红土镍矿的干燥焙烧过程方法

400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃、900 ℃,并在每个温度条
件下恒温 150 min,每 30 min 称重一次,测试其重量变
化。考察该矿石的全水含量、脱水温度、时间控制条件。
２．２ 试验分析与讨论
(1)矿石在不同含水量下的成球情况。制球是冶炼
工艺过程的关键工序,目的在于产出粒度适当,强度高
的影响大小、强度性能等因素,确定水分含量在 12％左
右为最佳,并且得出在 400 ℃外部环境下球团不会自
然破裂。
(2)矿石中水分脱除温度测定。称取原矿与煤混合
物制球ห้องสมุดไป่ตู้共 88.139 g 装入高铝坩埚(坩埚重 52.121 g),
并放入可控硅温度控制器中,加热至 200 ℃、300 ℃、
400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃、900 ℃,并在每个温度条
第 31 卷 第6 期
有色冶金设计与研究
2010 年 12 月
红土镍矿干燥焙烧过程分析
赵宙
（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330002）
〔摘 要〕通过对某类红土镍矿的干燥试验,研究了该红土镍矿的全水含量及与成球率的关系,以及在干燥焙 烧过程中的时间、温度对水分脱除的影响。
〔关键词〕红土镍矿；干燥焙烧；温度；时间 中图分类号：TF802.67 文献标识码：B 文章编号：1004-4345(2010)06-0026-03 Drying and Baking of Lateritic Nickel Ore ZHAO Zhou (China Nerin Engineering Co., Ltd., Nanchang, Jiangxi 330002, China)
低位发热量 24.37 MJ/kg
称取冶炼厂按一定比例配比好的红土矿(干矿),加
入不同含量的水分制成球团,考察不同水分含量(8％、
10％、12％、14％、16％)下的成球效果。称取原矿与煤混
合物制球后共 88.139 g，装入高铝坩埚(坩埚重 52.121 g),
并放入可控硅温度控制器中,加热至 200 ℃、300 ℃、
收稿日期：2010-09-14 作者简介：赵 宙(1979—),男,主要从事有色冶金设计与研究工作。
第6期
红土镍矿干燥焙烧过程分析
·27·
表 ２ 某燃煤干基成分 名称 水分 全硫 灰分 挥发份 固体碳
％ 焦渣特征
含量 3.13 0.86 21 6～7 70
1.5
名称 碳 Cad 氢 Had 氧 Oad 氮 视比重 含量 92.41 3.28 2.94 1.37 1.1 t/m3
在回转窑的煅烧预还原过程中,不同类型的矿石 在回转窑中加热后开始形成结窑环的温度也不尽相 同,但一般不宜高于 900 ℃。回转窑中的还原度与加入
煤的性质和矿石的成分有关，通常褐煤、木炭的反应较 无烟煤、焦炭为好,挥发性也强。矿石中的硅酸镍、硅酸 铁比它们的氧化物反应性差[3，4]。
2 某红土镍矿的干燥试验研究
的球矿。本次试验目的是确定制球工艺的适当含水
量。将原矿按不同水分比例配制 100 kg 加入混料机
中,充分搅拌 20 min 后送制球机制球,考察不同水分比
例下的成球率、外观质量和强度。水分含量与成球率
的关系见图 1，不同水分条件下的球团外观质量对生
产过程的影响程度见表 3。对不同水分条件下压好的
球团,分别取 4 个样放入 KSY－9D－16 型可控硅温度
(3)矿石中全水含量的测定。矿样中的总水含量(％) ＝(试验前球团重量－试验后球团重量)/球团重量×100％, 根据该试验结果,该球团中的总水含量约为 23.4％。各 温度下恒温 150 min 后试样中的含水量见图 2。
由图 2 可以看出,随着温度升高,矿样的含水量减 少,而在 600 ℃时矿样中含水低于 3％,可以满足进入矿 热电炉的水分含量的最低要求。
