红土镍矿干燥与预焙烧工艺的探讨

王永强

（中国瑞林工程技术有限公司 江西南昌 330000）

红土镍矿干燥与预焙烧工艺的探讨

王永强

（中国瑞林工程技术有限公司 江西南昌 330000）

简要介绍了红土镍矿预处理方面的工艺，对其干燥与预焙烧工艺的相关参数做了综合分析，并通过实验数据对红土镍矿预处理工艺数据进行了探讨。

红土镍矿；干燥与预焙烧工艺；差热分析；镍铁

1 前言

随着科技生产能力的不断进步，我国冶金行业得到了很好的发展，其中不锈钢行业已成为我国冶金行业的重要支柱之一，而冶炼不锈钢自然离不开镍，此种资源较少，但需求量却很大，其价格也呈现逐年不断上涨的趋势。因此，我国冶金行业对镍冶炼方面的生产和研究正在加强。目前冶炼硫化镍矿是传统镍冶炼的主要手段之一，然而近年来随着氧化镍矿（红土镍矿）的进口，发现红土镍矿通过火法冶炼工艺处理也能起到很好的作用，并且相较于硫化镍矿而言，红土镍矿资源更为丰富，可以有效节省镍矿资源成本，并且又不会延误不锈钢生产事业的发展。本文重点介绍红土镍矿预处理方面的相关工艺及技术，为相关方面的设计研究提供些有益的借鉴。

2 红土镍矿预处理工艺的作用

鉴于红土镍矿种类众多，且其多种特性会受到环境、开采层、运输方式等因素影响，直接导致其所含结晶水量的不同，游离水的存储位置以及含量也有很大差异，因此其也成为了选择焙烧方案的主要考量因素之一。镍铁冶炼的过程中，若红土镍矿的焙烧、干燥工艺选择不合理，会直接影响到不锈钢材的质量以及数量，很容易造成费时、费力却又难以见到很大成效的结果，因此应以合理可靠以及节能降耗为核心理念，从而选择或设计相关方案，并在不断的实验中确定各种红土镍矿的含水量，同时确定焙烧时间、焙烧温度，以及干燥时间、干燥温度的最佳指数等，以便于通过有效数据来改进生产实践，从而更好应对不同种类的红土镍矿，提高预处理工艺的水平。

3 红土镍矿干燥与预焙烧工艺分析

红土镍矿干燥工艺与预焙烧工艺应用，注重对红土矿自身的特点进行把握，保证在对红土矿处理过程中，能够保证红土矿更好地满足实际需要，使其功能和作用得到较好的发挥。

3.1 红土镍矿干燥工艺分析

3.1.1 把握最佳焙烧时间

红土镍矿干燥的主要目的是消除矿石中的大部分游离水含量，处理过程中，需要正确使用差热分析仪，以便找到最佳焙烧温度。同时，要注重在限定温度下对反应管进行加热，以达到减少管内水分的目的，从而衡量红土矿水分减少后重量，并能够对红土矿中的主要化学成分进行把握，以保证干燥工艺能够发挥较好的效果。红土矿经过干燥后，其温差分析情况较为明显，具体见图1。

图1 差热分析曲线

能够发现，吸热峰与放热峰之间存在很大差异，这一点可以从数量以及时间方面看出。红土矿干燥后，吸热峰高达三个，而放热峰只有一个，不同的吸热峰显示了不同的时间段，并且其具体展现效果与其所脱除的结晶水也有很大关系，此种现象属于红土矿焙烧中较为常见的现象之一。同时，红土矿第三个吸热峰的结晶水脱除状况并不明显，但一、二吸热峰却有明显体现，由此可见，当到达第三个吸热峰时，结晶水脱除量已经趋于边缘，而放热峰的出现，很大程度上与化合反应有关。当温度达到662.7℃时，吸热峰情况最为明显，当温度达到811.5℃时，即会出现放热峰现象，可见最佳焙烧温度应处于662.7～811.5℃之间。

3.1.2 把握温度以及时间对干燥过程的影响

红土镍矿干燥处理过程中，当温度处于600～850℃之间时，在限定时间下，温度升高的同时水分脱除的速度也在不断提升。并且在同样的温度区间下，物料达到衡重所需时间相同，为40min。温度不同不会对干燥时间产生多大影响，由此可见，最佳干燥时间定为40min。当温度得到650℃时，游离水的脱除已经不成问题，这一状态下，进行干燥处理能够获得较好的效果。不同温度下干燥时间-减重曲线图见图2。

