專利名稱：一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用火法分離提取金屬的冶煉技術(shù)，屬于冶金工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種從石油化學(xué)工業(yè)排棄的高磷含釩鎳廢料中冶煉鎳鐵合金的生產(chǎn)技術(shù)，具體地說是一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，鎳是冶金行業(yè)中重要的合金元素，由于鎳金屬具有獨(dú)特的性能，在生產(chǎn)特殊鋼、高溫合金、精密合金、耐熱合金、形態(tài)記憶合金、儲(chǔ)氫合金、電子及電氣電池、磁性材料、傳感器和化學(xué)催化劑等眾多技術(shù)領(lǐng)域中都具有非常廣泛的應(yīng)用，鎳合金材料在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防軍事建設(shè)中都占有十分重要的地位，屬于重要的戰(zhàn)略金屬。無庸諱言，在客觀上我國鎳資源十分稀少匱乏，是一個(gè)極其少鎳的國家，多年來我國鎳產(chǎn)量只有30∽45萬噸，僅占世界量的4∽5％，我國鎳產(chǎn)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鎳消耗的需要，每年都不得不花費(fèi)巨資從國外進(jìn)口鎳合金材料，嚴(yán)重制約了我國制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。而在我國僅石油和化學(xué)工業(yè)的催化劑和脫硫劑每年就需消耗上千噸的鎳金屬，特別是在石油工業(yè)中使用的含鎳催化劑和脫硫劑對(duì)原油進(jìn)行脫硫作業(yè)時(shí)，含鎳催化劑和脫硫劑會(huì)從原油中吸附大量的釩、硫、磷等元素生成低價(jià)釩(VS和V2S3)、硫化鉬(MoS2)和含磷化合物等雜質(zhì)而中毒失效成為含鎳廢催化劑和廢脫硫劑被排棄。就目前來說，世界各國石油生產(chǎn)行業(yè)中每年所排棄的含鎳廢催化劑和廢脫硫劑的數(shù)量非常巨大，堆積如山，已成為嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境、至今又很難解決的“廢渣山”公害。這座“廢渣山”正是冶金部門急需尋求開發(fā)利用的非常寶貴的鎳、釩和鉬資源庫。我公司經(jīng)多年研究，已成功地采用濕法從含鎳廢催化劑和廢脫硫劑中提取釩和鉬金屬，并已進(jìn)行提取釩、鉬的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)發(fā)明專利(專利申請(qǐng)?zhí)?00410021725.5)，但是目前經(jīng)濕法提取釩、鉬后的含鎳殘?jiān)鼜U料仍被拋棄，至多作為含鎳原料供給濕法提鎳廠搭配使用。因?yàn)?，沿用傳統(tǒng)濕法很難從該含鎳物料中提取合格的鎳，主要原因是，濕法提鎳存在著酸耗高、運(yùn)行費(fèi)用高和鎳浸出率低的技術(shù)性難題，并且磷、釩和鉬的凈化技術(shù)難度大，勉強(qiáng)生產(chǎn)的鎳板也難以達(dá)到質(zhì)量要求，據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)實(shí)踐和文獻(xiàn)記載對(duì)磷含量低于0.05％的低磷含鎳物料進(jìn)行火法冶煉時(shí)，可以制得磷含量符合標(biāo)準(zhǔn)的鎳鐵合金或金屬鎳的合格產(chǎn)品，而對(duì)于磷含量高于0.2％的高磷含釩鎳物料進(jìn)行火法冶煉時(shí)，由于磷的含量隨原料中鎳含量的不同波動(dòng)很大，所制得的鎳鐵合金或金屬鎳產(chǎn)品中磷的含量已高達(dá)2.0％以上，實(shí)際上對(duì)于磷含量高于2.0％的鎳鐵合金在材料工業(yè)上已無任何使用價(jià)值，尤其是對(duì)高磷含釩低鎳的含鎳原料采用傳統(tǒng)的冶煉鎳锍、鑄造陽極、電解等火法冶金途徑時(shí)，在冶煉前期需人為加入硫化劑、后期又得解決硫污染的技術(shù)問題，這種火法冶金工藝流程長、生產(chǎn)成本非常高，在實(shí)際生產(chǎn)中很難推廣應(yīng)用。