專利名稱：：一種環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種冶金生產(chǎn)設(shè)備，更具體地說，本實用新型涉及一種含鎳和/或鈷原料或廢料的回收生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)。背景技》鎳具有許多優(yōu)異的理化性質(zhì)，因而被應(yīng)用于許多領(lǐng)域和產(chǎn)品上例如因其良好的磁性而成為許多磁性材料的主要成分；鎳還具有良好的抗氧化性，在空氣中，鎳表面形成NiO薄膜，可阻止進一步氧化。實驗證明純度為99%的鎳，20年內(nèi)不會發(fā)生銹痕，鎳的抗腐蝕能力很強，尤其是對苛性堿的抗蝕能力強，在50%的沸騰苛性鈉溶液中鎳每年的腐蝕速度不超過25微米，因而鎳被大量用來制造各種類型的不銹鋼、軟磁合金和合金結(jié)構(gòu)鋼，鎳和鉻、銅、鋁、鈷等元素可組成耐熱合金、電工合金和耐蝕合金等。鎳鉻合金(如Ni-Cr20)有高的耐熱性和大的電阻，用它做的熱電體(電阻絲)，可用作電爐、電烙鐵、電熨斗等的電熱元件，可在110(TC下長期工作；鎳的強度和塑性也很好，可承受各種壓力加工。此外，鎳也越來越多用于化學(xué)電源領(lǐng)域，例如鎳一鎘、鎳一氫電池、鋰離子電池中；多孔的鎳片還是一種用途很廣的催化劑觸媒。由此可見，作為各種產(chǎn)品原料的金屬鎳的需求量也越來越大。尤其是近年來，隨著不銹鋼在民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，全球不銹鋼成為鎳的最大市場，使用量在30萬噸以上，占鎳的市場量的50%以上，導(dǎo)致鎳資源的全球性緊張，鎳價持續(xù)暴漲。傳統(tǒng)的不銹鋼生產(chǎn)系統(tǒng)是在鐵中加入純的鎳板，進行高溫熔煉、壓延加工而成，因此，隨著，鎳資源價格的暴漲，導(dǎo)致不銹鋼制造企業(yè)經(jīng)營艱難。開發(fā)低成本的鎳原料成為不銹鋼行業(yè)的出路之而現(xiàn)有的鎳生產(chǎn)技術(shù)，主要以鎳的礦石為原料，通過電解法生產(chǎn)通常是以含鎳電解鎳渣或硫鐵礦燒渣等作原料制成粗鎳陽極，經(jīng)溶解、凈化和陽極電解法在陰極獲得電解鎳，或者以上述原料制得氯化鎳、硫酸鎳溶液，經(jīng)不溶陽極電解法，使鎳電沉積在陰極上獲得電解鎳；然后將電解鎳從陰極上刮下形成鎳片。電解法制鎳片可以獲得純度很高的鎳片，但是，電解法制鎳生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗非常高，而且在電解過程中，鎳的硫酸鹽、鹽酸鹽揮發(fā)出酸霧，對生產(chǎn)環(huán)境和居住環(huán)境都會產(chǎn)生相當嚴重的污染。所以國家限制在人口密集、能源緊缺地區(qū)都不允許投資建設(shè)電解法制鎳的生產(chǎn)系統(tǒng)，以致現(xiàn)在只能在甘肅、四川、新疆等地廣人稀、經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)投資建設(shè)電解鎳片的工業(yè)設(shè)備。這樣就極大地限制了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且導(dǎo)致鎳片原料供應(yīng)的嚴重緊缺。同時，以礦石為主來生產(chǎn)鎳原料，導(dǎo)致原礦資源的過渡消耗，不符合節(jié)約型社會的資源循環(huán)模式。同樣地，隨著現(xiàn)代化進程的不斷深入，熔煉法生產(chǎn)的鈷產(chǎn)品得到越來越廣泛的應(yīng)用，例如磁性材料中的釤鈷合金、鎳鈷合金、由稀土元素/鈷和鎳元素組成的儲氫合金以及各種鈷合金鋼等材料…。在以熔煉方式制得鈷產(chǎn)品的過程中，必須使用金屬鈷片作為鈷添加劑；而且，鈷片還是一種用途很廣的催化劑觸媒。由此可見，金屬鈷片的需求量也越來越大。類似地，現(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)金屬鈷片的方法也是電解法。通常是以鎳電解鈷渣或黃鐵礦燒渣等作原料制成粗鈷陽極，經(jīng)溶解陽極電解法在陰極獲得電解鈷，或者以上述原料制成精制氯化鈷溶液，經(jīng)不溶陽極電解法鈷電沉積在陰極上獲得電解鈷。然后將電解鈷從陰極上刮下形成鈷片。電解法制鈷片可以獲得純度很高的鈷片，顯然，電解法制鈷的能耗也非常高，對環(huán)境的污染也相當嚴重。