專利名稱：一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有色金屬冶煉棄渣的綜合利用技術(shù)，特別是鎳冶煉棄渣的綜合利 用技術(shù)，尤其是涉及一種將鎳冶煉棄渣在高溫即1150°C —130(TC熱液狀態(tài)下凈化除雜生 產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)品的用鎳冶煉棄渣的生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法。
背景技術(shù)：
鎳金屬是一種有色金屬，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有廣泛用途，特別特別是在鋼鐵工業(yè)、機(jī) 電、無(wú)機(jī)化工，新材料工業(yè)等有十分重要的用途?；鸱ㄦ囈睙捁I(yè)是有色冶金工業(yè)的一個(gè)重 要分支，是一種重要有色金屬原材料行業(yè)。鎳冶煉過(guò)程中，爐料中的Si02、 CaO、 MgO、 AL203、 F^(V混合物一起進(jìn)入電爐，在1150°C _12501:高溫下形成液態(tài)爐渣。爐渣是以鐵橄欖石為 主的混合氧化物熔體，其主要成份為硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式是FeSi03 2FeO Si02。
鎳冶煉棄渣是火法鎳冶煉生產(chǎn)中排放的一種固體廢渣。鎳冶煉棄渣冷卻后堆放占 用了大量土地和對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。 目前，我國(guó)已積存的鎳冶煉棄渣有1000萬(wàn)噸左右，并仍以每年180萬(wàn)噸左右的速 度遞增，造成資源的極大浪費(fèi)和環(huán)境的嚴(yán)重污染。 鎳冶煉棄渣中含有Ni、 Cu、 Fe、 Co、 S、 CaO、MgO、 Si02等，利用鎳冶煉棄渣單純回收 鐵金屬，國(guó)內(nèi)外已有成熟的技術(shù)工藝借鑒，但是，到目前為止，這些技術(shù)工藝在處理鎳冶煉 棄渣時(shí)，主要考慮單純回收鐵金屬，這些技術(shù)的共同特點(diǎn)是能耗過(guò)大，二次污染比較嚴(yán)重， 綜合生產(chǎn)成本偏高，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益較差，沒(méi)有生存能力和可持續(xù)發(fā)展能力，因此，這 些方法沒(méi)有實(shí)用價(jià)值，至今未得到實(shí)際推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種節(jié)能環(huán)保、低成本，能將鎳冶煉棄 渣在熱液狀態(tài)下凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)品的一種用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵 的方法。
本發(fā)明通過(guò)如下方法實(shí)現(xiàn) —種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，其特征在于，該處理方法包 括如下步驟 a、將鎳渣加熱至熔融狀態(tài)或直接取熔融狀態(tài)的鎳渣； b、保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，同時(shí)向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)难?氣或空氣；"除去上述固體殘?jiān)サ撞空荚傊亓康?% _6%重金屬層的殘?jiān)纯桑?其中在步驟b后還要保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，同時(shí)向鎳渣中通入氯氣以便發(fā)生
反應(yīng)，氯氣的量為每噸鎳渣0. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時(shí)間為5-10分鐘； 其中在步驟b中通入氧氣的量為每噸鎳渣0.4-1立方米，氧氣的通入時(shí)間為5-10
分鐘；
其中在步驟b中通入空氣的量為每噸鎳渣2-5立方米，空氣的通入時(shí)間為5-10分 鐘； 其中熔融狀態(tài)的鎳渣是指溫度在1150°C -1300°C。
本發(fā)明有如下效果 1)工藝方法獨(dú)特本發(fā)明充分利用鎳冶煉棄渣排放時(shí)的顯熱先對(duì)熱渣進(jìn)行電爐
保溫加熱措施，使熱渣保持一定溫度，并具有良好流動(dòng)性和化學(xué)活性；然后利用爐外精煉技
術(shù)，分批定量對(duì)熱渣進(jìn)行凈化除雜處理，將高壓氧氣、高壓氯氣先后分別噴吹入熱渣之中， 使其與熱渣中的有害雜質(zhì)如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、硫化物等進(jìn)行充分反應(yīng)，生成的反應(yīng)
物比重較小而上浮，漂浮于熱渣上面而析出，從而將熱渣中的有害雜質(zhì)如氧化鋁、氧化鎂、 氧化鈣、硫化物等降低到規(guī)定范圍內(nèi)，得到較為純凈的合格熱渣；硫化鎳鎳礦中氧化鐵變成 硅酸亞鐵的反應(yīng)原理如下FeS+3Fe304+5Si02 = 5 (2Fe0 Si02)+S02個(gè) 鎳棄渣冷凝時(shí)很難結(jié)晶，常成玻璃體，軟化溫度低，軟化溫度1150°C -1300°C 。鎳 棄渣的高溫處理是節(jié)能降耗的關(guān)鍵技術(shù)，在高溫下除去雜質(zhì)、制成球塊狀硅酸亞鐵，都是有 效利用了熱渣的顯熱，是最先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)。在這個(gè)熱渣處理過(guò)程中，首先應(yīng)用爐外精煉技 術(shù)除去熱渣中的有害雜質(zhì)如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、硫化物等得到合格的硅酸亞鐵熔液。