據(jù)測(cè)定，石油工業(yè)所排棄的含鎳廢催化劑和廢脫硫劑中含鎳約為2∽5％、含V2O5約為8∽16％、含鉬約為2∽5％、含磷量高達(dá)0.3∽1％，這正是一種典型的十分難以處理的高磷含釩低鎳廢料，迄今為止，完全采用石油工業(yè)所排棄的含鎳廢催化劑和廢脫硫劑進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化提鎳的生產(chǎn)技術(shù)工藝在國內(nèi)外至今未見有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在現(xiàn)有冶金技術(shù)的基礎(chǔ)上，特別是針對(duì)石油化學(xué)工業(yè)所排棄的高磷含釩鎳廢料提出一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法，它是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的它依次按以下步驟進(jìn)行，(1)廢料整備對(duì)石油化學(xué)工業(yè)排棄的含鎳廢催化劑，或含鎳廢脫硫劑，或?qū)⒑噺U催化劑和含鎳廢脫硫劑經(jīng)過化學(xué)濕法提取釩、鉬后排棄的含鎳殘?jiān)群噺U料進(jìn)行表面去油處理，再將表面去油處理后的含鎳廢料進(jìn)行造團(tuán)壓塊處理，也可不經(jīng)造團(tuán)壓塊處理，直接使用含鎳廢料，(2)稱量混料按如下規(guī)定的原料重量配比含鎳廢料1份，還原劑(焦炭或硅鐵) 0.01∽0.25份，熔劑(石灰或硅石)0.10∽0.50份，其中還原劑還可采用硅鈣、工業(yè)硅、硅鋇、硅鋁合金等硅質(zhì)還原劑(主要有用成份為Si、Ca、Ba、Al)，還可采用煤等碳質(zhì)還原劑(主要成份為C)，分別計(jì)量稱取物料混配成混合料，(3)還原熔煉將混配成的混合料送入冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉反應(yīng)，控制還原熔煉溫度為1000∽1600℃、還原熔煉時(shí)間為0.5∽3小時(shí)，碳質(zhì)還原劑(如焦煤)對(duì)含鎳廢料進(jìn)行還原熔煉反應(yīng)如下
硅質(zhì)還原劑(如硅鐵)對(duì)含鎳廢料進(jìn)行還原熔煉反應(yīng)如下
待還原熔煉反應(yīng)徹底后(控制渣中Ni含量低于0.2％)，打開渣口排棄初級(jí)鎳鐵渣后制得含鎳中間合金液，(4)氧化精煉在排棄初級(jí)鎳鐵渣后制得含鎳中間合金液的冶煉爐內(nèi)按如下重量配比添加原料，進(jìn)行氧化精煉反應(yīng)含鎳中間合金 1份，熔劑石灰 0.2∽3.5份，鐵礦石 0.01∽0.30份，按規(guī)定重量配比稱取物料添加入冶煉爐內(nèi)，吹入氧氣進(jìn)行氧化精煉脫除硅、釩和磷，控制氧化精煉溫度為1000∽1700℃、氧化精煉時(shí)間為1∽4小時(shí)，在冶煉爐內(nèi)進(jìn)行如下氧化精煉反應(yīng)
待氧化精煉反應(yīng)徹底后(以檢驗(yàn)磷的含量合符要求為準(zhǔn))，硅、磷和釩分別生成CaO·SiO2、CaO·P2O5和CaO·V2O5進(jìn)入爐渣，傾渣后即制得磷含量合格(低于0.02％)的精煉合格的鎳鐵合金液，(5)鎳鐵合金產(chǎn)品將氧化精煉制得的鎳鐵合金液進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后即制得磷含量合格(低于0.02％)的精煉的鎳鐵合金產(chǎn)品。
本發(fā)明是以石油化學(xué)工業(yè)排棄的含鎳廢催化劑，或含鎳廢脫硫劑，或?qū)⒑噺U催化劑和含鎳廢脫硫劑經(jīng)過化學(xué)濕法提取釩、鉬后排棄的高磷含釩鎳殘?jiān)榷挝廴疚餅楹囋?，在二元堿度CaO％/SiO2％約0.8∽1.8范圍內(nèi)，用焦炭或硅鐵作還原劑，經(jīng)還原熔煉脫除60∽70％的磷，制得含鎳中間合金，再在爐渣二元堿度CaO％/SiO2％約1.2∽3.5范圍內(nèi)，采用氧氣或氧氣一鐵礦石聯(lián)合氧化方式，可使含鎳中間合金中99％以上的磷、硅和98％以上的釩結(jié)合生成CaO·P2O5、CaO·SiO2和CaO·V2O5進(jìn)入爐渣，即可制得磷含量合格(低于0.02％)的精煉合格的鎳鐵合金產(chǎn)品，本發(fā)明提出的生產(chǎn)方法，解決了鎳鐵合金中高磷釩的脫出分離的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了從高磷含釩鎳廢料中短流程、低成本、產(chǎn)業(yè)化提取鎳的目的，拓寬了我國緊缺的鎳資源的礦源渠道，并可緩解石化部門長期存在、想解決又難以解決的廢渣污染的嚴(yán)峻問題。
