利用含鎢鉬鎳廢料制備鎳鐵合金和鎢鉬鐵合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體金屬廢物回收利用與金屬冶煉領(lǐng)域，更具體地講，是涉及一種利用含鎢鑰鎳廢料制備鎳鐵合金和鎢鑰鐵合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國鎢、鑰資源相對(duì)豐富，目前已經(jīng)探明的儲(chǔ)量分別位居世界的第一位和第二位，年產(chǎn)量分別為7萬噸和10萬噸(以鑰金屬計(jì)算)，與之相比，我國的鎳資源儲(chǔ)量貧瘠，并且品味較低，開采冶煉成本較高。上述的三種金屬在鋼鐵冶煉過程中有著十分重要的作用，隨著鋼鐵產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，不銹鋼，高速工具鋼和模具鋼等特種鋼在目前的生產(chǎn)生活中扮演著越來越重要的作用。鎢、鑰、鎳等金屬元素的需求量也越來越大，作為不可再生資源的消耗速度越來越快，因此需要重點(diǎn)開發(fā)新技術(shù)綜合回收含鎢鑰鎳廢料中的金屬資源，二次運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中，在節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，創(chuàng)造良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，屬于國家支持倡導(dǎo)的低碳、環(huán)保、節(jié)能、廢物回收利用的工程，具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]眾多試驗(yàn)表明，采用鋁熱法還原工藝冶煉鎢鑰鐵合金在理論上和實(shí)踐上皆是可行的，但是例如鋼鐵研究總院趙錫群等做的關(guān)于鋁熱法還原工藝冶煉鎢鑰鐵合金的實(shí)驗(yàn)都是采用的品味較高的鎢、鑰礦物。
[0004]結(jié)合現(xiàn)在的生產(chǎn)現(xiàn)狀和現(xiàn)有技術(shù)，在鋼鐵冶煉工業(yè)中有必要開發(fā)一種能提高回收率、安全環(huán)保且經(jīng)濟(jì)效益良好的新工藝，綜合處理鎢、鑰冶金化等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低品位含鎢鑰鎳廢料，回收其中的鎢、鑰、鎳金屬資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明主要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出利用含鎢鑰鎳廢料制備鎳鐵合金和鎢鑰鐵合金的方法，創(chuàng)造性地將濕法冶金(加堿焙燒-水浸法)和火法冶金(鋁硅熱法還原工藝)相結(jié)合。得到的鎳鐵合金和鎢鑰鐵合金產(chǎn)品是鋼鐵冶煉中重要的合金元素添加劑；提供的利用鋁硅熱法還原工藝制備鎢鑰鐵合金的工業(yè)方法，過程簡(jiǎn)單、流程短、回收率高，有效地降低了鎢鑰鐵合金的生產(chǎn)成本；在制備鎢鑰鐵合金的同事回收了我國稀缺的鎳元素，利用高溫還原工藝制成鎳鈦合金產(chǎn)品，提升了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，本發(fā)明使廢料中的鎢、鑰、鎳等金屬資源得到充分利用，并且同時(shí)防止了環(huán)境污染，屬國家倡導(dǎo)的低碳、節(jié)能、環(huán)保、廢物回收利用工程。
[0006]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:利用含鎢鑰鎳廢料制備鎳鐵合金和鎢鑰鐵合金的方法，作為原料的廢料中鎢、鑰、鎳元素含量(.wt % )為:10.0?20.0% W、5.0?10.0% Mo, 5.0?15.0% Ni，所述方法的工藝步驟具體表述如下:
