CN106048209A - 处理黄钠铁钒渣的方法及系统 - Google Patents

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刘占华
曹志成
薛逊
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    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本发明公开了处理黄钠铁钒渣的方法和系统。所述处理黄钠铁钒渣的方法包括：(1)将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理，得到焙烧产物；以及(2)将所述焙烧产物进行磁选处理，以便分离得到镍铁颗粒。所述处理黄钠铁钒渣的系统包括：焙烧装置，所述焙烧装置适于对含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理；以及磁选装置，所述磁选装置与所述焙烧装置相连，适于将所述焙烧产物进行磁选处理。本发明的处理黄钠铁钒渣的方法和系统能够有效地回收黄钠铁矾渣中的镍铁颗粒，且镍铁颗粒的镍品位较高，同时达到脱硫的目的。

Description

处理黄钠铁钒渣的方法及系统
技术领域
本发明涉及化工领域。具体地，本发明涉及处理黄钠铁钒渣的方法及系统。
背景技术
在湿法冶金和无机化工生产中，当有较大量的铁需要除去时，目前广泛采用生成具有良好过滤性能的黄铁矾除铁工艺。黄铁矾法是先把铁氧化为三价的铁离子，三价铁离子在含有Na+、K+、NH4 +、Ag+、H3O+等离子的硫酸盐溶液中很容易形成为化合物而结晶沉淀出来，得到黄钠铁矾渣。随着湿法冶金体系的不同，黄钠铁矾渣除铁过程有5～8％的Fe(OH)3形成，这种胶体沉淀对有色金属离子具有较强的吸附能力。在镍、钴、铜湿法冶炼过程中，常采用黄钠铁矾法除去溶液中的铁，因而废渣中含有一定量的镍、钴、铜等有价金属，这部分金属被黄钠铁矾夹带包裹，造成损失。大量的黄钠铁矾废渣如果不加以处理和利用而长期堆放，既占用土地浪费资源又污染环境。
然而，目前处理黄钠铁矾渣的工艺仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出处理黄钠铁矾渣的方法及系统。该方法和系统能够有效地回收黄钠铁矾渣中的镍铁颗粒，且镍铁颗粒的镍品位较高，同时达到脱硫的目的。
需要说明的是，本发明是基于发明人的下列发现而完成的：
目前处理黄钠铁矾渣的方法主要包括高温焙烧和湿法，焙烧工艺过程简单，但是产生的烟气控制难度较大，同时产物杂质含量较高，铁的回收率偏低；湿法工艺可得到纯度较高的产品，但其工艺流程较长，过程复杂。
本发明的发明人经过大量实验发现，将含有还原剂、脱硫剂以及黄钠铁矾渣的混合物进行焙烧处理，并将得到的焙烧产物进行磁选处理，从而能够有效地分离得到具有磁性的镍铁颗粒，且镍铁颗粒的镍品位较高。
在本发明的第一方面，本发明提出一种处理黄钠铁钒渣的方法。根据本发明的一些实施例中，该方法包括：(1)将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理，得到焙烧产物；以及(2)将所述焙烧产物进行磁选处理，以便分离得到镍铁颗粒。发明人发现，黄钠铁钒渣中含有镍、铁、钴、铜等有价金属，将还原剂和黄钠铁钒渣进行焙烧处理时，镍和铁元素活性较强，能够预先被还原剂还原得到镍铁颗粒。由于黄钠铁钒渣中含有硫元素，导致形成的镍铁颗粒中混有硫元素，进而影响最终得到的镍铁颗粒的品质。所以，在焙烧处理时加入脱硫剂，以使脱硫剂与硫反应生成非磁性物质，并存在于炉渣中。然后通过磁选工艺脱除非磁性物质，得到镍铁颗粒。由此，该方法能够有效地回收黄钠铁矾渣，得到镍品位较高的镍铁颗粒，同时达到脱硫的目的，且操作简单、流程短。
根据本发明的一些实施例中，上述处理黄钠铁钒渣的方法还可以具有下列附加技术特征：
根据本发明的一些实施例中，所述还原剂是按照碳氧比为0.6～1.0进行添加的。由此，能够充分还原黄钠铁钒渣中的镍铁元素，得到镍铁颗粒，且镍铁颗粒的镍品位较高。
根据本发明的一些实施例中，所述脱硫剂为泥灰岩、电石渣、钢渣、盐泥以及碳酸钙渣中的至少一种。由此，能够充分将黄钠铁钒渣中的硫元素脱除。
根据本发明的一些实施例中，所述脱硫剂中钙含量与所述黄钠铁钒渣中硫含量之比为0.8～1.2。由此，能够充分将黄钠铁钒渣中的硫元素脱除。
根据本发明的一些实施例中，所述焙烧处理是在1180～1450摄氏度的温度下进行的。由此，能够充分还原黄钠铁钒渣中的镍铁元素，从而得到镍铁颗粒。
根据本发明的一些实施例中，在将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理之前，预先将所述混合物依次进行造球及烘干处理。