本發(fā)明還有如下技術(shù)特征在還原熔煉的步驟中，可將排棄初級(jí)鎳鐵渣后制得的含鎳中間合金液進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后制得含鎳中間合金鑄塊，將含鎳中間合金鑄塊作為中間產(chǎn)品集中入庫，供下一步再將含鎳中間合金的中間產(chǎn)品集中進(jìn)行氧化精煉用，制取精煉合格的鎳鐵合金。
所說的冶煉爐是礦熱爐，或電弧爐，在礦熱爐或電弧爐內(nèi)均可進(jìn)行還原熔煉，在電弧爐內(nèi)進(jìn)行氧化精煉。


附圖是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一采用經(jīng)濕法提取釩、鉬后排棄的含鎳殘?jiān)鼮樵显谕慌_(tái)傾動(dòng)精煉電弧爐內(nèi)連續(xù)進(jìn)行還原熔煉和氧化精煉兩步冶煉為例，
它按以下的步驟進(jìn)行(1)廢料整備將經(jīng)過化學(xué)濕法提取釩、鉬后排棄的含鎳殘?jiān)M(jìn)行造團(tuán)，制成含鎳廢料壓塊，經(jīng)測(cè)定在含鎳廢料壓塊中含有氧化鎳5％、氧化亞鐵5％、三氧化鉬1％、五氧化二釩1.5％、五氧化二磷0.6％，(2)稱量混料按如下規(guī)定的原料重量配比含鎳廢料壓塊 5t，硅鐵(含Si為75％) 0.5t，石灰 1.6t，分別計(jì)量稱取物料混配成混合料，(3)還原熔煉將混配成的混合料加入傾動(dòng)精煉電弧爐內(nèi)，進(jìn)行還原熔煉反應(yīng)，控制還原熔煉溫度為1400℃、還原熔煉時(shí)間為2.5小時(shí)，還原劑硅鐵(主要成份為FeSi)對(duì)含鎳廢料壓塊進(jìn)行如下還原熔煉反應(yīng)
待還原熔煉反應(yīng)徹底、并控制渣中Ni的含量低于0.2％時(shí)，打開排渣口傾排初級(jí)鎳鐵棄渣，可脫除60∽70％的磷，制得含鎳中間合金液，(4)氧化精煉稱取精煉期用石灰0.9t、鐵礦石0.06t，在排棄初級(jí)鎳鐵棄渣后制得含鎳中間合金液的傾動(dòng)精煉電弧爐內(nèi)，加入精煉期物料，吹入氧氣進(jìn)行氧化精煉，控制氧化精煉溫度為1500℃時(shí)，可使?fàn)t內(nèi)具有良好的流動(dòng)性，氧化精煉時(shí)間1小時(shí)，在傾動(dòng)精煉電弧爐內(nèi)進(jìn)行如下氧化精煉反應(yīng)
待氧化精煉反應(yīng)徹底后，硅、磷和釩分別生成CaO·SiO2、CaO·P2O5和CaO·V2O5進(jìn)入爐渣，傾渣后即制得磷含量合格(低于0.02％)的精煉合格的鎳鐵合金液，(5)鎳鐵合金產(chǎn)品將氧化精煉制得的鎳鐵合金液注入鐵水包內(nèi)進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后即可制得磷含量低于0.02％的精煉合格的鎳鐵合金產(chǎn)品。
實(shí)施例二采用石油化學(xué)工業(yè)排棄的含鎳廢催化劑(或含鎳廢脫硫劑)為原料在不同冶煉爐內(nèi)分別進(jìn)行還原熔煉和氧化精煉為例，它依次按以下的步驟進(jìn)行(1)廢料整備對(duì)石油化學(xué)工業(yè)排棄的含鎳廢催化劑(或含鎳廢脫硫劑)進(jìn)行表面去油處理后制成含鎳廢料壓塊，(2)稱量混料按如下規(guī)定的原料配比(重量計(jì))含鎳廢料壓塊 100t，焦炭(固定碳含量折80％)5t，石灰 