CN102851513A - 一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法 - Google Patents

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马永峰
聂文斌
周民
王树清
樊昱
张喜庆
张鹏
邓民晖
董政武
芦越刚
胡建新
马晓东
王玉芳
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Abstract

一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，属于固体废弃物综合利用技术领域。其工艺过程依次为：将镍铜冶炼炉渣在高温熔融渣状态下进行选择性还原，使炉渣中的镍、钴、铜有价金属实现全部还原，同时控制少量铁的还原，生成富含镍钴铜的中间合金；余下的熔融渣绝大多数以铁的硅酸盐形式存在，再加入熔剂和还原剂达到熔融渣中铁的全部还原，生成含有微量镍、钴、铜的粗铁，用于铁合金及炼钢生产的原料。本发明的优势在于，采用高温镍铜冶炼熔融渣分步选择性还原工艺，使镍铜冶炼炉渣在熔融状态下被利用，既节约了炉渣二次加热的成本，又达到了有价金属的分级利用，拓宽了产品的市场应用领域，实现了固体废弃物的经济、有效利用。

Description

一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法
技术领域
本发明涉及冶炼熔融渣的综合利用方法，特别是采用高温镍铜冶炼熔融渣分步选择性还原工艺，属于固体废弃物综合利用技术领域，具体说是一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法。
背景技术
目前，我国在有色金属镍冶炼过程中每年都要排放百万吨的镍冶炼弃渣，渣中的FeO含量达50%以上，氧化亚铁大部分以2FeO·SiO2的形式存在，少量以Fe3O4的形式存在。此外还含有0.1%～0.5%的镍、0.2%～0.4%的铜和0.1%～0.3%的钴，这部分有色金属是重要的合金元素，有着重要的应用价值。但现在这部分炉渣大部分在地表堆放，不仅占用土地、污染土壤，而且造成炉渣中有价金属的白白浪费。尽管这种冶炼炉渣含有40%～50%的铁，但这种人造的硅酸铁矿与自然形成的铁矿具有非常大的差别，在一般情况下，通过理论分析可以肯定它无法用磁选的方法进行富集，也不能简单地用高炉炼铁的方法进行还原提铁，即使采用直接还原、熔融还原等非高炉炼铁的方法还原提铁，除了存在熔融渣显热不好利用和系统配置庞大等问题外也难以实现。
专利号为200610156309.5的中国专利“一种综合利用高温镍冶炼熔融渣的方法”，介绍了高温镍冶炼熔融渣还原提铁和利用镍冶炼熔融渣生产微晶玻璃的方法。专利号为02145518.X的中国专利“一种用镍冶炼炉渣和钢渣的混合渣炼铁的方法”，介绍了一种将镍冶炼炉渣和钢渣混合后，配入焦炭、铝矾土和碳化硅，在矿热电炉内还原熔炼生产合金铁的方法。
在目前已有的镍冶炼炉渣综合利用研究中，采用炉渣中金属元素全部还原的工艺，存在生产出的粗铁产品含铜较高，后续产品难以定位的问题，市场应用前景不好，难以满足用户需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种能有效解决粗铁产品含铜较高、后续产品难以定位的问题，降低生产成本、拓宽产品应用领域的一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，真正实现炉渣零排放的目标。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，其工艺步骤和方法为： 
（1）选择性还原：将镍铜冶炼炉渣在1200℃～1350℃的高温熔融状态下直接加入还原炉内，加入钙质熔剂和还原剂在1400℃～1500℃下进行选择性还原，使炉渣中的镍、钴、铜有价金属实现全部还原，生成富含镍钴铜的中间合金和中间熔融渣；
（2）余下的中间熔融渣再加入钙质熔剂和还原剂在1450℃～1600℃下进行深度还原，使熔融渣中的铁全部还原，生成含有微量镍、钴、铜的粗铁。
所述钙质熔剂为块状或粉状石灰石或石灰。
所述还原剂为块状或粉状褐煤、无烟煤、烟煤。
所述选择性还原的还原剂加入量为熔融渣重量的2%～6%、熔剂加入量为熔融渣重量的10%～20%，还原时间30～60min。
所述深度还原的还原剂加入量为熔融渣重量的20%～30%、熔剂加入量为熔融渣重量的25%～40%，还原时间30～60min。
所述的熔剂、还原剂通过机械方式或喷吹方式加入还原炉内。
本发明的一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，直接将熔融渣在1400℃～1500℃下进行选择性还原，实现了炉渣中的镍钴铜的全部还原，同时控制铁的还原程度，使后续炼铁用原料炉渣得到了纯化的目的；在此基础上，于1450℃～1600℃下进行深度还原，得到了含有微量镍、钴、铜的粗铁，可以达到炼钢生产原料的要求。同时还原后的炉渣含铁镍钴铜可以分别降到2.85%、0.01%、0.0085%、0.03%以下。
本发明的优势在于，使镍铜冶炼炉渣在熔融状态下被利用，既节约了炉渣二次加热的成本，又达到了有价金属的分级利用，拓宽了产品的市场应用领域，实现了固体废弃物的经济、有效利用。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
实施例1
本发明方法采用的原料镍熔融渣的化学成分如表1所示。
表1 镍熔融渣化学成分（%）
Figure 2012103405212100002DEST_PATH_IMAGE001
（1）选择性还原：将500kg镍铜冶炼炉渣在1200℃的高温熔融状态下直接加入还原炉内，分别加入10kg还原剂褐煤块状煤、50kg熔剂石灰石块，在1400℃下进行镍熔融渣的选择性还原熔炼；
（2）深度还原：500kg中间镍熔融渣在1500℃时，分别加入100kg还原剂褐煤块煤、125kg熔剂石灰石块，进行中间镍熔融渣的深度还原熔炼。镍熔融渣选择性还原熔炼与深度还原熔炼后炉渣成分分别如表2、表3所示。还原粗铁成分如表4所示。
表2 镍熔融渣选择性还原熔炼炉渣化学成分（%）
Figure 834927DEST_PATH_IMAGE002
表3 中间渣深度还原熔炼炉渣化学成分（%）
Figure 238227DEST_PATH_IMAGE004
表4 还原粗铁化学成分（%）
Figure 762749DEST_PATH_IMAGE006
实施例2
本发明方法采用的原料镍熔融的化学成分如表5所示。
表5 镍熔融渣化学成分（%）
Figure 313816DEST_PATH_IMAGE008
（1）选择性还原：将500kg镍铜冶炼炉渣在1350℃的高温熔融状态下直接加入还原炉内，分别加入20kg还原剂块状无烟煤、75kg熔剂石灰粉，熔融渣在1450℃下进行镍熔融渣的选择性还原熔炼； 
（2）深度还原：500kg中间镍熔融渣在1450℃时，分别加入125kg还原剂块状无烟煤、175kg熔剂石灰粉，进行中间镍熔融渣的深度还原熔炼。
镍熔融渣选择性还原熔炼与深度还原熔炼后炉渣成分分别如表6、表7所示。还原粗铁成分如表8所示。
表6 镍熔融渣选择性还原熔炼炉渣化学成分（%）
Figure 581986DEST_PATH_IMAGE010
表7 中间渣深度还原熔炼炉渣化学成分（%）
表8 还原粗铁化学成分（%）
实施例3
本发明方法采用的原料镍熔融的化学成分如表9所示。
表9 镍熔融渣化学成分（%）
Figure 839158DEST_PATH_IMAGE016
（1）选择性还原：将500kg镍铜冶炼炉渣在1300℃的高温熔融状态下直接加入还原炉内，分别加入30kg还原剂粉状烟煤、100kg熔剂粉状石灰石，在1500℃下进行镍熔融渣的选择性还原熔炼；
（2）深度还原：500kg中间镍熔融渣在1600℃时，分别加入150kg还原剂块状烟煤、200kg熔剂石灰石块，进行镍熔融渣的深度还原熔炼。
镍熔融渣选择性还原熔炼与深度还原熔炼后炉渣成分分别如表10、表11所示。还原粗铁成分如表12所示。
表10 镍熔融渣选择性还原熔炼炉渣化学成分（%）
表11 中间渣深度还原熔炼炉渣化学成分（%）
表12 还原粗铁化学成分（%）
Figure 686394DEST_PATH_IMAGE022

