CN105063362B - 一种活性镍铁渣的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活性镍铁渣的制备方法，它是先将活性剂与镁稳定剂分别研磨成粒径小于80μm的粉料，混合均匀得到镍铁渣改性剂，再将镍铁渣改性剂与刚出电炉的镍铁渣一同装入反应器筒体从筒尾向筒头稍作向下倾斜的旋转反应器中；其中，镍铁渣改性剂从所述的反应器筒体的高端筒尾加入，而刚出电炉的镍铁渣从低端筒头加入；利用镍铁渣的余温进行反应，冷却后得到活性镍铁渣。本发明既解决了镍铁渣的处理问题，又可提供建筑材料。

Description

一种活性镍铁渣的制备方法
技术领域
本发明涉及冶金渣的处理特别是镍铁渣的处理方法，该镍铁渣是红土矿火法冶炼镍铁合金过程中所产生的工业废渣。
背景技术
近年来，随着红土矿火法冶炼镍铁合金规模逐步扩大，红土矿冶炼镍铁的工业废渣(简称镍铁渣)的排放量逐渐增多。2011年我国全年镍铁合金产量达25万吨(含镍量)，伴随产生的镍铁渣超过1500万吨，2015年，预计镍铁渣的总排放量将接近一亿吨，超过铜渣、锰渣等冶金渣的排放总量，约占到冶金渣总排放量的五分之一。与其它冶金渣相比，镍铁渣有价金属回收价值低，排渣量大，己逐步成为冶金废渣处理的一大难题。
目前国内镍铁渣绝大多数是腐殖土型的红土矿在电炉还原熔炼镍铁的方法过程中产生的，其原料和生产方法基本相同，所以不同厂家产生电炉冶炼镍铁渣的组成基本相同，其主要成分是FeO、MgO和SiO2，次要成分是Al2O3、Cr2O3、CaO等(典型化学成分见表1)，属于FeO-MgO-SiO三元系渣，经SEM、MLA、XRD等检测表明，其主要的矿物组成是MgO·SiO2、2FeO·SiO2和FeO·SiO。
表1电炉冶炼镍铁渣的化学成分(％)
镍铁渣具有以下特点：镍铁渣中镁高、钙低的特点导致镍铁渣活性较低，稳定性较差。镍铁渣不同于钢渣、高炉渣、锰渣等冶金废渣，镍铁渣中硅、镁高，钙低的特点对其在建材方面的应用研究提出了新的难题。其含镁(MgO)量约在30％左右，对镍铁渣建材可能存在的溶胀性形成了极大的影响；活性指数低于50％，严重制约镍铁渣胶凝性[孔令军，赵祥麟，刘广龙.红土镍矿冶炼镍铁废渣综合利用研究综述[J].铜业工程，2014，(4)：42-44]。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提高渣的水化反应活性，减少氧化镁对水泥石安定性的影响，并提高渣的易磨性的镍铁渣处理方法，用以处理红土矿火法冶炼镍铁合金过程中所产生的工业废渣。
本发明的技术方案是：一种活性镍铁渣的制备方法，依次包括下述步骤：
A、制备镍铁渣改性剂：将活性剂与镁稳定剂分别研磨成粒径小于80μm的粉料，混合均匀，得到镍铁渣改性剂；
B、将镍铁渣改性剂与刚出电炉的镍铁渣一同装入反应器筒体从筒尾向筒头稍作向下倾斜的旋转反应器中；其中，A步制得的镍铁渣改性剂从所述的反应器筒体的高端筒尾加入，而刚出电炉的镍铁渣从所述的反应器筒体的低端筒头加入；利用镍铁渣的余温进行反应，冷却后得到活性镍铁渣。
A步中所述的活性剂为方解石、石灰石、白垩中的一种；镁稳定剂为白硼钙石、钠硼解石、磷灰石、蓝铁矿中的一种；B步中活性剂用量为镍铁渣质量的10-30％；镁稳定剂用量也为镍铁渣质量的10-30％
本发明的优点是，在镍铁渣中加入方解石、石灰石、白垩，这些矿物含钙的物质，其将与镍铁渣中氧化硅反应，得到硅酸钙，硅酸钙具有水化反应活性，使铁镍渣具有水化反应活性。