30t，分別計(jì)量稱取物料，通過加料機(jī)混配成冶煉混合料，(3)還原熔煉將混配成的混合料加入6000kVA埋弧礦熱爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉反應(yīng)，控制6000kVA埋弧礦熱內(nèi)還原熔煉溫度為1400℃、還原熔煉3小時(shí)，待還原熔煉反應(yīng)徹底后(控制渣中Ni含量低于0.15％)，打開渣鐵口傾倒入鐵水包內(nèi)，排渣后進(jìn)行澆鑄，即制得含鎳中間合金的中間產(chǎn)品鑄塊，集中入庫供下一步集中氧化精煉用，(4)氧化精煉稱取含鎳中間合金的中間產(chǎn)品鑄塊加入規(guī)格為2t的傾動(dòng)精煉電弧爐內(nèi)，按如下重量配比稱取原料含鎳中間合金2t，石灰2.8t，鐵礦石 0.1t，進(jìn)行氧化精煉反應(yīng)時(shí)，將原料加入傾動(dòng)精煉電弧爐內(nèi)，送電待爐料熔化后，控制氧化精煉溫度為1400℃時(shí)，吹入氧氣進(jìn)行氧化精煉時(shí)間2小時(shí)，待氧化精煉反應(yīng)徹底后，硅、磷和釩分別生成CaO·SiO2、CaO·P2O5和CaO·V2O5進(jìn)入爐渣，傾渣后即制得磷含量低于0.02％的精煉合格的鎳鐵合金液，(5)鎳鐵合金產(chǎn)品再將氧化精煉制得的鎳鐵合金液注入鐵水包內(nèi)進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后即可制得磷含量合格(低于0.02％)的精煉合格的鎳鐵合金產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法，它依次按以下步驟進(jìn)行(1)廢料整備整備含鎳廢料待用，(2)稱量混料按規(guī)定的原料重量配比，分別計(jì)量稱取物料混配成混合料，其特征在于在上述廢料整備的步驟中所說的含鎳廢料是含鎳廢催化劑，或含鎳廢脫硫劑，或?qū)⒑噺U催化劑和含鎳廢脫硫劑經(jīng)過濕法提取釩、鉬后排棄的含鎳殘?jiān)谏鲜龇Q量混料的步驟中所說的規(guī)定的原料重量配比為含鎳廢料 1份，還原劑焦炭或硅鐵0.01∽0.25份，熔劑石灰或硅石 0.10∽0.50份，(3)還原熔煉將混配成的混合料送入冶煉爐內(nèi)進(jìn)行還原熔煉反應(yīng)，控制還原熔煉溫度為1000∽1600℃、還原熔煉時(shí)間為0.5∽3小時(shí)，排棄初級(jí)鎳鐵渣后制得含鎳中間合金液，(4)氧化精煉在排棄初級(jí)鎳鐵渣后制得含鎳中間合金液的冶煉爐內(nèi)按如下重量配比稱取物料加入冶煉爐內(nèi)含鎳中間合金 1份，熔劑石灰 0.2∽3.5份，鐵礦石 0.01∽0.30份，吹入氧氣進(jìn)行氧化精煉，控制氧化精煉溫度為1000∽1700℃、氧化精煉時(shí)間為1∽4小時(shí)，傾渣后即制得精煉的鎳鐵合金液，(5)鎳鐵合金產(chǎn)品將氧化精煉制得的鎳鐵合金液進(jìn)行澆鑄，冷卻脫模后即制得精煉合格的鎳鐵合金產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于在還原熔煉步驟中所說的還原劑還可為硅鈣、工業(yè)硅、硅鋇、硅鋁合金和煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于在還原熔煉的步驟中，將排棄初級(jí)鎳鐵渣后制得含鎳中間合金液進(jìn)行澆鑄制成含鎳中間合金鑄塊作為中間產(chǎn)品集中入庫，供下一步進(jìn)行氧化精煉用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法，其特征在于所說的冶煉爐是礦熱爐，或電弧爐。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種火法提取鎳的生產(chǎn)方法，它是以石油化學(xué)工業(yè)排棄的廢催化劑、廢脫硫劑或經(jīng)濕法提取釩鉬后排棄的高磷含釩低鎳殘?jiān)榷挝廴疚餅殒囋弦睙捝a(chǎn)鎳鐵合金的技術(shù)，它按廢料整備、稱量混料、還原熔煉和氧化精煉的步驟進(jìn)行，在二元堿度CaO％/SiO
文檔編號(hào)C22C19/03GK1603439SQ20041008123
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者穆婷云, 唐華應(yīng), 鄭再春, 鄧小東, 楊君臣 申請(qǐng)人:四川川投峨眉鐵合金(集團(tuán))有限責(zé)任公司