红土矿的物理性状大体相同,但是在运输、堆积和 破碎过程中,水分含量的变化会使其流动、尘化或自行 结块。不同类型的矿石由于含水量的不同,在制粒或成 球试验中,也会存在诸多差异。含高铁低镁的矿石,水分 含量在 7％～8％即可成球;高品位(含 Ni2.3％～2.8％)的中 铁中镁矿石,需要水分含量 26％～27％才可成球;高镁低 铁的矿石,水分含量在 10％～12％可以成球[1，2]。
·28·
有色冶金设计与研究
第 31 卷
3 结论
(4)考察矿石在 600 ℃下干燥最佳时间。试样在 600 ℃时干燥时间与含水量的关系见图 3。
制球工艺过程应在矿石水分含量 12％左右较为 理想;该红土镍矿在 900 ℃下进行干燥,可将矿物中的 结晶水全部脱除;该红土镍矿全水含量为 23.4％;为满 足进入矿热电炉熔炼的要求,干燥焙烧温度应在 600 ℃ 以上较为合适,干燥时间为 1 h。生产操作实践证明,在 稳定的操作条件下,物料在干燥焙烧回转窑中停留 0.75～1 h 后,结晶水几乎完全脱除(仅有少量的氢氧化 物残留),焙砂中 72.8％～79.6％的铁变为亚铁,2.6％ ～7.3％还原成金属铁,～27.7％的镍被还原成金属镍。
30 127.8 121.6 120.3 119.9 119.2 118.5
恒温时间,min
60
90
120
123.1
122.2
122.1
120.8
120.6
120.6
120.2
120.2
120.2
119.8
119.7
119.6
118.9
118.7
118.6
118.3
117.9
117.8
115.0
150 122.1 120.6 120.1 119.5 118.6 117.7
和可能的放射性污染,采取有效措施使排放的废气、废 水、废渣达到排放环保标准,力争零排放;(4)在反复比较 优化的基础上,大胆采用新工艺、新设备,给建设企业注 入全新的活力,使稀土这一宝贵资源在建设的稀土冶 炼厂中得到充分合理的利用。
参考文献
[1] 徐光宪,袁承业.稀土的溶剂萃取[M].北京：科学出版社,1987. [2] 伍建军,刘与枫,余智艳,等.火山岩风化壳淋积型稀土分离厂设计探
讨[J].有色冶金设计与研究，1992,13(3). [3] 《有色金属工程设计项目经理手册》编委会.有色金属工程设计项目
经理手册[M].北京：化学工业出版社工业装备与工程信息出版中心, 2003.
致密性最好,粉矿少,且物料不粘结在压球机上,有利于
工业生产。
表 ４ 不同水分配比的球团在 ４００ ℃环境中的强度
试验编号 水分含量,％ 1m 高处自然降落 自然破碎情况
S-1
8
全部破裂
4 个样均完整， 无自然破碎情况
S-2
10
1 个完整
4 个样均完整， 无自然破碎情况
S-3
12
2 个完整
4 个样均完整， 无自然破碎情况
件下恒温 150 min,每 30 min 称重一次,测试其重量变
化。考察该矿石的全水含量、脱水温度、时间控制条件。
通过试验发现,在 900 ℃时试样趋于恒重,因此可
以认定此时球团中的结晶水已完全脱除。试验结果见
表 5。
表 ５ 试样重量与温度和恒温时间的关系
温度,℃
200 300 400 500 600 700 900
S-4
14
2 个完整
4 个样均完整， 无自然破碎情况
S-5
16
2 个完整
4 个样均完整， 无自然破碎情况
从表 4 可以得出,在 400 ℃环境中均无自然破碎
情况,全部合格；而在 1 m 高处自然降落试验中,水分含
量在 12％～16％之间强度相差不大。通过以上试验,综
合对比不同水分条件下成球率、外观质量、对工业生产
控制器中,升温至400 ℃并恒温 120 min,观察其自然破
碎情况,并且做了 1 m 高处自然落地试验(水泥地面)，考
察其强度,结果见表4。
表 ３ 不同水分条件下的外观质量
水分含量 试验编号
％
外观质量
S-1
8 球团致密性一般,有少部分碎矿,不粘结制球机
S-2
10
球团致密性好,粉矿少,不粘结制球机
S-3
由于不同红土镍矿受到地域、开采层及运输等诸
