專利名稱：一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鎳、銅、鈷冶煉棄渣的綜合利用技術，尤其是涉及一 種將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在高溫熱液狀態(tài)下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品的 一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法。
背景技術：
鎳、銅、鈷金屬均是有色金屬，在國民經濟中有廣泛用途，特別是在 鋼鐵、航天、機電、電力、電信、無機化工，新材料工業(yè)等有十分重要的 用途?；鸱ㄦ?、銅、鈷冶煉工業(yè)是有色冶金工業(yè)的一個重要分支，是一種
重要有色金屬原材料行業(yè)。鎳、銅、鈷冶煉過程中，爐料中的Si02、 CaO、 MgO、 AL203、 Fe304混合物一起進入電爐，在1150"C-125(TC高溫下形成 液態(tài)爐渣。爐渣是以鐵橄欖石主的混合氧化物熔體，其主要成份為Fe3Si04、 2FeO Si02。
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、鈷冶煉棄渣冷卻后堆放占用了大量土地和對環(huán)境造成嚴重污 染。
目前，我國已積存的鎳、銅、鈷冶煉棄渣有1000萬噸左右，并仍以 每年180萬噸左右的速度遞增，造成資源的極大浪費和環(huán)境的嚴重污染。
鎳、銅、鈷冶煉棄渣中含有Ni、 Cu、 Fe、 Co、 S、 CaO、 MgO、 Si02 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 藝借鑒，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，二次污染比 較嚴重，綜合生產成本偏高，經濟效益和環(huán)保效益較差，沒有生存能力和 可持續(xù)發(fā)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(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足，提供一種節(jié)能環(huán)保、低成本， 能將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在熱液狀態(tài)下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品的一種 用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法。
本發(fā)明通過如下方法實現
一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，其特征在于，該處 理方法包括如下步驟
a、 將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態(tài)或直接取熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣;
b、 保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，同時向鎳、銅、鈷渣中通入 以便發(fā)生反應生成固體殘渣的氧氣或空氣；C、除去上述固體殘渣即可；
其中在步驟c后還要除去熔融狀態(tài)鎳、銅、鈷渣下層占鎳、銅、鈷渣 總重量4-6%的重金屬層；
其中在步驟b后還要保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，同時向鎳、 銅、鈷渣中通入氯氣以便發(fā)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(tài)的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150-130(TC。 本發(fā)明有如下效果
1) 工藝方法獨特本發(fā)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，并具有良好流 動性和化學活性；然后利用爐外精煉技術，分批定量對熱渣進行凈化除雜 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，漂浮于熱渣上面而析出，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(guī)定范圍內，得到較為純凈 的合格熱渣；硫化鎳、銅、鈷鎳、銅、鈷礦中氧化鐵變成硅酸亞鐵的反應 原理如下FeS+3Fe304+5Si02=5(2FeO Si02)+S02 f鎳、銅、鈷棄渣冷凝 時很難結晶，常成玻璃體，軟化溫度低。鎳、銅、鈷棄渣的高溫處理是節(jié) 能降耗的關鍵技術，在高溫下除去雜質、制成球塊狀硅酸亞鐵，都是有效 利用了熱渣的顯熱，是最先進的節(jié)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 化物等得到合格的硅酸亞鐵熔液。
2) 本發(fā)明采用先進、實用、可靠的冶金新技術，將嚴重污染環(huán)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(yè)政策，而且節(jié)約能源，減少污染，對于節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)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(jié)能環(huán)保、低成本 本發(fā)明既能使雜質和硅酸亞鐵有效分離，又能實現對鎳、銅、鈷冶煉棄渣 中的氧化亞鐵和二氧化硅的全部回收利用，同時生產出合格的硅酸亞鐵產 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(jié)能環(huán) 保、低成本，將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在熱液狀態(tài)下凈化除雜生產硅酸亞鐵 產品的鎳、銅、鈷冶煉棄渣綜合利用方法。
4) 產品用途廣泛本發(fā)明提供的方法生產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將球塊狀硅酸亞鐵電爐整體脫氧 還原成微合金性質的硅金合金。這種硅酸亞鐵球塊是一種新產品，是生產 鐵合金和鋼鐵的重要原材料，可以用于硅鐵合金的生產，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。使用時可以節(jié)能降耗， 不僅可以大幅度降低硅鐵生產成本，而且可以減少二氧化碳的排放，具有 良好的循環(huán)經濟效益和社會環(huán)境效益。這種硅酸亞鐵還可以做為鉻鐵、錳 鐵生產時的原料，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(huán)經濟效益和社會環(huán)境效益。因此這種硅酸亞鐵產品具有良好 的市場前景。利用硅酸亞鐵生產的這種硅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。
5)回收率高采用本發(fā)明提供的方法處理鎳、銅、鈷棄渣，鐵金屬 回收率達到95%。鎳、銅、鈷回收率在93%，硅回收率92%。
具體實施例方式
實施例一 一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，該處理 方法包括如下步驟將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態(tài)，保溫使鎳、銅、鈷
渣保持熔融狀態(tài)，其中熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150-130(TC，
同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)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，此時熱渣分為三層即上層的固體浮渣、中部 的液態(tài)硅酸亞鐵、下層的底渣，然后除去上層的固體浮渣，除去下層的底 渣即熔融狀態(tài)鎳、銅、鈷渣下層占鎳、銅、鈷渣總重量4-6%的重金屬層即 可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為Fe3Si04、 2FeO Si02。
