一種液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法，所述方法包括下述步驟：將液態(tài)鎳渣和還原劑按預(yù)定的質(zhì)量比送入熔融還原爐；使液態(tài)鎳渣和還原劑在熔融還原爐內(nèi)反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行攪拌；在反應(yīng)結(jié)束后，生成含鎳鐵水和熔渣，其中，含鎳鐵水在熔融還原爐的下層，熔渣在含鎳鐵水的上層。所得的含鎳鐵水可以直接用于煉鋼，并且所得的熔渣可以用于生產(chǎn)建材。本發(fā)明的液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)、資源的綜合利用以及良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】一種液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及有色金屬?gòu)U渣綜合利用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種液態(tài)鎳渣熔融還原 生產(chǎn)含鎳鐵水的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鎳渣是鎳精礦在轉(zhuǎn)爐吹煉除鐵過程中排出的熔融棄渣，排出溫度為1200°C? 1300°C。所排出的熔融棄渣含有以重量計(jì)40%左右的鐵和0. 3%左右的鎳，是一種具有回 收價(jià)值的含鐵冶金資源。對(duì)于鎳渣資源的綜合利用，已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，工藝主要集中在 兩個(gè)方面：一是利用熔融鎳渣采用熔融還原的方法回收鐵，優(yōu)點(diǎn)是可以利用爐渣顯熱；二 是利用水淬鎳渣采用直接還原的方法回收鐵。
[0003] 俞景祿等用焦炭和SiC作為還原劑，配加一定量的石灰，在120KVA的電爐上進(jìn)行 了鎳渣冶煉試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)采用復(fù)合還原劑，爐渣的堿度為1. 1?1. 37,冶煉電流 為2500A，冶煉時(shí)間為25分鐘時(shí)，鎳渣中鐵的還原率可達(dá)95 %以上，銅、鈷、鎳的還原率也大 于90%。雖然鎳渣電爐冶煉金屬元素回收率高，但作為復(fù)合還原劑的焦炭和SiC成本高，而 且配加大量的石灰，渣量非常大，從而不具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。
[0004] 隋智通等根據(jù)我國(guó)復(fù)合礦中賦存多種有價(jià)元素的資源特性，提出了 "選擇性析出 技術(shù)"?；?選擇性析出技術(shù)"理論，通過對(duì)熔融銅渣的氧化處理，實(shí)現(xiàn)渣中鐵組分向磁鐵 礦相選擇性富集，并采用適當(dāng)?shù)目販卮胧┐龠M(jìn)磁鐵礦相晶粒長(zhǎng)大。經(jīng)過處理后，銅渣中磁鐵 礦的富集度從22%提高到85%以上，控制5°C /分鐘的降溫速率，磁鐵礦平均粒度可達(dá)到 80?95 μ m，從而為磁選分離磁鐵礦創(chuàng)造了條件。該方法存在的問題是，在實(shí)際生產(chǎn)中，鐵 的氧化處理難以控制，并且在磁選過程中鐵的回收率低。
[0005] 王華等結(jié)合人工成礦的思想和熔融還原煉鐵的機(jī)理，利用還原劑煤對(duì)銅渣高溫熔 融還原，實(shí)現(xiàn)銅渣中鐵的還原富集。在理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，得到固體還原劑熔 融還原銅渣中鐵的最佳工藝參數(shù)為：固體還原劑和水淬銅渣的破碎粒度為40目以下，向銅 渣中添加造渣劑CaO使熔池的三元堿度為1. 2,銅渣中添加固體還原劑的量以C/Fe比為 1. 33,向反應(yīng)體系中通入工業(yè)隊(duì)來保證熔池氣氛為惰性氣氛，保溫溫度為1500°C，保溫時(shí)間 為20分鐘。該方法存在的問題是冶煉渣量大、能耗高，經(jīng)濟(jì)效益差。
[0006] 倪文等進(jìn)行了鎳渣熔融還原煉鐵及熔渣制備微晶玻璃的研究，在鎳渣中配加一定 量的氧化鋁粉、生石灰、螢石、氧化鈉和焦炭，高溫熔融還原制得煉鋼生鐵，熔渣采用澆鑄工 藝制備二次熔渣微晶玻璃，所得微晶玻璃各項(xiàng)指標(biāo)符合建筑裝飾國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該工藝雖然在 實(shí)驗(yàn)室取得了較好的指標(biāo)，但鎳渣熔融還原工業(yè)化生產(chǎn)沒有合適的反應(yīng)器，液固反應(yīng)動(dòng)力 學(xué)條件差，而且會(huì)有嚴(yán)重的泡沫渣，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法，所述方法具 有工藝流程簡(jiǎn)單、鐵水質(zhì)量合格、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，此外，所述方法能夠解決鎳渣傳統(tǒng)利 用工藝的能源消耗大、工藝步驟繁雜、資源回收率低的問題，從而實(shí)現(xiàn)了液態(tài)鎳渣顯熱的高 效利用和鎳渣中的鐵、鎳金屬元素的綜合回收。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法，所述方法包括 下述步驟：將液態(tài)鎳渣和還原劑按預(yù)定的質(zhì)量比送入熔融還原爐；使液態(tài)鎳渣和還原劑在 熔融還原爐內(nèi)反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行攪拌；在反應(yīng)結(jié)束后，生成含鎳鐵水和熔渣，其中，含鎳鐵水在 熔融還原爐的下層，熔渣在含鎳鐵水的上層。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還原劑可以為電石，電石的粒度可以為5mm至200mm，電石 發(fā)氣量可以為250L/kg至305L/kg。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電石的質(zhì)量可以為液態(tài)鎳渣的質(zhì)量的15%至30%。