一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法
2023-05-30 19:46:26
專利名稱：一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬冶煉棄渣的綜合利用技術，特別是鎳、銅、鈷冶煉棄渣的 綜合利用技術，尤其是涉及一種將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在高溫即1150°C --1300°C熱液狀態 下淨化除雜生產矽酸亞鐵產品的用鎳、銅、鈷冶煉棄渣的生產矽酸亞鐵的方法。
背景技術：
鎳、銅、鈷金屬是一種有色金屬，在國民經濟中有廣泛用途，特別是在鋼鐵、機電、 電力、電信、無機化工，新材料工業等有十分重要的用途。火法鎳、銅、鈷冶煉工業是有色冶 金工業的一個重要分支，是一種重要有色金屬原材料行業。鎳、銅、鈷冶煉過程中，爐料中的 SiO2, CaO, MgO, AL203> Fe3O4混合物一起進入電爐，在1150°C -1250°C高溫下形成液態爐渣。 爐渣是以鐵橄欖石為主的混合氧化物熔體，其主要成份為矽酸亞鐵，矽酸亞鐵的分子式是 FeSiO3 · 2Fe0 · SiO2。鎳、銅、鈷冶煉棄渣是火法鎳、銅、鈷冶煉生產中排放的一種固體廢渣。鎳、銅、鈷冶 煉棄渣冷卻後堆放佔用了大量土地和對環境造成嚴重汙染。目前，我國已積存的鎳、銅、鈷冶煉棄渣有1000萬噸左右，並仍以每年180萬噸左 右的速度遞增，造成資源的極大浪費和環境的嚴重汙染。鎳、銅、鈷冶煉棄渣中含有Ni、Cu、Fe、Co、S、CaO, MgO, SiO2等，利用鎳、銅、鈷冶煉
棄渣單純回收鐵金屬，國內外已有成熟的技術工藝借鑑，但是，到目前為止，這些技術工藝 在處理鎳、銅、鈷冶煉棄渣時，主要考慮單純回收鐵金屬，這些技術的共同特點是能耗過大， 二次汙染比較嚴重，綜合生產成本偏高，經濟效益和環保效益較差，沒有生存能力和可持續 發展能力，因此，這些方法沒有實用價值，至今未得到實際推廣使用。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種節能環保、低成本，能將鎳、銅、鈷 冶煉棄渣在熱液狀態下淨化除雜生產矽酸亞鐵產品的一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜 生產矽酸亞鐵的方法。本發明通過如下方法實現一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，其特徵在於，該處理 方法包括如下步驟a、將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態或直接取熔融狀態的鎳、銅、鈷渣；b、保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生反應生成 固體殘渣的氧氣或空氣；C、除去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可；其中在步驟b後還要保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，同時向鎳、銅、鈷渣中通入氯氣以便發生反應，氯氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣0. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時間為5-10 分鐘；
其中在步驟b中通入氧氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣0.4-1立方米，氧氣的通入時間 為5-10分鐘；其中在步驟b中通入空氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣2-5立方米，空氣的通入時間為 5-10分鐘；其中熔融狀態的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150°C -1300°C。本發明有如下效果1)工藝方法獨特本發明充分利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣排放時的顯熱先對熱渣進行電爐保溫加熱措施，使熱渣保持一定溫度，並具有良好流動性和化學活性；然後利用爐外 精煉技術，分批定量對熱渣進行淨化除雜處理，將高壓氧氣、高壓氯氣先後分別噴吹入熱渣 之中，使其與熱渣中的有害雜質如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、硫化物等進行充分反應，生成的 反應物比重較小而上浮，漂浮於熱渣上面而析出，從而將熱渣中的有害雜質如氧化鋁、氧化 鎂、氧化鈣、硫化物等降低到規定範圍內，得到較為純淨的合格熱渣；硫化鎳、銅、鈷鎳、銅、 鈷礦中氧化鐵變成矽酸亞鐵的反應原理如下FeS+3Fe304+5Si02 = 5 (2Fe0 · SiO2) +SO2 個鎳、銅、鈷棄渣冷凝時很難結晶，常成玻璃體，軟化溫度低，軟化溫度為 1150°C -1300°C。鎳、銅、鈷棄渣的高溫處理是節能降耗的關鍵技術，在高溫下除去雜質、制 成球塊狀矽酸亞鐵，都是有效利用了熱渣的顯熱，是最先進的節能技術。在這個熱渣處理過 程中，首先應用爐外精煉技術除去熱渣中的有害雜質如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、硫化物等 得到合格的矽酸亞鐵熔液。2)本發明採用先進、實用、可靠的冶金新技術，將嚴重汙染環境的鎳、銅、鈷棄渣變 廢為寶，最大限度的綜合利用了資源，不僅符合國家產業政策，而且節約能源，減少汙染，對 於節能減排，發展循環經濟具有重大現實意義。