在本发明的第二方面，本发明提出一种处理黄钠铁钒渣的系统。所述系统用于实施前面描述的处理黄钠铁钒渣的方法。根据本发明的一些实施例中，所述系统包括：焙烧装置，所述焙烧装置适于对含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理；以及磁选装置，所述磁选装置与所述焙烧装置相连，适于将所述焙烧产物进行磁选处理。该系统能够回收得到黄钠铁矾渣中的镍铁颗粒，同时起到脱硫的目的。此外，该系统较简单，操作方便。
根据本发明的一些实施例中，所述系统进一步包括：混合装置，所述混合装置适于将所述黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂进行混合，以得到混合物；造球装置，所述造球装置与所述混合装置相连，适于将所述含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行造球处理；以及烘干装置，所述烘干装置分别与所述造球装置和所述焙烧装置相连，适于将所述造球处理得到的产物进行烘干处理。该系统能够回收得到黄钠铁矾渣中的镍铁颗粒，同时起到脱硫的目的。此外，该系统较简单，操作方便。
根据本发明的一些实施例中，所述混合装置包括物料入口，所述物料入口适于分别将所述黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂投入所述混合装置中。该系统能够回收得到黄钠铁矾渣中的镍铁颗粒，同时达到脱硫的目的。此外，该系统较简单，操作方便。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的处理黄钠铁钒渣的方法流程示意图；
图2显示了根据本发明另一个实施例的处理黄钠铁钒渣的方法流程示意图；
图3显示了根据本发明一个实施例的处理黄钠铁钒渣的系统结构示意图；
图4显示了根据本发明另一个实施例的处理黄钠铁钒渣的系统结构示意图；以及
图5显示了根据本发明又一个实施例的处理黄钠铁钒渣的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
处理黄钠铁钒渣的方法
在本发明的第一方面，本发明提出处理黄钠铁钒渣的方法。根据本发明的一些实施例中，该方法包括：(1)将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理，得到焙烧产物；以及(2)将焙烧产物进行磁选处理，以便分离得到镍铁颗粒。发明人发现，黄钠铁钒渣中含有镍、铁、钴、铜等有价金属，将还原剂和黄钠铁钒渣进行焙烧处理时，镍和铁元素活性较强，能够预先被还原剂还原得到镍铁颗粒。由于黄钠铁钒渣中含有硫元素，导致形成的镍铁颗粒中混有硫元素，进而影响最终得到的镍铁颗粒的品质。所以，在焙烧处理时加入脱硫剂，以使脱硫剂与硫反应生成非磁性物质，并存在于炉渣中。然后通过磁选工艺脱除非磁性物质，得到镍铁颗粒。
下面参考图1-2对本发明实施例的处理黄钠铁钒渣的方法进行详细描述。
根据本发明的实施例，该方法包括：
S100焙烧处理
根据本发明的实施例，将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理，得到焙烧产物。发明人发现，黄钠铁钒渣中含有镍、铁、钴、铜等有价金属，将还原剂和黄钠铁钒渣进行焙烧处理时，镍和铁元素活性较强，能够预先被还原剂还原得到镍氧化物和铁氧化物，形成镍铁颗粒。由于黄钠铁钒渣中含有硫元素，导致形成的镍铁颗粒中含有硫，进而影响最终得到的镍铁颗粒的品质。所以，在焙烧处理时加入脱硫剂，以使脱硫剂与硫反应生成非磁性物质，例如硫化钙和硫酸钙，存在于炉渣中。
根据本发明的一个实施例，还原剂可以为碳质物料，例如还原煤、兰炭或焦炭。对还原剂的用量不作严格限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，还原剂是按照碳氧比为0.6～1.0进行添加的，其中碳氧比是指还原剂中碳量与通入炉中的氧气量之比。用量过少，则无法充分还原黄钠铁钒渣中的镍，影响镍的回收率；用量过多，则会有过多的铁氧化物被还原，降低了最终产品的镍品位。
根据本发明的另一个实施例，脱硫剂为泥灰岩、电石渣、钢渣、盐泥以及碳酸钙渣中的至少一种。对脱硫剂的用量不作严格限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的具体实施例，脱硫剂中钙含量与黄钠铁钒渣中硫含量之比为0.8～1.2。脱硫剂主要提供了钙元素，以使硫与钙反应生成非磁性物质，如硫化钙和硫酸钙。脱硫剂用量过少，不能充分与黄钠铁钒渣中的硫反应生成非磁性物质，则会有部分硫进入最终产品，影响产品质量；用量过多，不仅造成物质的浪费，同时还会阻碍镍铁颗粒的聚集。