另一方面，隨著各種廢棄電器、廢棄工業(yè)或民用品增加，其中的鎳、鈷廢料也在增加，不但污染環(huán)境還造成資源浪費。因此，如能以鎳、鈷廢料為原料，采用非電解的環(huán)境友好方法生產(chǎn)低成本的鎳、鈷原料，將會是緩解鎳、鈷資源緊缺、創(chuàng)新鎳、鈷生產(chǎn)方式的重要途徑。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本實用新型的目的是要提供一種環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，該設(shè)備系統(tǒng)具有如下優(yōu)點以廢鎳、鈷為原料，采用節(jié)能減耗、環(huán)境友好的方法生產(chǎn)鎳/鈷/鐵合金，產(chǎn)品可替代純的鎳板、鈷片，為不銹鋼等合金行業(yè)提供低成本的鎳/鈷/鐵中間合金。為此，本實用新型的技術(shù)解決方案之一是一種環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其包括熔煉爐，熔煉爐包括分別設(shè)置在其之中上部、中下部的加料口、出渣口，含氧鼓風管口斜向進入熔煉爐中下部，所述熔煉爐的中部以上的空間為容渣空間，在所述熔煉爐下部設(shè)置有熔融液出口，所述熔煉爐的上部設(shè)有煙道，而所述生產(chǎn)系統(tǒng)還包括金屬快速冷卻器、冷卻集塵器和尾氣吸收塔，所述金屬快速冷卻器安裝在所述熔融液出口處下方，所述冷卻集塵器和尾氣吸收塔通過管道與所述煙道相連通。本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)，在大量豐富的化工、冶金生產(chǎn)實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上、眼光獨到地發(fā)現(xiàn)，提煉磷產(chǎn)品的熔爐排出的鐵磷廢渣中，由于磷的電負性強于鐵而使得磷處于還原態(tài)或零價態(tài)、而處于還原態(tài)或零價態(tài)的磷在適當高溫下卻又很容易被氧所氧化揮發(fā)而與金屬分離。本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)充分利用這一規(guī)律，采用提煉磷產(chǎn)品的熔爐排出的鐵磷廢渣中的磷為燃料，對含鈷鎳的廢/材料包括現(xiàn)代社會中廢棄的化學(xué)電源中的電芯材料進行高溫熔化，既充分利用了磷的燃料熱能、又實現(xiàn)了磷的分離；而且，在高溫狀態(tài)下，除了讓其中的鋅、鎘等揮發(fā)性金屬得以揮發(fā)，以便通過專門的收集系統(tǒng)收集外，本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)還利用在高溫狀態(tài)下鐵磷廢渣中鐵的較強還原性將廢料中的鎳鈷還原生成鎳鈷鐵合金相、或者鎳鐵合金相、或者鈷鐵合金相；然后可以通過添加含二氧化硅沙子為主的造渣劑，使得廢料中鈣鎂鋁等雜質(zhì)生成低比重的渣相，從而達到鈷鎳和雜質(zhì)金屬的高溫分離。本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)，綜合性地、巧妙地利用了上述一系列規(guī)律發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)了以廢鎳、鈷為原料、以節(jié)能減耗、環(huán)境友好的方式生產(chǎn)鎳/鈷/鐵合金的目的，制得的產(chǎn)品可替代純的鎳板、鈷片，為不銹鋼等合金行業(yè)提供低成本的鎳/鈷/鐵中間合金。本實用新型熔煉爐中的反應(yīng)具體如下總化學(xué)反應(yīng)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>由上述生產(chǎn)系統(tǒng)所依據(jù)的機理分析可見，本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)是一種創(chuàng)新的節(jié)能減排技術(shù)，對環(huán)境非常友好首先，本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)不用消耗電、煤、焦炭或者油、天然氣等燃料，而是通過熔煉爐中上部的加料口加入鐵磷渣、廢棄鎳鈷、造渣劑。