在镍铁渣中加入的稳定剂为白硼钙石[4CaO·5B2O3·7H2O]、钠硼解石[NaCaB3B2O7(OH)4·6H2O]、磷灰石[Ca5(OP4)3(F,Cl,OH)]、蓝铁矿[Fe3(PO4)2·8H2O]，这些矿物中的B或P将与Mg形成硼酸镁或磷酸镁，避免镁以方镁石的形式赋存，从而提高镍铁渣的稳定性。
用本发明方法制备的活性镍铁渣可用于水泥掺合材料或制砖，既解决了镍铁渣的处理问题，又可为社会提供建筑材料，变废为宝。
附图说明
本发明可结合附图做进一步说明。图1是本发明利用的旋转反应器的结构示意图。图中：1是后下料管、2是筒尾、3是旋转反应器筒体、4是筒头、5是前下料管；α是反应器筒体从筒尾向筒头稍作向下倾斜的倾角(倾斜的反应器筒体与地平面之间的夹角)。
具体实施方式
一种活性镍铁渣的制备方法，依次包括：
A、镍铁渣改性剂的制备
将活性剂与镁稳定剂分别研磨成粒径小于80μm的粉料，混合均匀，得到镍铁渣改性剂；其中活性剂为方解石、石灰石、白垩中的一种，镁稳定剂为白硼钙石、钠硼解石、磷灰石、蓝铁矿中的一种，具体选择可参考表1。
B、将镍铁渣从旋转反应器的筒头加入，铁镍渣改性剂从旋转反应器的筒尾加入，镍铁渣与镍铁渣改性剂在旋转反应器中反应，从筒头7排出，得到活性镍铁渣。
本发明活性剂用量为镍铁渣质量的10-30％；镁稳定剂用量也为镍铁渣质量的10-30％，具体实施例配比可参考表1。
参考图1，旋转反应器工作原理为镍铁渣从旋转反应器的筒头4(低端)通过前下料管5加入，镍铁渣改性剂从旋转反应器的筒尾2(高端)通过后下料管1加入，由于旋转反应器筒体4的倾斜和缓慢地回转，使物料产生一个既沿着圆周方向翻滚，又沿着轴向从高端向低端移动的复合运动，镍铁渣改性剂在旋转反应器通过预热，与镍铁渣反应等过程后，从旋转反应器的低端卸出，进入冷却机。
从电炉出来的镍铁渣，由于温度高达1500-1600℃，发出的热量加热镍铁渣改性剂，并与其反应；镍铁渣改性剂中的镁稳定剂与镍铁渣中的镁反应，使镁以硼酸镁或磷酸镁的形式存在；镍铁渣改性剂中的活性剂与镍铁渣中的镁反应，得到硅酸钙，使镍铁渣具有水化反应活性。
利用本发明制备的活性镍铁渣，根据国标“水泥胶砂强度检验方法(GB/T 17671-1999)，将高活性镍铁渣制备成水泥试块，水泥试块的强度均大于20MPa。
表1镍铁渣改性剂的配比
本发明中所述的百分数，如无特别说明的均为质量百分数。

Claims (3)

1.一种活性镍铁渣的制备方法，依次包括下述步骤：
A、制备镍铁渣改性剂：将活性剂与镁稳定剂分别研磨成粒径小于80μm的粉料，混合均匀，得到镍铁渣改性剂；其中，镁稳定剂为白硼钙石、钠硼解石、磷灰石、蓝铁矿中的一种；
B、将镍铁渣改性剂与刚出电炉的镍铁渣一同装入反应器筒体从筒尾向筒头稍作向下倾斜的旋转反应器中；其中，A步制得的镍铁渣改性剂从所述的反应器筒体的高端筒尾加入，而刚出电炉的镍铁渣从所述的反应器筒体的低端筒头加入；利用镍铁渣的余温进行反应，冷却后得到活性镍铁渣。
2.根据权利要求1所述的活性镍铁渣的制备方法，其特征在于，所述的活性剂为方解石、白垩中的一种。
3.根据权利要求1所述的活性镍铁渣的制备方法，其特征在于，所述的活性剂用量为镍铁渣质量的10-30%；镁稳定剂用量为镍铁渣质量的10-30%。
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