根据本发明的又一个实施例，焙烧处理是在1180～1450摄氏度的温度下进行的。发明人经过大量实验优化得到最优焙烧处理温度。在焙烧处理过程中，少部分硫生成气态进入烟气，在脱离原料的同时，会破坏矿物间的结构；其余大部分的硫将和脱硫剂反应，生成非磁性的硫化钙或者硫酸钙，存在于炉渣中。在此焙烧温度下，原料中的铁、镍均与还原剂反应，还原的金属在高温下聚集在一起形成较大粒度的镍铁颗粒。
根据本发明的一些实施例中，在将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理之前，预先将混合物依次进行造球及烘干处理S10。造球处理能够增加物料的透气性，促使反应的发生。烘干处理能够有效地除去水分，防止过多的水分影响反应的发生。
S200磁选处理
根据本发明的实施例，将焙烧产物进行磁选处理，以便分离得到镍铁颗粒。通过磁选处理，有效地分离得到具有磁性的镍铁颗粒。
根据本发明的一个实施例，焙烧产物进行磁选处理前，需要将焙烧产物进行处理，例如破碎，以获得粒径较小的颗粒。由此，能够通过磁选处理分离得到镍铁颗粒。
处理黄钠铁钒渣的系统
在本发明的第二方面，本发明提出一种处理黄钠铁钒渣的系统。该系统用于实施前面描述的处理黄钠铁钒渣的方法。根据本发明的实施例，该系统包括：焙烧装置，所述焙烧装置适于对含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理；以及磁选装置，所述磁选装置与所述焙烧装置相连，适于将所述焙烧产物进行磁选处理。发明人发现，黄钠铁钒渣中含有镍、铁、钴、铜等有价金属，将还原剂和黄钠铁钒渣进行焙烧处理时，镍和铁元素活性较强，能够预先被还原剂还原得到镍铁颗粒。由于黄钠铁钒渣中含有硫元素，导致形成的镍铁颗粒中混有硫元素，进而影响最终得到的镍铁颗粒的品质。所以，在焙烧处理时加入脱硫剂，以使脱硫剂与硫反应生成非磁性物质，并存在于炉渣中。然后通过磁选工艺脱除非磁性物质，得到镍铁颗粒。
下面参考图3～5对本发明实施例的处理黄钠铁钒渣的系统进行详细描述。
根据本发明的实施例，处理黄钠铁钒渣的系统包括：
焙烧装置100
根据本发明的实施例，焙烧装置适于对含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理。发明人发现，黄钠铁钒渣中含有镍、铁、钴、铜等有价金属，将还原剂和黄钠铁钒渣进行焙烧处理时，镍和铁元素活性较强，能够预先被还原剂还原得到镍氧化物和铁氧化物，形成镍铁颗粒。由于黄钠铁钒渣中含有硫元素，导致形成的镍铁颗粒中含有硫，进而影响最终得到的镍铁颗粒的品质。所以，在焙烧处理时加入脱硫剂，以使脱硫剂与硫反应生成非磁性物质，例如硫化钙和硫酸钙，存在于炉渣中。
根据本发明的一个实施例，还原剂可以为碳质物料，例如还原煤、兰炭或焦炭。对还原剂的用量不作严格限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，还原剂是按照碳氧比为0.6～1.0进行添加的，其中碳氧比是指还原剂中碳量与氧气量之比。用量过少，则无法充分还原黄钠铁钒渣中的镍，影响镍的回收率；用量过多，则会有过多的铁氧化物被还原，降低了最终产品的镍品位。
根据本发明的另一个实施例，脱硫剂可以为泥灰岩、电石渣、钢渣、盐泥以及碳酸钙渣中的至少一种。对脱硫剂的用量不作严格限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，脱硫剂中钙含量与黄钠铁钒渣中硫含量之比为0.8～1.2。脱硫剂用量过少，不能充分与黄钠铁钒渣中的硫反应生成非磁性物质，则会有部分硫进入最终产品，影响产品质量；用量过多，不仅造成物质的浪费，同时还会阻碍镍铁颗粒的聚集。
根据本发明的又一个实施例，焙烧处理是在1180～1450摄氏度的温度下进行的。发明人经过大量实验优化得到最优焙烧处理温度。在焙烧处理过程中，少部分硫生成气态进入烟气，在脱离原料的同时，会破坏矿物间的结构；其余大部分的硫将和脱硫剂反应，生成非磁性的硫化钙或者硫酸钙，存在于炉渣中。在此焙烧温度下，原料中的铁、镍均与还原剂反应，还原的金属在高温下聚集在一起形成较大粒度的镍铁颗粒。
磁选装置200
根据本发明的实施例，磁选装置与焙烧装置相连，适于将焙烧产物进行磁选处理。通过磁选处理，有效地分离得到具有磁性的镍铁颗粒。
根据本发明的实施例，该系统进一步包括：混合装置300、造球装置400及烘干装置500。
根据本发明的一个实施例，混合装置300适于将黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂进行混合，以得到混合物。根据本发明的具体示例，混合装置300进一步包括物料入口600，物料入口600适于分别将黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂投入混合装置300中。对物料入口的个数不作严格限定，既可以是一个，也可以是多个。