而鐵磷渣，其中的磷作為燃料，為高溫過程提供熱源，鐵磷渣中的鐵同時可作為還原劑和合金劑，將氧化態(tài)的鈷或鎳還原成單質(zhì)的鈷或鎳，而且，鐵還作為合金劑，與鈷鎳在高溫下生產(chǎn)鈷鐵合金、或者鎳鈷鐵合金、或者鎳鐵合金相；造渣劑，使得廢料中鈣鎂鋁等雜質(zhì)生成低比重的渣相，從熔煉爐中下部出渣口逐步排出，而鈷鐵合金、或者鎳鈷鐵合金、或者鎳鐵合金相則從熔煉爐下部的熔融液出口排出，經(jīng)過金屬快速冷卻器冷卻定型，從而得到提純的鈷鎳鐵合金。本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)制得的鎳/鈷/鐵合金產(chǎn)品可替代純的鎳板、鈷片、作為不銹鋼等冶煉工業(yè)的鎳鈷鐵中間合金，而且成本較低。本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)既能充分利用原來冶金或磷產(chǎn)品工業(yè)中大量只能填埋處理的鐵磷渣作為原料、又能充分利用現(xiàn)代社會中大量廢棄、具有巨大潛在環(huán)境危害的化學(xué)電源的電芯材料，將二種大量存在的廢料轉(zhuǎn)化成為現(xiàn)代社會急需的原材料，本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)制得的含鎳鈷廢料，主要來自含鎳的鎳氫、鎳鎘廢舊電池、或者含鎳鈷的廢舊手機電池等，經(jīng)過初步分析表明本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)制得的工藝能將含鎳鈷廢料從含鎳量10%,或含鈷量10%，提純到鎳鈷含量大于60%以上。本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)的冷卻集塵器和尾氣吸收塔則將熔煉爐中引出氣體經(jīng)過冷卻、收塵回收含鎘、鋅粉末，再將經(jīng)過除塵的凈化氣體用溶液吸收回收氧化磷、氧化硫氣體。由此可見，本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)既能充分利用原來冶金或磷產(chǎn)品工業(yè)中大量不便回收處理的鐵磷渣作為原料、又能充分利用現(xiàn)代社會中大量廢棄、具有巨大潛在環(huán)境危害的化學(xué)電源的電芯材料，將二種大量存在的廢料轉(zhuǎn)化成為現(xiàn)代社會急需的原材料，經(jīng)過初步分析表明本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)制得的鎳/鈷/鐵合金產(chǎn)品可替代純的鎳板、作為不銹鋼冶煉工業(yè)的鎳鐵中間合金，具有成本較低的優(yōu)點。而且，本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)在處理過程中又充分減少有害排放、具有很高環(huán)保水平。本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)還包括如下具體改進為了更加完善熔煉爐的冶煉分離效率，所述容渣空間的體積和高度占熔煉爐總體積和高度的2/3。為了適應(yīng)廢棄原料提煉的需要、獲得的配比廣泛的合金產(chǎn)品，所述金屬快速冷卻器為金屬滾筒式冷卻器。為了使得低熔點金屬得到回收而不致污染，所述冷卻集塵器、尾氣吸收塔依序串聯(lián)在所述煙道出口之后。所述冷卻集塵器包括多塊冷卻折板、收集斗、粉料箱；所述收集斗在冷卻折板下方，而所述粉料箱在收集斗下方；所述冷卻折板內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻管路。為了有效回收酸性無機氧化物避免污染環(huán)境，所述尾氣吸收塔包括堿液循環(huán)系統(tǒng)、余氣排放口。為了提高酸性無機氧化物回收效率，所述堿液循環(huán)系統(tǒng)包括堿液結(jié)晶槽、堿液添加槽、循環(huán)泵，所述堿液結(jié)晶槽串連在所述尾氣吸收塔底部的塔液出口和所述循環(huán)泵入口之間，所述堿液添加槽的虹吸管連通在所述循環(huán)泵的出口管上，所述循環(huán)泵的出口管連接著所述尾氣吸收塔頂部的塔液入口。所述堿液結(jié)晶槽包括堿液冷卻器。所述堿液結(jié)晶槽的下部為過飽和鹽粒漏斗。為了提高環(huán)境友好程度、廢物回收效率、降低污染排放水平，在所述鹽粒漏斗下方設(shè)有螺旋輸送器；在所述余氣排放口之后依序連接著飛沫收集器、風機、煙囪。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。