3)高效綜合利用了鎳、銅、鈷冶煉棄渣資源、節能環保、低成本本發明既能使雜 質和矽酸亞鐵有效分離，又能實現對鎳、銅、鈷冶煉棄渣中的氧化亞鐵和二氧化矽的全部回 收利用，同時生產出合格的矽酸亞鐵產品，從而高效綜合利用了鎳、銅、鈷冶煉棄渣資源。該 方法是一種節能環保、低成本，將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在熱液狀態下淨化除雜生產矽酸亞鐵 產品的鎳、銅、鈷冶煉棄渣綜合利用方法。4)本發明為鋼鐵工業、鐵合金工業開闢了一種新的鐵資源，具有巨大的經濟效益 和環保效益。5)產品用途廣泛本發明提供的方法生產出的矽酸亞鐵其次將其製成球塊狀矽 酸亞鐵；再利用融熔還原技術將球塊狀矽酸亞鐵電爐整體脫氧還原成矽金合金。這種矽酸 亞鐵球塊是一種冶金新產品，是一種冶金新材料，是生產鐵合金和鋼鐵的重要的新型原材 料，可以用於矽鐵合金的生產，既可以替代鋼屑、氧化鐵皮，還可以替代矽石，而且還是一種 熟料。使用時可以節能降耗，不僅可以大幅度降低矽鐵生產成本，而且可以減少二氧化碳的 排放，具有良好的循環經濟效益和社會環境效益。這種矽酸亞鐵還可以做為鉻鐵、錳鐵生產 時的新型原料，還可以做為煉鐵燒結爐料使用，如果按一定比例使用具有良好的循環經濟 效益和社會環境效益。因此這種矽酸亞鐵產品具有良好的市場前景。利用矽酸亞鐵生產的 這種矽鐵合金是煉鋼必需的原料之一，也是生產金屬鎂必用的原料之一，目前市場前景良 好。
6)回收率高採用本發明提供的方法處理鎳、銅、鈷冶煉棄渣，鐵金屬回收率達到 95%。鎳、銅、鈷回收率在93%，矽回收率92%。
具體實施例方式實施例一一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，該處理方 法包括如下步驟將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態，保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，其中 熔融狀態的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150°C -1300°C，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生反 應生成固體殘渣的氧氣，通入氧氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣0. 4-1立方米，氧氣的通入時間 為5-10分鐘，直至該固體殘渣不再生成為止，除去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的 4% -6%重金屬層的殘渣，即可得矽酸亞鐵，矽酸亞鐵的分子式為FeSi03 2Fe0 Si02。實施例二 一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，該處理方 法包括如下步驟將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態，保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，其中 熔融狀態的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150°C -1300同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生 反應生成固體殘渣的空氣，通入空氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣2-5立方米，空氣的通入時間 為5-10分鐘，直至該固體殘渣不再生成為止，除去上述固體殘渣除去底部佔渣總重量的 4% -6%重金屬層的殘渣，即可得矽酸亞鐵，矽酸亞鐵的分子式為FeSi03 2Fe0 Si02。實施例三一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，該處理方 法包括如下步驟將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態，保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，其中 熔融狀態的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150°C -1300°C，測定鎳、銅、鈷渣中鉀離子、鈉離子的 含量，當鉀離子的重量百分含量大於0. 05%，鈉離子的重量百分含量大於0. 05%時，向鎳、 銅、鈷渣中通入以便發生反應生成固體殘渣的氯氣，通入氯氣的量為氯氣的量為每噸鎳、 銅、鈷渣0. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時間為5-10分鐘，直至該固體殘渣不再生成為止，除 去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得矽酸亞鐵，矽酸 亞鐵的分子式為FeSi03 2Fe0 Si02。實施例四一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，該處理方 法包括如下步驟直接取溫度為1150°C -1300°C熔融狀態的鎳、銅、鈷渣，保溫使鎳、銅、鈷 渣保持熔融狀態，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生反應生成固體殘渣的氧氣，通入氧氣 的量為每噸鎳、銅、鈷渣0. 4-1立方米，氧氣的通入時間為5-10分鐘，直至該固體殘渣不再 生成為止，除去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得矽 酸亞鐵，矽酸亞鐵的分子式為FeSi03 2Fe0 Si02。