[0007](I)利用濕法冶金工藝原理，對(duì)含鎢鑰鎳廢料破碎球磨，加入無水碳酸鈉經(jīng)混合均勻、高溫焙燒、熱水浸出等工藝分離鎢鑰金屬元素，得到含鎳浸出渣和含鎢、鑰浸出液；
[0008](2)對(duì)含鎳浸出渣烘干粉碎，加入硅鐵和鋼渣，在電弧爐中高溫還原、除渣、精煉、冷卻、精整，制備鎳鐵合金產(chǎn)品；
[0009](3)對(duì)含鎢、鑰浸出液結(jié)合強(qiáng)酸制弱酸原理及鋁硅熱法還原工藝，經(jīng)過硫酸沉淀、沉淀物焙燒除雜、粉粹、配料、混合烘干、點(diǎn)火熔煉、合金精煉、冷卻、精整除渣等工藝過程，制備鶴鑰鐵合金廣品。
[0010]根據(jù)以上步驟得到的鎳鐵合金產(chǎn)品的主體元素組成及含量(.)為:20.0%?45.0 % Ni，余量為鐵；其不可避免地會(huì)混有部分雜質(zhì)，主要雜質(zhì)元素組成及含量(.wt % )為:C 彡 0.03 %、Si 彡 0.2 %、P 彡 0.03 %、S 彡 0.03 %、Cu 彡 0.2 %、Cr 彡 0.1 %、其他< 0.H
[0011]根據(jù)前述步驟得到的鎢鑰鐵合金主體元素組成及含量(.wt%)為:20.0%?35.0% W、10.0?18.0% Mo，余量為鐵；同樣不可避免地會(huì)摻有雜質(zhì)，其主要雜質(zhì)元素組成及含量(.wt% )要求:A1 彡 1.0%、Si 彡 1.0%、S 彡 0.1%、C 彡 0.1%、P 彡 0.05%、Cu ( 0.25%。
[0012]進(jìn)一步地，所述工藝步驟(I)中對(duì)含鎢鑰鎳廢料使用破碎機(jī)破碎，高能球磨機(jī)球磨至顆粒粒度140?200目；所用無水碳酸鈉純度要求> 99.8%，含鎢鑰鎳廢渣與無水碳酸鈉質(zhì)量比100:10?30 ;所述工藝步驟(I)中焙燒溫度范圍為600?1200°C，焙燒時(shí)間I?2h ;熱水浸出溫度60?90°C，浸出時(shí)間I?4h，PH值調(diào)節(jié)為7.5?9。
[0013]并且，所述工藝步驟(2)中對(duì)含鎳浸出渣用粉碎機(jī)粉碎至顆粒粒度為80?150目；加入的硅鐵含硅量為50%，硅鐵按照質(zhì)量百分比4%加入，粒度< 0.5mm ;所述工藝步驟
(2)中高溫還原溫度1400?1650°C，還原時(shí)間I?3h ;還原產(chǎn)物經(jīng)精煉除去渣料中殘余的S、P、Al、Si等雜質(zhì)。
[0014]再進(jìn)一步地，所述工藝步驟(3)中對(duì)含鎢、鑰浸出液加入的工業(yè)用硫酸濃度為:30?50%，PH值調(diào)節(jié)為L 5?3 ;
[0015]所述工藝步驟(3)中對(duì)沉淀物焙燒除雜溫度400?600°C，時(shí)間I?2h，焙燒后含鎢、鑰渣料中的雜質(zhì)含量要求SS 0.1%、P彡0.1% ；
[0016]所述工藝步驟(3)中以10Kg的焙燒除雜并粉碎后粉末計(jì)算，鋁硅熱法還原工藝階段使用的爐料輔料組分和質(zhì)量分別為:硅鐵粉20?40Kg，鋁粒14?21Kg，鋼屑40?150Kg,生石灰4?1Kg0
[0017]所述工藝步驟(3)中對(duì)焙燒除雜后渣料用粉碎機(jī)粉碎至顆粒粒度為80?120目；向粉粹后粉末中加入硅鐵、鋁粒、鋼屑和生石灰等爐料輔料，充分混合均勻，選擇的硅鐵要求含硅量50%，P彡0.05%, S彡0.05%，粒度彡0.5mm ;鋁粒要求Al彡97%, Cu彡c粒度0.5?3.0_ ;鋼屑要求Fe彡98%粒度3?5_ ;生石灰要求CaO彡95%,P彡0.05%,S彡0.05%，粒度彡0.2_。
[0018]所述工藝步驟(3)中將前一步工藝得到的混合爐料置于鋁熱法熔煉爐中，升溫至1450?1600°C保溫10?30min，進(jìn)行鋁硅熱法還原熔煉；采用上部點(diǎn)火法，點(diǎn)火劑為高氯酸鉀和鎂粉。
