本發(fā)明屬于冶金，更具體地說，涉及一種利用鈷冶煉廢渣提升球團(tuán)性能的方法及所得產(chǎn)品和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鈷精礦是濕法煉鈷的主要原料之一，在自然界中鈷精礦主要作為伴生礦產(chǎn)與鐵等其他礦產(chǎn)一道產(chǎn)出，因此濕法煉鈷流程中的一道重要提純工序是除鐵，該過程會(huì)產(chǎn)生一種大量含有氫氧化鐵、二氧化硅、硫酸鈣等物質(zhì)的固廢渣。目前鈷冶煉廢渣主要通過堆存或填埋等方式處理，這種方式不僅占用了寶貴的土地資源，還導(dǎo)致了有價(jià)值金屬的流失。更為嚴(yán)重的是，長(zhǎng)期堆存的鈷冶煉廢渣在自然環(huán)境中，如日照、風(fēng)蝕、雨水沖刷下，其內(nèi)部的有害物質(zhì)可能會(huì)溶解并滲透到土壤和河流中，引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。

2、為了更好地實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)，研究人員一直積極探索廢渣的再利用途徑。例如，通過提取廢渣中殘留的有價(jià)值金屬，實(shí)現(xiàn)資源的回收；或是將廢渣進(jìn)行固化處理后，用于建筑材料、路基填料、燒磚等方面的應(yīng)用。

3、經(jīng)檢索，關(guān)于鈷濕法冶煉廢渣的處理已有相關(guān)專利公開，如，中國(guó)專利公開號(hào)為cn111057837a，公布日為2020年1月26日，專利名稱為一種鈷濕法冶煉廢渣低溫焙燒處理方法，該專利通過低溫焙燒，經(jīng)水浸后壓濾得到浸出渣，控制溫度和ph等條件回收有價(jià)金屬鈷鎳銅，同時(shí)形成七水硫酸亞鐵副產(chǎn)品。該方法雖然在一定程度上可以減少?gòu)U渣堆存對(duì)環(huán)境的影響，但濕法提取有價(jià)元素過程工藝復(fù)雜，廢渣中有價(jià)元素含量很低，提取價(jià)值有限，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生新的廢水污染，也沒有對(duì)廢渣進(jìn)行全量化利用。

4、又如，中國(guó)專利公開號(hào)為cn111057837a，公布日為2020年4月24日，專利名稱為一種鈷冶煉廢渣基的燒結(jié)磚及其制備方法，通過將鈷冶煉廢渣、粉煤灰、添加劑混合、陳化后壓制成型，最后經(jīng)烘干后煅燒制得燒結(jié)磚成品。該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)廢渣的全量化利用，但對(duì)于廢渣中鐵等有價(jià)元素沒有實(shí)現(xiàn)資源化利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、1.要解決的問題

2、針對(duì)目前鈷冶煉廢渣堆存環(huán)境污染大、有效資源化利用難度大的問題，本發(fā)明提供了一種利用鈷冶煉廢渣提升球團(tuán)性能的方法，通過向球團(tuán)原料中添加鈷冶煉廢渣，通過利用球團(tuán)工藝實(shí)現(xiàn)鈷冶煉廢渣的資源化利用，不僅為鈷冶煉廢渣的消解提供了有效途徑，還能夠顯著提升制備所得球團(tuán)的綜合性能。

3、2.技術(shù)方案

4、為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

5、本發(fā)明提供了一種利用鈷冶煉廢渣提升冶金球團(tuán)性能的方法，通過將鈷冶煉行業(yè)產(chǎn)生的鈷冶煉廢渣與磁鐵礦、膨潤(rùn)土進(jìn)行混合均勻后，再通過造球工藝制成球團(tuán)礦產(chǎn)品，可以有效解決鈷冶煉廢渣難以資源化利用的問題，最終生產(chǎn)出生球落下和抗壓強(qiáng)度、焙燒球抗壓強(qiáng)度等性能指標(biāo)良好的球團(tuán)礦，也實(shí)現(xiàn)了鈷冶煉廢渣減容化、無(wú)害化、資源化處理。

