CN109402316B - 一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的方法 - Google Patents

一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的方法，是将钕铁硼废料酸浸渣与助熔剂混均后，与还原性气体一起由喷嘴喷入一个高温竖式反应塔空间，物料中铁氧化物大部分被还原成金属铁，少量未被还原的铁在经过设置在沉淀池上方的炽热焦炭层时，被还原成金属铁，物料中的稀土以氧化物形式入渣。铁水和稀土渣高温混合熔体经排出后进入超重力渣金融分器，在超重力作用下，铁水透过多孔陶瓷过滤膜，稀土渣则被截留在转鼓内，从而实现钕铁硼废料中稀土和铁的高效富集和分离，克服了传统钕铁硼废料酸浸渣难于综合回收的缺陷，具有良好的经济和环保效益。

Description

一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的 方法
技术领域
本发明涉及一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的方法，属于稀土冶金技术领域。
背景技术
钕铁硼是一种磁性材料，作为稀土永磁材料发展的最新成果，因其优异的磁性能而被称为“磁王”，广泛应用于各个领域。在钕铁硼磁性材料生产过程中，会产生大约20-25％的废料。这些废料含有大约60%的铁和30%左右的稀土元素。钕铁硼废料的回收利用，不仅合理利用了资源，而且减少了环境的污染。
当前，钕铁硼废料主要采用盐酸优溶法进行处理。先将钕铁硼进行回转窑氧化焙烧，将稀土和铁尽可能分别氧化成RE2O3和Fe2O3，再采用盐酸将RE2O3优先溶出，进入浸出液，而大部分铁以Fe2O3形式留着浸出渣中。这种酸浸渣除Fe2O3外，还包含少量的SiO2、CaO，并含有0.5-1.0%左右的稀土氧化物。
目前，钕铁硼废料酸浸渣还没有合适的综合利用方法，大多数企业将其堆存，造成环境污染，少数企业将其作为炼铁原料出售。专利（申请号为：201610246932 .3）公布了“一种钕铁硼废料酸浸渣的综合利用方法”，提出在强酸高温环境下，湿法回收废料中的铁和稀土，但流程冗长、对设备要求高。
发明内容
为了综合回收钕铁硼废料酸浸渣中的有价资源，消除该冶金固废对环境的污染，本发明提出一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的方法，采取的技术方案包括以下步骤。
（1）闪速还原。
a. 将酸浸渣和助熔剂混合后，与还原性气体一起由喷嘴（1）喷入一个高度为2.0-25.0米、温度为1000-1600℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压低于10-15atm，物料中铁氧化物大部分被还原成金属铁，而稀土氧化物不被还原，与助熔剂形成稀土渣相。
b. 反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的炽热焦炭层，焦炭层温度为1000-1600℃，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁。
c. 铁水和稀土渣高温混合熔体从混合熔体排出口（5）连续或定期排出。
（2）超重力渣金融分。
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上。调整转鼓调速电动机（15）转速和熔体进料速度，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。
进一步地，步骤（1）中产生的还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
进一步地，步骤（2）中，当稀土渣积累到一定厚度时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。
进一步地，所述酸浸渣的粒度为50目以下。
进一步地，所述助熔剂为SiO2、CaO、MgO、Al2O3、B2O3中的一种或多种，其粒度为50目以下。
进一步地，所述助熔剂的加入量为酸浸渣重量的1-30%。
进一步地，所述还原性气体为一氧化碳、氢气、天然气、页岩气中的一种或多种。
本发明提出的一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的方法，有以下特征和优点：（1）采用喷嘴将粉状钕铁硼废料酸浸渣与还原气体同时喷入高温反应塔空间，使物料呈高度分散的漂浮状态，物料与还原气体充分接触，具有优越的反应动力学条件，能快速发生反应将物料中铁氧化物尽可能地还原成金属铁。（2）在沉淀池上方设置炽热焦炭层，将未被还原的铁氧化物进一步还原成金属铁，提高铁的还原率。（4）整个闪速还原反应时间只需短短几秒至十几秒，处理能力大，且炉体的温度、气氛控制准确，密封性好，能耗低，环境友好。（4）采用超重力渣金融分，可实现铁水相中夹杂的细小、分散的稀土渣粒的汇集，有利于含量相对少的稀土氧化物的富集，从而实现酸浸渣中稀土和铁较为彻底的分离。
本发明能实现钕铁硼废料酸浸渣中稀土和铁的综合回收，流程短、效率高、产能大、能耗低、环境好，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1：本发明工艺流程图示意图。
图2：本发明所采用的闪速还原设备结构示意图。
图2中，1.喷嘴，2.反应塔，3.沉淀池，4.烟道，5.混合熔体排出口。
图3：本发明所采用的超重力渣金融分设备结构示意图。
图3中，6.进料管，7.布料器调速电动机，8.排气口，9.布料器，10.多孔陶瓷过滤膜，11.转鼓中心柱，12.铁水出口，13.刮刀液压杆，14.刮刀，15.转鼓调速电动机，16.减震器，17.稀土渣出口。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1：
将粒度为100目的粉状钕铁硼废料酸浸渣与渣重量6%的CaO粉混匀后，，与氢气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为3.5米、温度为1200℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10-16atm，物料中铁氧化物的63.5%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的1350℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.5%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（5）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速至200 r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上。调整转鼓调速电动机（15）转速至400r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到5cm时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。
实施例2：
将粒度为200目的粉状钕铁硼废料酸浸渣与渣重量5%的SiO2粉混匀后，与氢气一起由喷嘴（1）喷入一个高度为5.5米、温度为1300℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10-18atm，物料中铁氧化物的72.6%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的1450℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.6%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（5）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速至300 r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上。调整转鼓调速电动机（15）转速至600r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到8cm时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。
实施例3：
将粒度为300目的粉状钕铁硼废料酸浸渣与渣重量3%的SiO2粉、2%的CaO粉混匀后，与一氧化碳气体一起由喷嘴（1）喷入一个高度为8.5米、温度为1300℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10-20atm，物料中铁氧化物的85.3%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的1550℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.9%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（5）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速至500 r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上。调整转鼓调速电动机（15）转速至800r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到10cm时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。
实施例4：
将粒度为50目的粉状钕铁硼废料酸浸渣与渣重量0.5%的200目MgO粉、0.5%的200目B2O3粉混匀后，与天然气气体一起由喷嘴（1）喷入一个高度为10.0米、温度为1400℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10-16atm，物料中铁氧化物的70.5%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的1000℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.5%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（5）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速至600 r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上。调整转鼓调速电动机（15）转速至800r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到12cm时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。
实施例5：
将粒度为100目的粉状钕铁硼废料酸浸渣与渣重量5%的100目SiO2粉、3%的100目Al2O3粉混匀后，与页岩气气体一起由喷嘴（1）喷入一个高度为2.0米、温度为1600℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10-25atm，物料中铁氧化物的95.7%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的1600℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.9%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（5）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速至800 r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上。调整转鼓调速电动机（15）转速至900r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到15cm时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。
实施例6：
将粒度为300目的粉状钕铁硼废料酸浸渣与渣重量18%的50目SiO2粉、12%的50目MgO粉混匀后，与氢气和一氧化碳体积比为2:1的混合气体一起由喷嘴（1）喷入一个高度为25.0米、温度为1000℃的反应塔（2），物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压为10-20atm，物料中铁氧化物的65.9%被还原成金属铁，而物料中的稀土氧化物未被还原。反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的1200℃的炽热焦炭层，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁，此时，铁总还原率达99.8%。铁水和稀土渣高温混合熔体从排出口（5）连续或定期排出，通过溜槽进入超重力渣金融分器。还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速至1000 r/min，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上。调整转鼓调速电动机（15）转速至1000r/min，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内。当稀土渣厚度积累到5cm时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。

