阅读说明：本技术 一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂 (High-efficiency alkali metal carbonate double-salt flux for smelting ferronickel in laterite-nickel ore electric furnace ) 是由 周乐君 王万林 颜雄 罗豪 吴厚发 吕培生 戴诗凡 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂。其由下述组分组成：Na<Sub>2</Sub>CO<Sub>3</Sub> 50％～80％,K<Sub>2</Sub>CO<Sub>3</Sub> 17％～50％,Li<Sub>2</Sub>CO<Sub>3</Sub> 1％～4％。本发明复盐熔剂用于回转窑-矿热炉工艺(RKEF)冶炼,与传统熔剂相比,其熔剂的配入量少,降低熔化温度和粘度的效果好,熔炼过程渣量较小,大大降低了冶炼电耗,熔渣流动性好,对渣金的分离和金属回收率提高十分有利,基本不含CaF<Sub>2</Sub>、SiO<Sub>2</Sub>,对炉衬的侵蚀较小,大大提高了炉子寿命,降低红土镍矿电炉熔炼镍铁的综合成本。(The invention discloses a high-efficiency alkali metal carbonate double-salt flux for smelting ferronickel in a laterite-nickel ore electric furnace. The composition consists of the following components: na (Na) 2 CO 3 50％～80％，K 2 CO 3 17％～50％，Li 2 CO 3 1 to 4 percent. The double-salt flux is used for smelting in a rotary kiln-submerged arc furnace process (RKEF), compared with the traditional flux, the double-salt flux has the advantages of small flux addition amount, good effect of reducing melting temperature and viscosity, small slag amount in the smelting process, great reduction of smelting power consumption, good slag fluidity, great benefit for separation of slag and metal and improvement of metal recovery rate, and basically no CaF 2 、SiO 2 The corrosion to the furnace lining is small, the service life of the furnace is greatly prolonged, and the comprehensive cost of smelting ferronickel in the laterite-nickel ore electric furnace is reduced.)

一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂

技术领域

本发明涉及一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，属于红土镍矿冶炼技术领域。

背景技术

目前工业上成熟的红土镍矿火法冶炼工艺是回转窑预还原和电炉熔炼工艺(RKEF)，该工艺流程短，焙烧后的焙砂加入到电炉内，在电炉内就能完成镍的还原和实现镍铁与熔渣的分离，但电炉熔炼生产的唯一缺点是能耗大，据美国金属协会调查，每吨焙砂的电耗在379～600kW·h之间变动，平均为502kW·h。因此，解决红土镍矿火法冶炼工艺能耗高的难题一直是广大冶金工作者的努力方向。

在镍铁合金冶炼工程中，由于红土镍矿中SiO₂的含量较高，为了提高炉渣的流动性和改善脱硫能力，通常方法是配入一定量的生石灰。中国专利CN103498064A公开了一种红土镍矿冶炼用复合助熔剂，通过添加萤石、碳酸钠、硫酸钠、碳酸钡、氯酸钾等熔剂，控制CaO含量为1～5％，降低了降低渣相熔点，提高了镍铁回收率，但该复合助熔剂与红土镍矿的重量配比为5～20:100，这导致熔炼过程渣量增大，电炉有效容积减少，最终降低电炉的利用系数，且增加了冶炼电耗，同时添加萤石(CaF₂)会侵蚀炉内耐火材料，降低炉子的使用寿命。

而采用不加石灰或少加石灰的冶炼工艺可以大幅度降低渣量，提高电炉的利用系数，但是有可能引起炉渣粘度的增加和熔化性温度的提高。为此，袁秋刚研究红土镍矿电炉冶炼工艺低钙渣系，该渣系控制CaO＝1.5％，碱度(MgO/SiO₂)为0.6～1.0，FeO为5％～25％，结果表明，提高碱度或FeO的含量，炉渣的粘度大幅降低，炉渣的熔化温度也降低，但引入了大量FeO和MgO，导致整个渣系转变为FeO-SiO₂-MgO渣系，其熔化性温度和粘度均增加，熔渣流动性变差，渣量增大，这大大增加了冶炼电耗。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂。本发明创新性地采用碱金属碳酸复盐作为熔剂，该碱金属碳酸复盐由碳酸钠，碳酸钾，碳酸锂组成，具有较低的熔化温度和粘度，且加入量少，熔炼过程渣量较小，大大降低了冶炼电耗，同时不含CaF₂、SiO₂，对炉衬的侵蚀较小，大大提高了炉子寿命，使其综合冶炼成本大大降低。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，由下述质量百分含量的组分组成：

Na₂CO₃50％～80％，K₂CO₃17％～50％，Li₂CO₃1％～4％。

作为优选方案，本发明一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，所述复盐熔剂由下述质量百分含量的组分组成：

Na₂CO₃60％～80％，K₂CO₃18％～40％，Li₂CO₃1％～3％。

作为进一步的优选方案，本发明一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，所述复盐熔剂由下述质量百分含量的组分组成：

Na₂CO₃70％～80％，K₂CO₃18％～35％，Li₂CO₃1.5％～3％。

作为更进一步的优选方案，本发明一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，所述复盐熔剂由下述质量百分含量的组分组成：