6、具體的，上述方法包括以下步驟：

7、步驟一、鈷冶煉廢渣預(yù)處理；

8、將鈷冶煉廢渣烘干，然后破碎、研磨篩分得到鈷冶煉廢渣顆粒，配置濃度為一定濃度的mgcl2溶液作為媒晶劑，將鈷冶煉廢渣顆粒與mgcl2溶液混合，用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢璨⒄{(diào)節(jié)懸浮液ph；將配置好的鈷冶煉廢渣懸浮液倒入水熱反應(yīng)釜中，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中升溫，待升至設(shè)定反應(yīng)溫度反應(yīng)一定時(shí)間；待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后開釜取出產(chǎn)物，隨即對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行抽濾并干燥，破碎篩分得到改性鈷冶煉廢渣。

9、步驟二、將磁鐵礦粉、膨潤(rùn)土和改性鈷冶煉廢渣加水混勻并造球制成生球；

10、步驟三、對(duì)生球進(jìn)行干燥；

11、步驟四、對(duì)干燥后的生球進(jìn)行預(yù)熱、焙燒，得到的焙燒球團(tuán)產(chǎn)品。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，對(duì)鈷冶煉廢渣進(jìn)行烘干、研磨處理，確保鈷冶煉廢渣含水率低于1％，并制成粒徑小于0.074mm的鈷冶煉廢渣顆粒，其中烘干溫度為90～120℃，烘干時(shí)間為6～10h。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，步驟一中，鈷冶煉廢渣通過水熱法生成硫酸鈣晶須，通過對(duì)鈷冶煉廢渣進(jìn)行上述處理，將鈷渣中含有的硫酸鈣制備成硫酸鈣晶須，硫酸鈣晶須是親水性材料，晶須細(xì)長(zhǎng)，在球團(tuán)起到粘結(jié)效果，進(jìn)一步提升鈷冶煉廢渣對(duì)球團(tuán)性能的強(qiáng)化作用，可以保證摻混鈷冶煉廢渣與磁鐵礦粉充分結(jié)合。本發(fā)明的造球料主要選用磁鐵礦、鈷冶煉廢渣和膨潤(rùn)土，其中，磁鐵礦在焙燒時(shí)，由磁鐵礦氧化為赤鐵礦，在此過程中，由于晶型轉(zhuǎn)化，新生赤鐵礦具有較強(qiáng)的遷移能力，在高溫焙燒下，顆粒之間通過固相連結(jié)形成赤鐵礦晶橋，將顆粒連結(jié)起來(lái)，使球團(tuán)礦具有一定的強(qiáng)度。此強(qiáng)度的球團(tuán)礦可以滿足小型高爐使用，但是對(duì)于大型高爐場(chǎng)景下使用時(shí)，仍需要進(jìn)一步提升其強(qiáng)度。因此，本發(fā)明通過向球團(tuán)礦原料中創(chuàng)造性地添加改性鈷冶煉廢渣，不僅可以有效降低球團(tuán)氣孔面積整體比例，更為主要的是，添加了鈷冶煉廢渣后，可以使得球團(tuán)內(nèi)赤鐵礦晶粒尺寸變大，連結(jié)更密集，晶粒間孔洞明顯變小，更優(yōu)化的，向球團(tuán)原料中添加改性后的鈷冶煉廢渣以后可以使制成的球團(tuán)獲得更好的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，mgcl2溶液選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～3％的mgcl2溶液，鈷冶煉廢渣顆粒與mgcl2溶液固液比為1:15，通過添加ca(oh)2溶液調(diào)節(jié)ph為8～9。

15、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，制備硫酸鈣晶須時(shí)反應(yīng)溫度為120～150℃，反應(yīng)時(shí)間為1.5-3h。

16、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，制備的改性鈷冶煉廢渣粒度應(yīng)小于0.074mm。