[0019]本發(fā)明采用的進(jìn)一步的技術(shù)方案為:所述工藝步驟(3)中發(fā)熱劑為硝石，要求含Na2CO3彡99%，每批料配加I?3Kg ;合金精煉后鎮(zhèn)靜30min，再經(jīng)過精整除去合金中的夾渣，得到符合要求的鎢鑰鐵合金產(chǎn)品。
[0020]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:[0021 ] 1、該工藝流程簡(jiǎn)單、易操作、不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染
[0022]本發(fā)明專利采用了濕法冶金(加堿焙燒-水浸法)和火法冶金(鋁硅熱法還原工藝)相結(jié)合的方法，制備流程簡(jiǎn)單，各個(gè)環(huán)節(jié)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作；相對(duì)于現(xiàn)有的酸堿浸出等濕法冶金工藝，該工藝過程不會(huì)產(chǎn)生廢水污染，對(duì)廢氣進(jìn)行除塵處理后可達(dá)到排放要求，熔渣可作為副產(chǎn)品制備建筑材料，即實(shí)現(xiàn)全工藝鏈的無害化生產(chǎn)，屬國家倡導(dǎo)的低碳、節(jié)能、環(huán)保、廢物回收利用工程。
[0023]2、實(shí)現(xiàn)資源的回收與二次利用，提高經(jīng)濟(jì)效益，避免了資源浪費(fèi)
[0024]本發(fā)明專利以鎢、鑰冶金化等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鎢鑰鎳廢料為原料，原料簡(jiǎn)單易得，實(shí)現(xiàn)了鎢、鑰、鎳等金屬資源的綜合回收并得到二次利用，將污染環(huán)境的固體廢料資源化，不僅避免了資源浪費(fèi)，而且提高社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0025]3、方法創(chuàng)新，金屬元素回收率高，產(chǎn)品性能提升
[0026]本發(fā)明專利創(chuàng)新性地結(jié)合了濕法冶金和火法冶金工藝，有效的將鎢鑰元素與鎳元素分離，提高了合金元素的回收率；另外，采用低品位含鎢鑰鎳廢料作為原料，得到的鎢鑰鐵合金熔點(diǎn)較低，作為合金元素添加劑在鋼鐵冶煉中更有利于冶煉，冶煉時(shí)間短、耗能少、不易發(fā)生偏析現(xiàn)象。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0028]實(shí)施例1
[0029]取10Kg所述含鎢鑰鎳廢料，其所含有的鎢、鑰、鎳元素的質(zhì)量百分含量為:鎢?
11.2%，鑰?6.2%，鎳?6.7%c
[0030]將含鎢鑰鎳廢料在100°C?200°C烘干脫水，破碎至140?200目，加入15Kg純度彡99.8%的無水碳酸鈉，在1000°C焙燒2h，用90°C的熱水浸出2h。
[0031]對(duì)含鎳浸出渣烘干粉碎80?150目，加入硅鐵，在電弧爐中1500°C下高溫還原2h ;還原產(chǎn)物經(jīng)除渣、精煉、冷卻、精整得到鎳鐵合金，經(jīng)過檢測(cè)其主要元素組成為:鎳?26%，其余為鐵，雜質(zhì)元素均低于國家鎳鐵合金生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，鎳回收率達(dá)到92.5%。
[0032]在含鎢、鑰浸出液中加入濃度為50%的工業(yè)用硫酸，調(diào)節(jié)PH值為2.5，濾出沉淀；在600°C下焙燒除雜Ih ;加入硅鐵粉30Kg，鋁粒15Kg，鋼屑75Kg，生石灰7Kg，含硝酸鈉99%的硝石2Kg等輔料，置于鋁熱法熔