專利名稱：一種利用鎳、銅、鈷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、銅、鈷冶煉棄渣的 綜合利用技術(shù)，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(tài) 下凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)品的用鎳、銅、鈷冶煉棄渣的生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法。
背景技術(shù)：
鎳、銅、鈷金屬是一種有色金屬，在國民經(jīng)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(yè)等有十分重要的用途。火法鎳、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 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(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 FeSiO3 · 2Fe0 · SiO2。鎳、銅、鈷冶煉棄渣是火法鎳、銅、鈷冶煉生產(chǎn)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, SiO2等，利用鎳、銅、鈷冶煉
棄渣單純回收鐵金屬，國內(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、銅、鈷冶煉棄渣時，主要考慮單純回收鐵金屬，這些技術(shù)的共同特點是能耗過大， 二次污染比較嚴重，綜合生產(chǎn)成本偏高，經(jīng)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(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、銅、鈷 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、銅、鈷冶煉棄渣凈化除雜 生產(chǎn)硅酸亞鐵的方法。本發(fā)明通過如下方法實現(xiàn)一種利用鎳、銅、鈷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、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(yīng)生成 固體殘渣的氧氣或空氣；C、除去上述固體殘渣，除去底部占渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可；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(yīng)，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°C -1300°C。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(shù)，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(zhì)如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、硫化物等進行充分反應(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、銅、鈷鎳、銅、 鈷礦中氧化鐵變成硅酸亞鐵的反應(yīng)原理如下FeS+3Fe304+5Si02 = 5 (2Fe0 · SiO2) +SO2 個鎳、銅、鈷棄渣冷凝時很難結(jié)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(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，是最先進的節(jié)能技術(shù)。在這個熱渣處理過 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、實用、可靠的冶金新技術(shù)，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(chǎn)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(jīng)濟具有重大現(xiàn)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(zhì)和硅酸亞鐵有效分離，又能實現(xiàn)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(chǎn)出合格的硅酸亞鐵產(chǎn)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(chǎn)硅酸亞鐵 產(chǎn)品的鎳、銅、鈷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)開辟了一種新的鐵資源，具有巨大的經(jīng)濟效益 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(chǎn) 時的新型原料，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 效益和社會環(huán)境效益。因此這種硅酸亞鐵產(chǎn)品具有良好的市場前景。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，目前市場前景良 好。
6)回收率高采用本發(fā)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%，硅回收率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、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°C -1300°C，同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)生反 應(yīng)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，除去底部占渣總重量的 4% -6%重金屬層的殘渣，即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為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、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°C -1300同時向鎳、銅、鈷渣中通入以便發(fā)生 反應(yīng)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占渣總重量的 4% -6%重金屬層的殘渣，即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為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、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°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(yīng)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，除去底部占渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得硅酸亞鐵，硅酸 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°C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(yīng)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，除去底部占渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得硅 酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為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°C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(yīng)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，除去底部占渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得硅酸 亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為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°C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(yīng)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，除去底部占渣總重量的4% -6%重金屬層的殘渣，即可得硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式為FeSiO3 -2Fe0 *Si02。上述反應(yīng)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(nèi)以通氣。
權(quán)利要求
一種利用鎳、銅、鈷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、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(yīng)生成固體殘渣的氧氣或空氣；c、除去上述固體殘渣，除去底部占渣總重量的4％-6％重金屬層的殘渣即可。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用鎳、銅、鈷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、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(yīng)，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(quán)利要求1所述的一種利用鎳、銅、鈷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、銅、鈷渣0. 4-1立方米，氧氣的通入時間為 5-10分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用鎳、銅、鈷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、銅、鈷渣2-5立方米，空氣的通入時間為5-10 分鐘。
5.如權(quán)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、銅、鈷渣是指溫度在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、銅、鈷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、銅、鈷冶煉棄渣在高溫熱液狀態(tài)下凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)品的一種利用鎳、銅、鈷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、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(yīng)生成固體殘渣的氧氣或空氣；c、除去上述固體殘渣，除去底部占渣總重量的4％-6％重金屬層的殘渣即可；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)即1150℃-1300℃下凈化除雜生產(chǎn)硅酸亞鐵產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者牛慶君 申請人:牛慶君