2)本發(fā)明采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的冶金新技術(shù)，將嚴(yán)重污染環(huán)境的鎳棄渣變廢為 寶，最大限度的綜合利用了資源，不僅符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，而且節(jié)約能源，減少污染，對(duì)于節(jié) 能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。 3)高效綜合利用了鎳冶煉棄渣資源、節(jié)能環(huán)保、低成本本發(fā)明既能使雜質(zhì)和硅 酸亞鐵有效分離，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳冶煉棄渣中的氧化亞鐵和二氧化硅的全部回收利用，同時(shí) 生產(chǎn)出合格的硅酸亞鐵產(chǎn)品，從而高效綜合利用了鎳冶煉棄渣資源。該方法是一種節(jié)能環(huán) 保、低成本，將鎳冶煉棄渣在熱液狀態(tài)下凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)品的鎳冶煉棄渣綜合利 用方法。 4)本發(fā)明為鋼鐵工業(yè)、鐵合金工業(yè)開(kāi)辟了一種新的鐵資源，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益 和環(huán)保效益。 5)產(chǎn)品用途廣泛本發(fā)明提供的方法生產(chǎn)出的硅酸亞鐵其次將其制成球塊狀硅 酸亞鐵；再利用融熔還原技術(shù)將球塊狀硅酸亞鐵電爐整體脫氧還原成硅金合金。這種硅酸 亞鐵球塊是一種冶金新產(chǎn)品，是一種冶金新材料，是生產(chǎn)鐵合金和鋼鐵的重要的新型原材 料，可以用于硅鐵合金的生產(chǎn)，既可以替代鋼屑、氧化鐵皮，還可以替代硅石，而且還是一種 熟料。使用時(shí)可以節(jié)能降耗，不僅可以大幅度降低硅鐵生產(chǎn)成本，而且可以減少二氧化碳的 排放，具有良好的循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益。這種硅酸亞鐵還可以做為鉻鐵、錳鐵生產(chǎn) 時(shí)的新型原料，還可以做為煉鐵燒結(jié)爐料使用，如果按一定比例使用具有良好的循環(huán)經(jīng)濟(jì) 效益和社會(huì)環(huán)境效益。因此這種硅酸亞鐵產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)前景。利用硅酸亞鐵生產(chǎn)的 這種硅鐵合金是煉鋼必需的原料之一，也是生產(chǎn)金屬鎂必用的原料之一，目前市場(chǎng)前景良 好。 6)回收率高采用本發(fā)明提供的方法處理鎳冶煉棄渣，鐵金屬回收率達(dá)到95%。 鎳、銅、鈷回收率在93%，硅回收率92%。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一 一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟將鎳渣加熱至熔融狀態(tài)，保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，其中熔融狀態(tài)的鎳渣是指溫 度在1150°C -1300°C，同時(shí)向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)难鯕?，通入氧氣?量為每噸鎳渣0. 4-1立方米，氧氣的通入時(shí)間為5-10分鐘，直至該固體殘?jiān)辉偕蔀橹梗?除去上述固體殘?jiān)?，除去底部占渣總重量?% _6%重金屬層的殘?jiān)?，即可得硅酸亞鐵，硅 酸亞鐵的分子式為FeSi03 2Fe0 Si02。 實(shí)施例二 一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟將鎳渣加熱至熔融狀態(tài)，保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，其中熔融狀態(tài)的鎳渣是指溫 度在1150°C -1300°C，同時(shí)向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)目諝?，通入空氣?量為每噸鎳渣2-5立方米，空氣的通入時(shí)間為5-10分鐘，直至該固體殘?jiān)辉偕蔀橹?，?去上述固體殘?jiān)サ撞空荚傊亓康?% _6%重金屬層的殘?jiān)?，即可得硅酸亞鐵，硅酸 亞鐵的分子式為FeSi03 2FeO Si02。 實(shí)施例三一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟將鎳渣加熱至熔融狀態(tài)，保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，其中熔融狀態(tài)的鎳渣是指 溫度在1150°C _13001:，測(cè)定鎳渣中鉀離子、鈉離子的含量，當(dāng)鉀離子的重量百分含量大于 0. 05%，鈉離子的重量百分含量大于0. 05%時(shí)，向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)?的氯氣，通入氯氣的量為氯氣的量為每噸鎳渣O. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時(shí)間為5-10分 鐘，直至該固體殘?jiān)辉偕蔀橹梗ド鲜龉腆w殘?jiān)?，除去底部占渣總重量?% -6%重 金屬層的殘?jiān)?，即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為FeSi03 2FeO Si02。
