【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及冶金，更具體的說是涉及一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法。
技術介紹
1、鎳因其優良的物理和化學性質，在工業生產中具有廣泛應用，其不僅用于制造不銹鋼和合金結構鋼，同時還是電池的重要組成成分。隨著新能源電動汽車等新興產業的快速發展，鎳的市場需求不斷擴大。陸基鎳礦分為硫化鎳礦和紅土鎳礦兩類。由于長期的開采，綜合利用價值更高的硫化鎳礦儲量嚴重下滑，因此紅土鎳礦的成為全球鎳資源開發的重點。我國是不銹鋼和新能源汽車生產大國，鎳資源長期依賴進口，對外依賴度在80％以上，而國外對紅土鎳礦富礦的出口限制使得我國絕大部分進口的為低品位紅土鎳礦資源，即褐鐵礦型紅土鎳礦。
2、當前紅土鎳礦火法工藝主要包括回轉窯-電爐工藝和燒結-高爐工藝，褐鐵礦型紅土鎳礦高鐵低鎳的特點使其并不適用于回轉窯-電爐工藝。因此，相關研究人員針對燒結-高爐工藝進行了一系列研究。其中專利cn115537555a中通過添加鋁源或直接采用高鋁紅土鎳礦，調節燒結原料中的鋁含量，降低液相生成溫度，提高液相生成量，改善燒結礦成礦條件，提高紅土鎳礦的燒結礦強度，為鎳鐵合金冶煉提供高品質、低成本的褐鐵礦型紅土鎳礦燒結礦。專利cn114540614a中通過將紅土鎳礦球磨后，與紅土鎳礦磁選尾渣、消石灰混合造球，然后將固體燃料外裹于生球表面，再進行燒結試驗，從而充分改善燒結料層的透氣性及固體燃料的燃燒條件和效果，進而有效提高燒結礦強度和產量及降低其固體燃耗。但是上述兩種方法最終獲得的燒結礦的成品率和轉鼓強度依然比較低，需要進一步的改進。
3、因此
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，所述方法通過磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣調節混合物料中的化學成分，降低燒結中液相的形成溫度，提高液相含量，從而獲得成品率高、轉鼓強度高的燒結球團燒結工藝。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，包括如下步驟：
4、s1，將褐鐵礦型紅土鎳礦、磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣按比例進行混合；
5、s2，將混合后原料加適量水后進行造球，得到生球；
6、s3，將所得生球外滾固體燃料，得到固體燃料包裹的生球；
7、s4，將固體燃料包裹的生球依次進行布料、點火、燒結、冷卻，得到燒結礦，將燒結礦經過破碎、整粒，得到成品球團。
8、本專利技術中球團燒結工藝將混合料預先造球，然后將固體燃料外裹于球團表面，這不僅可以有效改善燒結料層的透氣性；同時避免了礦粉顆粒深裹燃料顆粒的發生，使固體燃料的燃燒條件及效果大為改善，進而有效降低了燒結礦的固體燃耗；此外，球團燒結工藝中生球的強度要高于普通工藝的混合料，這更有利于形成強度更高的燒結礦。
9、s1中所述褐鐵礦型紅土鎳礦要求低于0.074mm粒徑占80％以上；所述磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣要求低于0.074mm粒徑占90％以上。
10、所述褐鐵礦型紅土鎳礦、磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣質量比為70～74:4～7:11～14。
11、其有益效果在于：低碳鉻鐵冶煉中利用硅還原鉻和鐵的氧化物，爐內會生成化合物sio2，同時為了提高鉻的回收率，需要加入大量生石灰，因此低碳鉻鐵冶煉渣中的cao和sio2成分含量較高。而磁鐵礦尾礦中含有較高的sio2、cao、mgo成分。通過加入二者調節混合物料中化學成分的比例，在混合料燒結過程中，生成熔點較低的鈣鎂黃長石ca2mg(co3)2和鈣鎂橄欖石(ca,mg)2si2o6，其與尖晶石相及鎂鐵浮士體的共熔溫度低于1300℃，因此在1300℃左右燒結時會生成液相，作為燒結礦的粘結相，從而提高其成品率和轉鼓強度。
12、s2中采用圓盤造球機進行造球，造球時間9～15min，生球水分18～20％，生球粒度10～12mm。
13、s3中所述固體燃料為無煙煤，要求低于3mm粒徑占70％以上，其用量為總物料質量的4.0～6.0％。
14、s4中所述布料料層厚度為700～900mm。
15、所述點火溫度為1100℃，點火時間為3min，點火負壓為8kpa，燒結溫度為1300℃～1350℃，時間為8～12min，燒結抽風負壓為10kpa，燒結完成后調整冷卻負壓5kpa、冷卻時間3min。
16、s4中所述破碎和整粒后，顆粒以2m高度連續落下三次，經篩分分級，+5mm部分為成品球團，-5mm部分為返礦，最終檢測相關燒結指標。
17、本申請還請求保護上述方法所制備的紅土鎳礦球團，所述球團的成品率達到75％以上，轉鼓強度達到60％以上。
18、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術公開提供了一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其具有如下有益效果：