圖1為本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意框圖。具體實施方式如圖l，所示為本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意框圖。其包括熔煉爐IO，熔煉爐10包括分別設(shè)置在其之中上部、中下部的加料口ll、出渣口12，含氧鼓風管口13斜向進入熔煉爐中下部，所述熔煉爐10的中部以上的空間為容渣空間，所述容渣空間的體積和高度占熔煉爐總體積和高度的2/3。在所述熔煉爐下部設(shè)置有熔融液出口14，所述熔煉爐上部設(shè)有煙道15，而所述生產(chǎn)系統(tǒng)還包括帶有液體冷卻箱21的金屬滾筒式冷卻器20、冷卻集塵器30和尾氣吸收塔40,所述金屬滾筒式冷卻器20安裝在所述熔融液出口14處下方，所述冷卻集塵器30、尾氣吸收塔40通過管道依序串聯(lián)在所述煙道15出口之后。冷卻集塵器30將煙氣(虛線表示)中的金屬粉塵收集回用，尾氣吸收塔40用堿液將酸性尾氣生成鹽，濃縮提純后回用。各裝置具體結(jié)構(gòu)如下所述冷卻集塵器30包括多塊冷卻折板31、收集斗32、粉料箱33;所述收集斗32在冷卻折板31下方，而所述粉料箱33在收集斗32下方；所述冷卻折板31內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻管路(未予詳示)。所述尾氣吸收塔40包括堿液循環(huán)系統(tǒng)42、余氣排放口41。在所述余氣排放口41之后依序連接著飛沫收集器41A、風機41B、煙囪(未予詳示)，飛沫收集器41A收集的液沫積少成多送回堿液結(jié)晶槽42A、或堿液添加槽42B中。所述堿液循環(huán)系統(tǒng)42包括含氨的堿液結(jié)晶槽42A、堿液添加槽42B、循環(huán)泵42C，所述堿液結(jié)晶槽42A串連在所述尾氣吸收塔40底部的塔液出口43和所述循環(huán)泵42C入口之間，所述堿液添加槽42B的虹吸管L連通在所述循環(huán)泵42C的出口管上，所述循環(huán)泵42C的出口管連接著所述尾氣吸收塔40頂部的塔液入口44。所述堿液結(jié)晶槽42A包括堿液冷卻器42Al。所述堿液結(jié)晶槽42A的下部為過飽和鹽粒漏斗42A2。在所述鹽粒漏斗42A2下方設(shè)有螺旋輸送器42A3。得到銨的硫酸鹽和磷酸鹽，既可作為復(fù)合肥料，也可進一步分離提純。在如圖1的本實用新型環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)實施例中，可以進行如下生產(chǎn)步驟步驟A1):將含磷鐵原料、含鎳鈷廢/材料先行破碎，并按適當比例進行混合，得到粒度均勻的混合爐料后，再從熔煉爐中部加料口11加入。在該步驟A1)中，控制所述混合爐料中磷的比例為S;所述磷鐵原料中的磷和鐵主要是單質(zhì)態(tài)或者低價化合物狀態(tài)；所述含鎳鈷廢/材料是化合物狀態(tài)或者金屬態(tài)。A)在熔煉爐中，在通入含氧氣體條件下，將含磷鐵的原料與含鎳和/或鈷廢/材料或材料(以下簡稱為含鎳鈷廢/材料)混合熔煉得到混合熔融液，控制所述還原反應(yīng)的溫度在Tl范圍。使得原料中的磷燃燒供熱、原料中的鐵作為還原劑將氧化態(tài)的鎳鈷還原反應(yīng)為單質(zhì)態(tài)或低價態(tài)的鎳鈷；B)保持通入含氧氣體，控制還原反應(yīng)的溫度在T2范圍。在混合熔融液中加入以氧化硅為主成分的造渣劑，繼續(xù)原料中鐵的還原反應(yīng)，生成比重較小的爐渣和比重較大的鎳鈷鐵為主的鎳鈷鐵熔融液；在所述步驟A)、B)中，整個還原反應(yīng)過程延續(xù)U小時。C)停止通氧、停止還原反應(yīng)過程，將爐渣從熔煉爐中部排出，將鎳鈷鐵熔融液從熔煉爐下部導(dǎo)出；D)將鎳鈷鐵熔融液經(jīng)過勻速轉(zhuǎn)動的金屬滾筒進行急速冷卻，得到鎳/鈷/鐵合金。所述生產(chǎn)系統(tǒng)將所述熔煉爐上部引出氣體經(jīng)過除塵、冷卻回收含鎘、鋅粉末，再將經(jīng)過除塵、冷卻的凈化氣體用溶液吸收回收氧化磷、氧化硫氣體。本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)系列實施例生產(chǎn)過程的主要控制參數(shù)及制得的鎳/鈷/鐵中間合金產(chǎn)品詳見下表1:表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由上表可見本實用新型的生產(chǎn)系統(tǒng)能夠生產(chǎn)出接近市場所需的鎳鈷鐵合金，只須作進一步提煉或直接添加入冶煉爐中就能制得市售合金產(chǎn)品。