實(shí)施例四一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟直接取溫度為1150°C -1300°〇熔融狀態(tài)的鎳渣，保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，同 時(shí)向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)难鯕猓ㄈ胙鯕獾牧繛槊繃嶆囋麿. 4-1立 方米，氧氣的通入時(shí)間為5-10分鐘，直至該固體殘?jiān)辉偕蔀橹?，除去上述固體殘?jiān)?除去底部占渣總重量的4% _6%重金屬層的殘?jiān)?，即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為 FeSi03 2FeO Si02。 實(shí)施例五一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，該處理方法包 括如下步驟直接取溫度為1150°C _13001:熔融狀態(tài)的鎳渣，保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)， 同時(shí)向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)目諝?，通入空氣的量為每噸鎳?-5立 方米，空氣的通入時(shí)間為5-10分鐘，直至該固體殘?jiān)辉偕蔀橹?，除去上述固體殘?jiān)?除去底部占渣總重量的4% _6%重金屬層的殘?jiān)?，即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為 FeSi03 2FeO Si02。 實(shí)施例六一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟直接取溫度為1150°C _13001:熔融狀態(tài)的鎳渣，保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，測(cè)定 鎳渣中鐘離子、鈉離子的含量，當(dāng)鉀離子的重量百分含量大于0. 05%，鈉離子的重量百分含 量大于0. 05%時(shí)，向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)穆葰?，通入氯氣的量為氯?的量為每噸鎳渣O. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時(shí)間為5-10分鐘，直至該固體殘?jiān)辉偕?為止，除去上述固體殘?jiān)?，除去底部占渣總重量?% _6%重金屬層的殘?jiān)?，即可得硅酸?鐵，硅酸亞鐵的分子式為FeSi03 2FeO Si02。
5
上述反應(yīng)均在熱渣包中進(jìn)行。 在上述除去固體殘?jiān)斑€需要震蕩熱渣包30-40分鐘，然后靜置8-12分鐘。
上述氣體是使用石墨化碳素材料氣體導(dǎo)管伸入該熱渣包內(nèi)以通氣。
權(quán)利要求
一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，其特征在于，該處理方法包括如下步驟a、將鎳渣加熱至熔融狀態(tài)或直接取熔融狀態(tài)的鎳渣；b、保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，同時(shí)向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)难鯕饣蚩諝猓籧、除去上述固體殘?jiān)サ撞空荚傊亓康?％-6％重金屬層的殘?jiān)纯伞?br> 2. 如權(quán)利要求1所述的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，其特征在于其中在步驟b后還要保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，同時(shí)向鎳渣中通入氯氣以便發(fā)生反 應(yīng)，氯氣的量為每噸鎳渣O. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時(shí)間為5-10分鐘。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，其特征在于其中在步驟b中通入氧氣的量為每噸鎳渣O. 4-1立方米，氧氣的通入時(shí)間為5-10分鐘。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，其特征在于其中在步驟b中通入空氣的量為每噸鎳渣2-5立方米，空氣的通入時(shí)間為5-10分鐘。
5. 如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的 方法，其特征在于其中熔融狀態(tài)的鎳渣是指溫度在1150°C -1300°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及有色金屬冶煉棄渣的綜合利用技術(shù)，一種鎳冶煉棄渣凈化除雜的綜合利用技術(shù)，尤其是涉及一種將鎳冶煉棄渣在高溫?zé)嵋籂顟B(tài)下凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)品的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法，該方法包括如下步驟a、將鎳渣加熱至熔融狀態(tài)或直接取熔融狀態(tài)的鎳渣；b、保溫使鎳渣保持熔融狀態(tài)，同時(shí)向鎳渣中通入以便發(fā)生反應(yīng)生成固體殘?jiān)难鯕饣蚩諝?；c、除去上述固體殘?jiān)?，除去底部占渣總重量?％-6％重金屬層的殘?jiān)纯?；本發(fā)明提供的方法節(jié)能環(huán)保、低成本，能將鎳冶煉棄渣在熱液狀態(tài)即1150℃-1300℃下凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C01B33/20GK101704530SQ20091011722
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者牛慶君, 王振峰 申請(qǐng)人:牛慶君