根据本发明的另一个实施例，造球装置400与混合装置300相连，适于将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行造球处理。造球处理能够增加物料的透气性，促使反应的发生。
根据本发明的又一个实施例，烘干装置500分别与造球装置400和焙烧装置100相连，适于将造球处理得到的产物进行烘干处理。烘干处理能够有效地除去水分，防止过多的水分影响反应的发生。
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
采用铁品位28％、镍品位2.5％、硫品位10.5％的黄钠铁矾渣为原料，还原煤的固定碳含量为75％，脱硫剂采用泥灰岩，其氧化钙含量为52％，还原煤按照C/O比1.0配入，泥灰岩按照Ca/S比1.0配入，将上述物料混合均匀后压制成球团并烘干放入还原炉内，炉内温度1180℃，还原时间为26min。还原后的产品经磁选可获得镍铁颗粒，其中镍的品位达到19％，回收率可达95％，脱硫率为97％。
实施例2
采用铁品位23％、镍品位3.8％、硫品位11.8％的黄钠铁矾渣为原料，还原煤的固定碳含量为82％，脱硫剂采用电石渣及盐泥的混合物，还原煤按照C/O比0.6配入，电石渣及盐泥的混合物按照Ca/S比1.2配入，将上述物料混合均匀后压制成球团并烘干放入还原炉内，炉内温度1350℃，还原时间为20min。还原后的产品经磁选可获得镍铁颗粒，其中镍的品位达到30％，回收率可达98％，脱硫率可达97.8％。
实施例3
采用铁品位25％、镍品位3.0％、硫品位8.2％的黄钠铁矾渣为原料，还原煤的固定碳含量为66％，脱硫剂采用碳酸钙渣，还原煤按照C/O比0.8配入，泥灰岩按照Ca/S比0.8配入，将上述物料混合均匀后压制成球团并烘干放入还原炉内，炉内温度1450℃，还原时间为15min。还原后的产品经干式磁选可获得镍铁颗粒，其中镍的品位达到25％，回收率可达97％，脱硫率可达96.5％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种处理黄钠铁钒渣的方法，其特征在于，包括：
(1)将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理，得到焙烧产物；以及
(2)将所述焙烧产物进行磁选处理，以便分离得到镍铁颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂是按照碳氧比为0.6～1.0进行添加的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硫剂为泥灰岩、电石渣、钢渣、盐泥以及碳酸钙渣中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硫剂中钙含量与所述黄钠铁钒渣中硫含量之比为0.8～1.2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙烧处理是在1180～1450摄氏度的温度下进行的。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理之前，预先将所述混合物依次进行造球及烘干处理。
7.一种处理黄钠铁钒渣的系统，所述系统用于实施权利要求1～6任一项所述的处理黄钠铁钒渣的方法，其特征在于，所述系统包括：
焙烧装置，所述焙烧装置适于对含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行焙烧处理；以及
磁选装置，所述磁选装置与所述焙烧装置相连，适于将所述焙烧产物进行磁选处理。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，进一步包括：
混合装置，所述混合装置适于将所述黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂进行混合，以得到混合物；
造球装置，所述造球装置与所述混合装置相连，适于将所述含有黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂的混合物进行造球处理；以及
烘干装置，所述烘干装置分别与所述造球装置和所述焙烧装置相连，适于将所述造球处理得到的产物进行烘干处理。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述混合装置包括物料入口，所述物料入口适于分别将所述黄钠铁钒渣、还原剂及脱硫剂投入所述混合装置中。
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