權(quán)利要求1、一種環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其包括熔煉爐，熔煉爐包括分別設(shè)置在其之中上部、中下部的加料口、出渣口，含氧鼓風管口斜向進入熔煉爐中下部，所述熔煉爐的中部以上的空間為容渣空間，在所述熔煉爐下部設(shè)置有熔融液出口，所述熔煉爐的上部設(shè)有煙道，其特征在于所述生產(chǎn)系統(tǒng)還包括金屬快速冷卻器、冷卻集塵器和尾氣吸收塔，所述金屬快速冷卻器安裝在所述熔融液出口處下方，所述冷卻集塵器和尾氣吸收塔通過管道與所述煙道相連通。2、如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述容渣空間的體積和高度占熔煉爐總體積和高度的2/3。3、如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述金屬快速冷卻器為金屬滾筒式冷卻器。4、如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻集塵器、尾氣吸收塔依序串聯(lián)在所述煙道出口之后。5、如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻集塵器包括多塊冷卻折板、收集斗、粉料箱；所述收集斗在冷卻折板下方，而所述粉料箱在收集斗下方；所述冷卻折板內(nèi)設(shè)有循環(huán)冷卻管路。6、如權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述尾氣吸收塔包括堿液循環(huán)系統(tǒng)、余氣排放口。7、如權(quán)利要求6所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述堿液循環(huán)系統(tǒng)包括堿液結(jié)晶槽、堿液添加槽、循環(huán)泵，所述堿液結(jié)晶槽串連在所述尾氣吸收塔底部的塔液出口和所述循環(huán)泵入口之間，所述堿液添加槽的虹吸管連通在所述循環(huán)泵的出口管上，所述循環(huán)泵的出口管連接著所述尾氣吸收塔頂部的塔液入口。8、如權(quán)利要求7所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述堿液結(jié)晶槽包括堿液冷卻器。9、如權(quán)利要求7所述的環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述堿液結(jié)晶槽的下部為過飽和鹽粒漏斗。10、如權(quán)利要求9所述環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于在所述鹽粒漏斗下方設(shè)有螺旋輸送器；在所述余氣排放口之后依序連接著飛沫收集器、風機、煙囪。專利摘要本實用新型涉及一種環(huán)境友好的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)，其包括熔煉爐，熔煉爐包括分別設(shè)置在其之中上部、中下部的加料口、出渣口，含氧鼓風管口斜向進入熔煉爐中下部，熔煉爐的中部以上的空間為容渣空間，在熔煉爐下部設(shè)置有熔融液出口，熔煉爐的上部設(shè)有煙道，而生產(chǎn)系統(tǒng)還包括金屬快速冷卻器、冷卻集塵器和尾氣吸收塔，金屬快速冷卻器安裝在熔融液出口處下方，冷卻集塵器和尾氣吸收塔通過管道與煙道相連通。本實用新型的鎳/鈷/鐵合金生產(chǎn)系統(tǒng)以廢鎳、鈷為原料，采用節(jié)能減耗、環(huán)境友好的方法生產(chǎn)鎳/鈷/鐵合金，產(chǎn)品可替代純的鎳板、鈷片，為不銹鋼等合金行業(yè)提供低成本的鎳/鈷/鐵中間合金。文檔編號C22C33/00GK201102977SQ200720172470公開日2008年8月20日申請日期2007年10月19日優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日發(fā)明者袁文鵬,許開華申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司