17、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，步驟二中，磁鐵礦粉、膨潤(rùn)土及改性鈷冶煉廢渣按照如下質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行混合：磁鐵礦粉94～98份，膨潤(rùn)土1～4份，鈷冶煉廢渣1～2份。

18、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，所述鈷冶煉廢渣的添加量占總造球料質(zhì)量的1～2％，本發(fā)明通過對(duì)鈷冶煉廢渣的配比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效保證制成的生球中的硫含量，防止生球中硫含量過高，影響焙燒球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，步驟二中，所述磁鐵礦粉及膨潤(rùn)土在-0.074mm粒級(jí)的質(zhì)量百分比含量≥98％，控制在此范圍內(nèi)原料顆粒比表面積大，成球性能高。

20、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，步驟三中，采用鼓風(fēng)干燥對(duì)生球進(jìn)行干燥，具體干燥工藝為：風(fēng)溫280～320℃，鼓風(fēng)流速為0.4～0.8m/s，鼓風(fēng)時(shí)間為5～10min；

21、步驟四中，預(yù)熱工藝：預(yù)熱溫度為900～1000℃，預(yù)熱時(shí)間為15～25min；焙燒工藝：焙燒溫度為1240～1300℃，焙燒時(shí)間為15～30min。

22、作為本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選，所述的鈷冶煉廢渣采用濕法提鈷行業(yè)處理鈷礦過程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢物，其中使用fe(oh)3≥30％的鈷冶煉廢渣即可，具體的，本發(fā)明中使用的鈷冶煉廢渣，其烘干后的主要成分包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：sio2：25.16％，fe(oh)3：33.65％，cao：13.92％，mno：0.65％，al2o3：2.79％，mgo：2.91％，tio2：1.22％，p2o5：1.32％，s：5.08％，na：5.03％，cl：2.83，co：0.84％，其余為不可避免雜質(zhì)；

23、所述的磁鐵礦為國(guó)產(chǎn)精礦粉，其主要成分包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：tfe：64.77％，sio2：2.07％，cao：0.78％，mgo：0.72％，al2o3：1.09％，na：0.15％，其余為不可避免雜質(zhì)。

24、本發(fā)明還提供了采用上述方法制備所得到的焙燒球團(tuán)產(chǎn)品，其抗壓強(qiáng)度≥3000n/個(gè)。

25、本發(fā)明的上述焙燒球團(tuán)產(chǎn)品可有效用于大型高爐中使用，煉制鐵水。

26、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

27、(1)本發(fā)明通過將鈷冶煉行業(yè)產(chǎn)生的鈷冶煉廢渣添加到冶金球團(tuán)生產(chǎn)原料中制備球團(tuán)礦，較好地利用冶金球團(tuán)制備過程對(duì)鈷冶煉廢渣進(jìn)行有效消解，且添加鈷冶煉廢渣的球團(tuán)礦強(qiáng)度在3000～3600n之間，符合大型高爐冶煉要求。

28、(2)本發(fā)明通過添加鈷冶煉廢渣在球團(tuán)原料中制備球團(tuán)，既可以有效解決鈷冶煉廢渣的資源化利用問題，也可以進(jìn)一步回收鈷冶煉廢渣中鐵有價(jià)元素，同時(shí)廢渣中含有的co元素被還原成單質(zhì)進(jìn)入鐵水，co元素在鐵水的煉鋼工藝中屬于有益元素，留在鋼水中可以大大提升鋼材質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)了鈷冶煉廢渣資源化處理利用。

29、(3)本發(fā)明通過對(duì)添加的鈷冶煉廢渣采用水熱法進(jìn)行改性處理，將鈷渣中含有的硫酸鈣制備成硫酸鈣晶須，促使球團(tuán)起到粘結(jié)效果，進(jìn)一步提升鈷冶煉廢渣對(duì)球團(tuán)性能的強(qiáng)化作用，可以保證摻混鈷冶煉廢渣與磁鐵礦粉充分結(jié)合，從而使得制成的球團(tuán)獲得更好的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。