速其在熔 池的分解Ca的蒸汽压非常低。加入约100kg的CaSi将持续大概 5min。随后金属将进行粒化操 作。1.3.7、综合技术经济指标表 5000t/a镇量 表1-3综合 技术经济指标表 序号指标名称单位数量备注1冶炼 1.1设计规模 银铁t/a 320561.2产品产量 镁铁t/a 32056 其中含银 t/a 5000品位15.6含铁t/a 26927品位 84.01.3 冶炼回收率 Ni 901.