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以采用電磁攪拌、氣體攪拌和機(jī)械攪拌的一種或幾種進(jìn) 行攪拌。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，液態(tài)鎳渣和還原劑在熔融還原爐內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間可以為20 分鐘至120分鐘。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所得的含鎳鐵水可以直接用于煉鋼，并且所得的熔渣可以 用于生產(chǎn)建材。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法具有下述優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明 的液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法不但充分利用了鎳渣物理熱，而且采用電石作為 還原劑進(jìn)行還原的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此不需要消耗其它能源進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能 生產(chǎn)；（2)本發(fā)明的液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法可以將鎳渣完全利用，而沒有 產(chǎn)生二次廢渣，反應(yīng)得到的含鎳鐵水可以用于不銹鋼生產(chǎn)，并且反應(yīng)得到的熔渣可以生產(chǎn) 建材，從而實(shí)現(xiàn)了資源的綜合利用；（3)本發(fā)明的液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法 具有工藝流程短、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 總體上講，本發(fā)明所提供的液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法主要包括下述 步驟：將液態(tài)鎳渣和還原劑按預(yù)定的質(zhì)量比送入熔融還原爐；使液態(tài)鎳渣和還原劑在熔融 還原爐內(nèi)反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行攪拌；在反應(yīng)結(jié)束后，生成含鎳鐵水和熔渣，其中，含鎳鐵水在熔融 還原爐的下層，熔渣在含鎳鐵水的上層。
[0016] 具體地講，還原劑可以為電石，電石的粒度可以為5mm至200mm。電石的粒度越 小，電石與鎳渣的接觸面積越大，越有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。電石發(fā)氣量可以為250L/kg至 305L/kg。電石發(fā)氣量越大，電石中CaC 2含量越高，所用的還原劑越少。
[0017] 在鎳渣中，鐵主要以鐵橄欖石（Fe2Si04)的形式存在，電石的主要成分是CaC 2，采 用電石作為還原劑還原鎳渣，不但還原反應(yīng)容易進(jìn)行，而且此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，從而無需額 外加熱和添加熔劑。還原反應(yīng)如下：
[0018] 3Fe2Si04+2CaC2+Ca0 = 6Fe+3CaSi03+4C0(g) ΔΗ = -480kJ
[0019] 此外，根據(jù)鎳漁中鐵橄欖石含量和電石中CaC2含量不同，電石的質(zhì)量可以為液態(tài) 鎳漁的質(zhì)量的15%至30%?？蛇x地，電石的質(zhì)量可以為液態(tài)鎳漁的質(zhì)量的15%至20%。
[0020] 另外，可以采用電磁攪拌、氣體攪拌和機(jī)械攪拌的一種或幾種進(jìn)行攪拌。
[0021] 另外，液態(tài)鎳渣和還原劑在熔融還原爐內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間可以為20分鐘至120分鐘。
【權(quán)利要求】
1. 一種液態(tài)鎳渣熔融還原生產(chǎn)含鎳鐵水的方法，其特征在于，所述方法包括下述步 驟： 將液態(tài)鎳渣和還原劑按預(yù)定的質(zhì)量比送入熔融還原爐； 使液態(tài)鎳渣和還原劑在熔融還原爐內(nèi)反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行攪拌； 在反應(yīng)結(jié)束后，生成含鎳鐵水和熔渣，其中，含鎳鐵水在熔融還原爐的下層，熔渣在含 鎳鐵水的上層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還原劑為電石，電石的粒度為5mm至 200mm，電石發(fā)氣量為250L/kg至305L/kg。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，電石的質(zhì)量為液態(tài)鎳渣的質(zhì)量的15%至 30%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用電磁攪拌、氣體攪拌和機(jī)械攪拌的一 種或幾種進(jìn)行攪拌。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，液態(tài)鎳渣和還原劑在熔融還原爐內(nèi)的反 應(yīng)時(shí)間為20分鐘至120分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所得的含鎳鐵水直接用于煉鋼，并且所得 的熔渣用于生產(chǎn)建材。
【文檔編號(hào)】C21B13/00GK104120209SQ201410367120
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】高建軍, 王 鋒, 郭玉華, 張俊, 齊淵洪, 嚴(yán)定鎏 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院, 鋼研晟華工程技術(shù)有限公司