實施例二 一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，該處理 方法包括如下步驟將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態(tài)，保溫使鎳、銅、鈷 渣保持熔融狀態(tài)，其中熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150-130(TC， 同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)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，此時熱渣分為三層即上層的固體浮渣、中部的 液態(tài)硅酸亞鐵、下層的底渣，然后除去上層的固體浮渣，除去下層的底渣 即熔融狀態(tài)鎳、銅、鈷渣下層占鎳、銅、鈷渣總重量4-6%的重金屬層即可 得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為Fe3Si04、 2FeO Si02。
實施例三 一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，該處理 方法包括如下步驟將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態(tài)，保溫使鎳、銅、鈷 渣保持熔融狀態(tài)，其中熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150-130(TC， 測定鎳、銅、鈷渣中鉀離子和鈉離子的含量，當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，向鎳、銅、鈷渣中通入 以便發(fā)生反應生成固體殘渣的氯氣，通入氯氣的量為每噸鎳、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，此時熱渣分為三層即上層的固體浮渣、中部的液態(tài)硅酸亞鐵、下層 的底渣，然后除去上層的固體浮渣，除去下層的底渣即熔融狀態(tài)鎳、銅、 鈷渣下層占鎳、銅、鈷渣總重量4-6%的重金屬層即可得硅酸皿，硅酸亞 鐵的分子式為Fe3Si04、 2FeO Si02。
實施例四 一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，該處理 方法包括如下步驟直接取溫度為1150-130(TC熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣， 保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)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，此時熱 渣分為三層即上層的固體浮渣、中部的液態(tài)硅酸亞鐵、下層的底渣，然后 除去上層的固體浮渣，除去下層的底渣即熔融狀態(tài)鎳、銅、鈷渣下層占鎳、 銅、鈷渣總重量4-6%的重金屬層即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為 Fe3Si04、 2FeO Si02。
實施例五 一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，該處理
方法包括如下步驟直接取溫度為1150-130(TC熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣，
保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)生
反應生成周體殘渣的空氣，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，此時熱渣分 為三層即上層的固體浮渣、中部的液態(tài)硅酸亞鐵、下層的底渣，然后除去 上層的固體浮渣，除去下層的底渣即熔融狀態(tài)鎳、銅、鈷渣下層占鎳、銅、 鈷渣總重量4-6%的重金屬層即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為 Fe3Si04、 2FeO Si02。
實施例六 一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，該處理
方法包括如下步驟直接取溫度為1150-130(TC熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣，
保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，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于0.05%，鈉離子的重量百分含量大 于0.05%時，向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)生反應生成固體殘渣的氯氣， 通入氯氣的量為每噸鎳、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，此時熱渣分為三層即上層的固體浮 渣、中部的液態(tài)硅酸亞鐵、下層的底渣，然后除去上層的固體浮渣，除去 下層的底渣即熔融狀態(tài)鎳、銅、鈷渣下層占鎳、銅、鈷渣總重量4-6%的重 金屬層即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為Fe3Si04、 2FeO 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，然后靜置 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
1、一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，其特征在于，該處理方法包括如下步驟a、將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態(tài)或直接取熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣；b、保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)生反應生成固體殘渣的氧氣或空氣；c、除去上述固體殘渣即可。
2、 如權利要求1所述的一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的 方法，其特征在于-其中在步驟c后還要除去熔融狀態(tài)鎳、銅、鈷渣下層占鎳、銅、鈷渣 總重量4-6%的重金屬層。
3、 如權利要求1所述的一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的 方法，其特征在于其中在步驟b后還要保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，同時向鎳、 銅、鈷渣中通入氯氣以便發(fā)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。
4、 如權利要求1所述的一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的 方法，其特征在于其中在步驟b中通入氧氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣0.4-1立方米，氧 氣的通入時間為5-10分鐘。
5、 如權利要求1所述的一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的 方法，其特征在于其中在步驟b中通入空氣的量為每噸鎳、銅、鈷渣2-5立方米，空氣 的通入時間為5-10分鐘。
6、 如權利要求1至5中任意一項所述的一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣 生產硅酸亞鐵的方法，其特征在于其中熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣是指溫度在1150-130(TC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎳、銅、鈷冶煉棄渣的綜合利用技術，尤其是涉及一種將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在高溫熱液狀態(tài)下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品的一種用鎳、銅、鈷冶煉棄渣生產硅酸亞鐵的方法，該方法包括如下步驟a.將鎳、銅、鈷渣加熱至熔融狀態(tài)或直接取熔融狀態(tài)的鎳、銅、鈷渣；b.保溫使鎳、銅、鈷渣保持熔融狀態(tài)，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)生反應生成固體殘渣的氧氣或空氣；c.除去上述固體殘渣即可；本發(fā)明提供的方法節(jié)能環(huán)保、低成本，能將鎳、銅、鈷冶煉棄渣在熱液狀態(tài)下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品。
文檔編號C01B33/20GK101544377SQ200910117210
公開日2009年9月30日 申請日期2009年2月9日 優(yōu)先權日2009年2月9日
發(fā)明者牛慶君 申請人:牛慶君