專利名稱：一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵的方法
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，特別是鎳冶煉棄渣的綜合利 用技術，尤其是涉及一種將鎳冶煉棄渣在高溫即1150°C —130(TC熱液狀態下凈化除雜生 產硅酸亞鐵產品的用鎳冶煉棄渣的生產硅酸亞鐵的方法。
背景技術：
鎳金屬是一種有色金屬，在國民經濟中有廣泛用途，特別特別是在鋼鐵工業、機 電、無機化工，新材料工業等有十分重要的用途。火法鎳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。鎳冶煉過程中，爐料中的Si02、 CaO、 MgO、 AL203、 F^(V混合物一起進入電爐，在1150°C _12501: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，其主要成份為硅酸亞鐵，硅酸亞鐵的分子式是FeSi03 2FeO Si02。
鎳冶煉棄渣是火法鎳冶煉生產中排放的一種固體廢渣。鎳冶煉棄渣冷卻后堆放占 用了大量土地和對環境造成嚴重污染。 目前，我國已積存的鎳冶煉棄渣有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境的嚴重污染。 鎳冶煉棄渣中含有Ni、 Cu、 Fe、 Co、 S、 CaO、MgO、 Si02等，利用鎳冶煉棄渣單純回收 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，能將鎳冶煉棄 渣在熱液狀態下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品的一種用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵 的方法。
本發明通過如下方法實現 —種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜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、將鎳渣加熱至熔融狀態或直接取熔融狀態的鎳渣； b、保溫使鎳渣保持熔融狀態，同時向鎳渣中通入以便發生反應生成固體殘渣的氧 氣或空氣；"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后還要保溫使鎳渣保持熔融狀態，同時向鎳渣中通入氯氣以便發生
反應，氯氣的量為每噸鎳渣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、硫化物等降低到規定范圍內，得到較為純凈的合格熱渣；硫化鎳鎳礦中氧化鐵變成 硅酸亞鐵的反應原理如下FeS+3Fe304+5Si02 = 5 (2Fe0 Si02)+S02個 鎳棄渣冷凝時很難結晶，常成玻璃體，軟化溫度低，軟化溫度1150°C -1300°C 。鎳 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、制成球塊狀硅酸亞鐵，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硅酸亞鐵熔液。
2)本發明采用先進、實用、可靠的冶金新技術，將嚴重污染環境的鎳棄渣變廢為 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，減少污染，對于節 能減排，發展循環經濟具有重大現實意義。 3)高效綜合利用了鎳冶煉棄渣資源、節能環保、低成本本發明既能使雜質和硅 酸亞鐵有效分離，又能實現對鎳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冶煉棄渣資源。該方法是一種節能環 保、低成本，將鎳冶煉棄渣在熱液狀態下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品的鎳冶煉棄渣綜合利 用方法。 4)本發明為鋼鐵工業、鐵合金工業開辟了一種新的鐵資源，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硅金合金。這種硅酸 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，具有良好的循環經濟效益和社會環境效益。這種硅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。 6)回收率高采用本發明提供的方法處理鎳冶煉棄渣，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 一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟將鎳渣加熱至熔融狀態，保溫使鎳渣保持熔融狀態，其中熔融狀態的鎳渣是指溫 度在1150°C -1300°C，同時向鎳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 一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟將鎳渣加熱至熔融狀態，保溫使鎳渣保持熔融狀態，其中熔融狀態的鎳渣是指溫 度在1150°C -1300°C，同時向鎳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 2FeO Si02。 實施例三一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵的方法，該處理方法包括 如下步驟將鎳渣加熱至熔融狀態，保溫使鎳渣保持熔融狀態，其中熔融狀態的鎳渣是指 溫度在1150°C _13001:，測定鎳渣中鉀離子、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渣O. 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 2FeO Si02。
實施例四一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜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°C -1300°〇熔融狀態的鎳渣，保溫使鎳渣保持熔融狀態，同 時向鎳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渣O. 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 2FeO Si02。 實施例五一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜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°C _13001:熔融狀態的鎳渣，保溫使鎳渣保持熔融狀態， 同時向鎳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 2FeO Si02。 實施例六一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜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°C _13001:熔融狀態的鎳渣，保溫使鎳渣保持熔融狀態，測定 鎳渣中鐘離子、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 的量為每噸鎳渣O. 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 2FeO Si02。
5
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
一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜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、將鎳渣加熱至熔融狀態或直接取熔融狀態的鎳渣；b、保溫使鎳渣保持熔融狀態，同時向鎳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，除去底部占渣總重量的4％-6％重金屬層的殘渣即可。
2. 如權利要求1所述的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵的方法，其特征在于其中在步驟b后還要保溫使鎳渣保持熔融狀態，同時向鎳渣中通入氯氣以便發生反 應，氯氣的量為每噸鎳渣O. 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所述的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜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渣O. 4-1立方米，氧氣的通入時間為5-10分鐘。
4. 如權利要求1所述的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜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冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵的 方法，其特征在于其中熔融狀態的鎳渣是指溫度在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，一種鎳冶煉棄渣凈化除雜的綜合利用技術，尤其是涉及一種將鎳冶煉棄渣在高溫熱液狀態下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品的一種利用鎳冶煉棄渣凈化除雜生產硅酸亞鐵的方法，該方法包括如下步驟a、將鎳渣加熱至熔融狀態或直接取熔融狀態的鎳渣；b、保溫使鎳渣保持熔融狀態，同時向鎳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，除去底部占渣總重量的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，能將鎳冶煉棄渣在熱液狀態即1150℃-1300℃下凈化除雜生產硅酸亞鐵產品。
文檔編號C01B33/20GK101704530SQ20091011722
公開日2010年5月12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, 王振峰 申請人:牛慶君