多差异的影响,矿石中结晶水和表面附着水含量也有
较大区别,这将影响到红土镍矿的胶带运输和干燥焙
烧的工艺流程的方案选择。某冶炼厂为了使红土镍矿
的冶炼工艺更加合理可靠、节能降耗,对红土镍矿进行
了制粒、干燥和焙烧试验,以获得红土镍矿的全水含量
以及在加热升温过程中水分含量随时间和温度的变
Keywords lateritic nickel ore; drying and baking; temperature; time
1 前言
红土镍氧化矿石的矿物成分十分复杂,主要是不 同种类的硅酸盐、绿高岭石、硅镁镍矿、不同种类的氢 氧化铁、蛇纹岩和单纯的氧化镁硅酸盐。矿石中局部 还存在游离的石英、绿泥石、盐酸盐以及其它成分。矿 石含水量很高，一般为 25％～35％，预干燥过程后,仍有 一部分结晶水需要经过焙烧或预还原工艺结合加以 除去。
化参数[5，6]。以下结合该厂对红土矿的试验进行分析。
２．１ 试验原料和方法
试验所用原料是某冶炼厂进口红土矿,以及按一
定比例配入的燃煤,其干基成分分别见表 1、表 2。
表 １ 某冶炼厂红土矿干基成分
％
名称 Ni Cu Co Fe S MgO SiO2 CaO Al2O3
含量 1.77 0.01 0.03 7.9 0.02 23.1 44 1.3 4.1
Abstract The relationship between moisture content and pellet forming rate of lateritic nickel ore is studied together with the effect of time and temperature on dewatering during drying and baking of lateritic nickel ore through drying tests of lateritic nickel ore.
[2] Michael van Wijngaarden. Nippon Yakin Kogyo Co., Ltd Eighty years of stainless steel manufacturing[J]. Stainless steel world, 2005, (17):12-15.
[3] 北京有色冶金设计研究总院.重有色金属设计手册:铜镍卷/镍冶炼篇 [M].北京:冶金工业出版社,1996.
（上接第 25 页） 势发展,通过不断优化和创新,提高稀土金属冶炼厂整 体设计水平。
6 结语
综上所述,对稀土金属冶炼厂工程进行优化设计要 充分注意以下几点:(1)要严格按照稀土行业准入条件,在 选择先进合理的工艺流程基础上,优化相关专业设计, 注意劳动安全和职业卫生保护,使整个稀土冶炼厂设 计先进合理;(2)充分合理地利用宝贵且稀缺的稀土资源, 在进行稀土冶炼厂设计时,需对建设方案反复比选; (3)保护环境,充分考虑和避免生产中会发生的大气、水
由图 3 可以看出,在 600 ℃下,随着恒温时间的增 大,矿样中的含水量继续降低,由 3.25％降到 2.61％,而 在恒温 60 min 后，此时的水量为 2.88％，达到入矿热 电炉要求,因此在该温度下干燥 1 h 为最佳。
参考文献
[1] 包尔巴特 B.钴镍冶金新方法[M].东北工学院，译.北京:冶金工业出版 社,1981:51-69, 139-158.
12
球团致密性好,粉矿少,不粘结制球机
S-4
14
球团致密性好,粉矿少,少量物料粘结制球机
S-5
16 球团致密性一般,粉矿多,物料粘结制球机增多
图 1 说明,水分含量在 12％～14％时成球率最好,而 低于或者高于此范围成球率均降低。因此选择水分范 围在 12％～14％最好,成球率可达 90％。
从表 3 可以看出,水分含量在 10％～12％之间球团
[4] 库巴谢夫 O.冶金热化学[M].邱竹贤,译.北京:冶金工业出版社,1985: 315-323.
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