Claims (6)

1.一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，其工艺步骤和方法如下： 
（1）选择性还原：将镍铜冶炼炉渣在1200℃～1350℃的高温熔融状态下直接加入还原炉内，加入钙质熔剂和还原剂在1400℃～1500℃下进行选择性还原，使炉渣中的镍、钴、铜有价金属实现全部还原，生成富含镍钴铜的中间合金和中间熔融渣；
（2）余下的中间熔融渣再加入钙质熔剂和还原剂在1450℃～1600℃下进行深度还原，使熔融渣中的铁全部还原，生成含有微量镍、钴、铜的粗铁。
2.根据权利要求1所述的一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，其特征在于所述钙质熔剂为块状或粉状石灰石或石灰。
3.根据权利要求1所述的一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，其特征在于所述还原剂为块状或粉状褐煤、无烟煤、烟煤。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，其特征在于所述选择性还原的还原剂加入量为熔融渣重量的2%～6%、熔剂加入量为熔融渣重量的10%～20%，还原时间30～60min。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，其特征在于所述深度还原的还原剂加入量为熔融渣重量的20%～30%、熔剂加入量为熔融渣重量的25%～40%，还原时间30～60min。
6.根据权利要求1所述的一种镍铜熔融渣中选择还原回收有价金属的方法，其特征在于所述 的熔剂、还原剂通过机械方式或喷吹方式加入还原炉内。
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