Na₂CO₃70％～79％，K₂CO₃19％～30％，Li₂CO₃1.5％～2.6％。

作为更进一步的优选方案，本发明一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，所述复盐熔剂由下述质量百分含量的组分组成：

Na₂CO₃71％～79％，K₂CO₃19％～25％，Li₂CO₃1.5％～2.6％。

所述复盐熔剂用于回转窑-矿热炉工艺(RKEF)冶炼，其红土镍矿、熔剂、焦粉配比为100:1～2:10。

本发明一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，所述复盐熔剂用于回转窑-矿热炉工艺(RKEF)冶炼，得到镍铁渣的熔化性温度在1362℃～1380℃之间。

本发明一种红土镍矿电炉熔炼镍铁用高效碱金属碳酸复盐熔剂，所述复盐熔剂用于回转窑-矿热炉工艺(RKEF)冶炼，得到的镍铁渣在1550℃下的粘度在0.26Pa·s～0.31Pa·s之间。

相比现有技术，本发明具有如下优势：

1)该碱金属碳酸复盐熔剂熔点、粘度低，流动性好，对渣金的分离和金属回收率提高十分有利，冶炼电耗低。

2)该碱金属碳酸复盐熔剂加入量少，熔炼过程渣量较小，降低了冶炼电耗。

3)该碱金属碳酸复盐熔剂不含CaF₂、SiO₂，对炉衬的侵蚀较小，大大提高了炉子寿命。

4)该碱金属碳酸复盐熔剂，能降低红土镍矿电炉熔炼镍铁的综合成本。

具体实施方式

：

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述，实施例仅用于说明本发明，而不是以任何形式来限制本发明。

实施例1

配制熔剂：其质量百分含量为Na₂CO₃73.2％、K₂CO₃24％、Li₂CO₃2.8％，经900℃下灼烧2小时，使复盐分解。

混合料：红土镍矿、熔剂、焦粉按100:2:10的比例进行配料并均匀混合得到混合料。

将混合料经回转窑-矿热炉工艺(RKEF)冶炼，得到镍铁和镍铁渣，镍铁渣的主要物性指标见表1。

表1实施例1～4和对比例1～4的化学成分(wt％)及其理化性能

实施例2～4

配制熔剂同实例1，组分见表2

混合料及冶炼工艺同实例1，得到镍铁渣的主要物性指标见表1。

表2复盐熔剂的质量百分含量(wt％)

对比例1～4

配制熔剂同实例1，组分见表2

混合料及冶炼工艺同实例1，得到镍铁渣的主要物性指标见表1。

实施例1～3的红土镍矿、熔剂、焦粉配比均为100:2:10，其复盐熔剂的质量百分含量分均在范围内，与对比例1相比，能降低了熔化性温度和粘度。

对比例2～3的红土镍矿、熔剂、焦粉配比均为100:2:10，其复盐熔剂的质量百分含量分均不在范围内，与实施例1～3相比，其降低熔化性温度和粘度的效果不佳。

实施例1的红土镍矿、熔剂、焦粉配比均为100:2:10，实施例4的红土镍矿、熔剂、焦粉配比均为100:1:10，对比例4的红土镍矿、熔剂、焦粉配为100:4:10，实施例1、实施例4和对比例4的复盐熔剂的质量百分含量均相同，对比例4与实施例1和实施例4相比，虽然复盐熔剂用量增多，但其降低熔化性温度和粘度的效果已不明显，说明红土镍矿、熔剂、焦粉配为100:1～2:10比较适宜。

对比例5

配制熔剂：其质量百分含量为CaO31.8％、CaF₂15.9％、Na₂CO₃ 2％、Ba₂CO₃31.8％、Na₂SO₄ 2.6％、KClO₃15.9％，经900℃下灼烧2小时，使复盐分解。

混合料：红土镍矿、熔剂、焦粉按100:10:10的比例进行配料并均匀混合得到混合料。

冶炼工艺同实例1，得到镍铁渣的主要物性指标见表3。

表3对比例5～6的化学成分(wt％)及其理化性能

对比例5的红土镍矿、熔剂、焦粉配比均为100:10:10，其熔化性温度有所降低，但熔剂加入量大，熔炼过程渣量增大，电炉有效容积减少，最终降低电炉的利用系数，且增加了冶炼电耗，同时添加CaF₂会侵蚀炉内耐火材料，降低炉子的使用寿命。

对比例6

配制熔剂：其质量百分含量为FeO80.4％、MgO19.6％。

混合料：红土镍矿、熔剂、焦粉按100:10:10的比例进行配料并均匀混合得到混合料。

冶炼工艺同实例1，得到镍铁渣的主要物性指标见表3。

对比例6的红土镍矿、熔剂、焦粉配比均为100:10:10，虽然没有添加CaOCaF₂减少了对酸性炉衬的腐蚀，但引入了大量FeO和MgO，导致整个渣系转变为FeO-SiO₂-MgO渣系，其熔化性温度和粘度均增加，熔渣流动性变差，渣量增大，这大大增加了冶炼电耗。