實施例五一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，該處理方 法包括如下步驟直接取溫度為1150°C -1300°C熔融狀態的鎳、銅、鈷渣，保溫使鎳、銅、鈷 渣保持熔融狀態，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生反應生成固體殘渣的空氣，通入空氣 的量為每噸鎳、銅、鈷渣2-5立方米，空氣的通入時間為5-10分鐘，直至該固體殘渣不再生 成為止，除去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得矽酸 亞鐵，矽酸亞鐵的分子式為FeSi03 2Fe0 Si02。實施例六一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，該處理方 法包括如下步驟直接取溫度為1150°C -1300°C熔融狀態的鎳、銅、鈷渣，保溫使鎳、銅、鈷 渣保持熔融狀態，測定鎳、銅、鈷渣中鉀離子、鈉離子的含量，當鉀離子的重量百分含量大於0. 05%，鈉離子的重量百分含量大於0. 05%時，向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生反應生成固體殘渣的氯氣，通入氯氣的量為氯氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣0. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時間為5-10分鐘，直至該固體殘渣不再生成為止，除去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得矽酸亞鐵，矽酸亞鐵的分子式為FeSiO3 -2Fe0 *Si02。上述反應均在熱渣包中進行。在上述除去固體殘渣之前還需要震蕩熱渣包30-40分鐘，然後靜置8-12分鐘。上述氣體是使用石墨化碳素材料氣體導管伸入該熱渣包內以通氣。
權利要求
一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，其特徵在於，該處理方法包括如下步驟a、將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態或直接取熔融狀態的鎳、銅、鈷渣；b、保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生反應生成固體殘渣的氧氣或空氣；c、除去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的4％-6％重金屬層的殘渣即可。
2.如權利要求1所述的一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，其 特徵在於其中在步驟b後還要保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，同時向鎳、銅、鈷渣中通入氯氣 以便發生反應，氯氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣0. 1-0. 25立方米，氯氣的通入時間為5-10分鐘。
3.如權利要求1所述的一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，其 特徵在於其中在步驟b中通入氧氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣0. 4-1立方米，氧氣的通入時間為 5-10分鐘。
4.如權利要求1所述的一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，其 特徵在於其中在步驟b中通入空氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣2-5立方米，空氣的通入時間為5-10 分鐘。
5.如權利要求1至4中任意一項所述的一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸 亞鐵的方法，其特徵在於其中熔融狀態的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150°C -1300°C。
全文摘要
本發明涉及有色金屬冶煉棄渣的綜合利用技術，一種鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜的綜合利用技術，尤其是涉及一種將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在高溫熱液狀態下淨化除雜生產矽酸亞鐵產品的一種利用鎳、銅、鈷冶煉棄渣淨化除雜生產矽酸亞鐵的方法，該方法包括如下步驟a、將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態或直接取熔融狀態的鎳、銅、鈷渣；b、保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發生反應生成固體殘渣的氧氣或空氣；c、除去上述固體殘渣，除去底部佔渣總重量的4％-6％重金屬層的殘渣即可；本發明提供的方法節能環保、低成本，能將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在熱液狀態即1150℃-1300℃下淨化除雜生產矽酸亞鐵產品。
文檔編號C01B33/20GK101798091SQ20091011722
公開日2010年8月11日 申請日期2009年2月12日 優先權日2009年2月12日
發明者牛慶君 申請人:牛慶君