图2 不同温度下干燥时间-减重曲线图

同时，红土矿经过干燥后，干燥虽然可以起到一定的脱水作用，但仅限于游离水，对于结晶水而言作用并不明显，因此仍然需要进行焙烧处理。

3.2 预焙烧工艺分析

预焙烧的主要目的是消除矿石中的结晶水和残余的游离水，其工艺应用过程中，需要把握以下几点内容：①脱水速度最快时的温度为800℃，因其并不是温度升高，脱水速度即加快的关系，因此可以断定最佳焙烧温度应为800℃；②经过焙烧后，物料会随着时间的变化而不断提升脱水量，其与时间、温度均有直接的关系。物料由开始焙烧时富有的丰富含水量，直到含水量区域完全消失，所需时间大约在80min左右。红土镍矿虽然种类众多，但大多数物料达到衡重状态所需时间为80min，此时已经不存在任何结晶水，故最佳焙烧时间80min；③当红土矿经历干燥以及焙烧两个阶段后，该物料中的水分已经消失殆尽[2]；④所谓焙烧，其实就是帮助红土镍矿脱离水分的过程，焙烧温度可以在662.7～811.5℃之间，但鉴于其最终需要经过冶炼，即会出现热交换现象，此种现象会将物料的温度在瞬间降低，因此可以排除最低温度。（焙烧时间与减重曲线关系图见图3）

4 红土镍矿干燥与预焙烧工艺要点

4.1 干燥温度

图3 焙烧时间与减重曲线关系图

由于现场工业生产布置或许会与实验布置有所出入，因此应考虑到干燥筒的进气温度因素，若其温度为800℃，但烟气需要经过长达100m的烟气管道，势必会使温度有所下降，应在150℃左右，此时温度应为650℃，符合最佳干燥温度，因此可以将干燥筒进气温度定为800℃[3]。

4.2 干燥时间

干燥效果在40min时可以达到最佳状态，此时物料也能够保持恒重状态，此种情况充分说明了此时物料中已经没有了游离水，然而经过干燥后，虽然物料中的游离水可以脱除干净，但依然有部分结晶水难以脱除。

4.3 焙烧温度

红土镍矿的最佳焙烧温度应以800℃为主，当到达此温度时，结晶水的脱除率最高，不仅在速度上，在脱除量中也有明显体现，而此结论可以参照差热分析结果的分析得出，此结论也同时结合了高温烟气的因素，其能够在一段时间内完成与物料的热交换，故将温度定为800℃十分具有说服性。

4.4 焙烧时间

在红土矿的焙烧中，我们已经初步确定了最佳焙烧温度，而当处于最佳焙烧温度的情况下，当焙烧时间趋于80min时，红土矿中不仅不再含有游离水，结晶水也不复存在，物料趋于恒重，最有效的焙烧时间是80min。

5 总结

如今不锈钢产业备受重视，用红土矿还原熔炼镍铁，再由铁合金炉料提供镍元素用以制造不锈钢的短流程具备原料丰富、资源利用率高、生产成本低、市场前景好等明显优势，把握好开发红土镍矿的技术也显得十分重要。红土镍矿预处理工艺通过一些实验数据进行比对分析，归纳总结，应用到生产实践上将起到借鉴指导的作用，提升红土镍矿干燥与预焙烧工艺技术将具有广泛的前景。

[1]张建良，毛瑞，黄冬华，邵久刚，李峰光.红土镍矿脱水机理及还原过程动力学[J].中国有色金属学报，2013（05）03：843～851.

[2]蒋晓光，宋承钢，褚宁，李卫刚，陈宇，姜莉，张彦甫，郭成伟，王艳君，林忠，穆彪.热干燥法测定红土镍矿交货批水分含量[J].检验检疫学刊，2013（11）05：10～14.

[3]舒方霞，刘凯华，李辉，丛自范.硫酸化焙烧-浸出法处理镍红土矿工艺研究[J].材料研究与应用，2012（05）01：69～74.

TF046.2

A

1004-7344（2016）36-0233-02

2016-12-10

王永强（1984-），男，工程师，主要从事冶金工程设计工作。