19、(1)褐鐵礦型紅土鎳礦中含有一定量的al2o3，但是mgo含量較少，現有燒結技術中一般加入生石灰作熔劑，其燒結后的液相中以鈣鋁黃長石2cao·al2o3·sio2為主，而鈣鋁黃長石熔點較高，不宜作為粘結相。本申請中加入磁鐵礦尾礦和低碳鉻鐵冶煉渣，低碳鉻鐵冶煉渣中的cao和sio2成分含量較高，磁鐵礦尾礦中sio2、cao、mgo成分含量較高，混合物料燒結后的液相會以鈣鎂黃長石ca2mg(co3)2和鈣鎂橄欖石(ca,mg)2si2o6為主，二者的熔點更低，更適合作為粘結相。
20、(2)本申請燒結中生成熔點較低的鈣鎂黃長石ca2mg(co3)2和鈣鎂橄欖石(ca,mg)2si2o6作為粘結相，降低了液相的生成溫度，在1300℃燒結時能生成充足的液相，提高球團的強度，制備的球團的成品率可以達到75％以上，轉鼓強度可以達到60％以上。
21、(3)將固體燃料外裹于生球表面，再進行燒結試驗，試驗中生球強度明顯高于一般燒結混合料，加之將固體燃料外裹，可充分改善燒結料層的透氣性及固體燃料的燃燒條件和效果，進而有效提高燒結礦強度和產量，同時降低固體燃料的燃耗。
22、(4)本申請中充分利用磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣等固體廢棄物調節混合物料中的化學成分，降低了生產成本，符合綠色可持續的發展理念。
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1.一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，S1中所述褐鐵礦型紅土鎳礦要求低于0.074mm粒徑占80％以上；所述磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣要求低于0.074mm粒徑占90％以上。
3.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，S1中所述褐鐵礦型紅土鎳礦、磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣質量比為70～74:4～7:11～14。
4.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，S2中采用圓盤造球機進行造球，造球時間9～15min，生球水分18～20％，生球粒度10～12mm。
5.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，S3中所述固體燃料為無煙煤，要求低于3mm粒徑占70％以上，其用量為總物料質量的4.0～6.0％。
6.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法
7.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，S4中所述點火溫度為1100℃，點火時間為3min，點火負壓為8KPa，燒結溫度為1300℃～1350℃，時間為8～12min，燒結抽風負壓為10KPa，燒結完成后調整冷卻負壓5KPa、冷卻時間3min。
8.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，S4中破碎和整粒后，顆粒以2m高度連續落下三次，經篩分分級，+5mm部分為成品球團，-5mm部分為返礦，最終檢測相關燒結指標。
9.一種如權利要求1-8任一項所述方法制備的紅土鎳礦球團，其特征在于，所述球團的成品率達到75％以上，轉鼓強度達到60％以上。
...【技術特征摘要】
1.一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，s1中所述褐鐵礦型紅土鎳礦要求低于0.074mm粒徑占80％以上；所述磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣要求低于0.074mm粒徑占90％以上。
3.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，s1中所述褐鐵礦型紅土鎳礦、磁鐵礦尾礦、低碳鉻鐵冶煉渣質量比為70～74:4～7:11～14。
4.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，s2中采用圓盤造球機進行造球，造球時間9～15min，生球水分18～20％，生球粒度10～12mm。
5.根據權利要求1所述的一種基于固相與液相耦合固結的紅土鎳礦球團燒結方法，其特征在于，s3中所述固體燃料為無煙煤，要求低于3mm粒徑占70...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭正啟，潘建，朱德慶，李啟厚，楊聰聰，李思唯，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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