Claims (5)

1.一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原超重力渣金融分综合回收的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）闪速还原
a. 将粉状酸浸渣和助熔剂混合后，与还原性气体一起由喷嘴（1）喷入一个高度为2.0-25.0米、温度为1000-1600℃的反应塔（2），所述还原性气体为一氧化碳、氢气、天然气、页岩气中的一种或多种，物料呈高度分散的漂浮状态从反应塔上端飘落到下端，在此过程中，控制反应气氛，使氧分压低于10-15atm，物料中铁氧化物大部分被还原成金属铁，而稀土氧化物不被还原，与助熔剂形成稀土渣相；
b. 反应塔中还原得到的高温熔体飘落到反应塔下方的沉淀池（3）时，穿过设置在沉淀池上方的炽热焦炭层，焦炭层温度为1000-1600℃，未被还原的铁氧化物被进一步还原成金属铁；
c. 铁水和稀土渣高温混合熔体从混合熔体排出口（5）连续或定期排出；
（2）超重力渣金融分
铁水和稀土渣高温混合熔体由进料管（6）流到超重力渣金融分器的布料器，通过调整布料器调速电动机（7）转速，使混合熔体均匀分布到转鼓内壁的多孔陶瓷过滤膜（10）上；调整转鼓调速电动机（15）转速和熔体进料速度，使铁水透过多孔陶瓷过滤膜，从铁水出口（12）流出，而稀土渣则被截留在转鼓内；当稀土渣积累到一定厚度时，停止进料，用刮刀（14）将稀土渣刮落，从稀土渣出口（17）排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中产生的还原烟气由烟道（4）排出，经二次燃烧、余热回收、收尘后排空。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸浸渣的粒度为50目以下。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助熔剂为SiO2、CaO、MgO、Al2O3、B2O3中的一种或多种，其粒度为50目以下。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助熔剂的加入量为酸浸渣重量的1-30%。
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