CN111992729B - 一种低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法，包括：配料：将多种低品位镍铜固危废物料进行配料，得到固危废混合料；其中，固危废混合料的各指标包括：水分为20‑30％、含镍量为3‑7％、含铜量为1‑5％、铁硅比为(0.4‑2):1、镍硫比为(0.2‑1):1；熔炼：将固危废混合料和燃料送入熔炼炉内进行熔炼，生产出的热熔体流入炉前电床，控制炉前电床的熔体料位以及熔体温度，使镍铜合金层下沉逐步与渣层进行分离，得到高品位的镍铜合金熔体；熔体分离：镍铜合金熔体在高速水流的冲击下打散冷却，得到均匀的镍铜合金颗粒。本发明为后续冶炼创造有利高效生产条件，可降低镍铜冶炼生产成本和提高冶炼生产效率。

Description

一种低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法
技术领域
本发明属于固危废物料处理技术领域，涉及一种低品位镍铜固危废物料环保处理方法，具体涉及一种低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法。
背景技术
在镍铜湿法冶炼工艺中，其会产生二次氢氧化镍、废水污泥、除铁尾料等含镍铜固危废物料；上述镍铜固危废物料中不仅含有镍铜钴等主金属，还含有不同浓度的贵金属；虽然上述固危废物料中含镍铜等金属量较低(基本在2％-5％范围内)，但固危废物料的产量较大(年产在5000-50000t)；因此，每年合计含金属量产量在500-3000t。
上述镍铜固危废物料较为分散，产自多家冶炼单位，因其含铅锌砷等杂质金属及氯等酸根成为固危废物料，许多企业没有回收生产资质或回收成本较高，所以国内逐步形成多家固危废环保处理企业，这些企业根据自主生产技术特点，专业进行回收处理这些固危废处理物料。
上述镍铜固危废物料进入冶炼企业进行回收利用对其下游最终金属产品质量影响较大，且回收设备设施及生产成本较高，造成大部分金属物料现场堆存、金属回收率较低、影响长期生产加工成本。近年来随着国家环保政策及管理需求，新兴一些环保公司研究新型技术进行专业回收处理大型冶炼企业金属固危废物料，为国家和企业解决固危废物料无害化处理难题，并给地方企业和政府创造一定价值，实现资源循环利用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法，可解决现有镍铜固危废物料堆存占用资金、回收成本高及环保污染的问题。
本发明公开了一种低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法，包括：
配料：将多种低品位镍铜固危废物料进行配料，得到固危废混合料；其中，所述固危废混合料的各指标包括：水分为20-30％、含镍量为3-7％、含铜量为1-5％、铁硅比为(0.4-2):1、镍硫比为(0.2-1):1；
熔炼：将所述固危废混合料和燃料送入熔炼炉内进行熔炼，生产出的热熔体流入炉前电床，控制炉前电床的熔体料位以及熔体温度，使镍铜合金层下沉逐步与渣层进行分离，得到高品位的镍铜合金熔体；
熔体分离：所述镍铜合金熔体在高速水流的冲击下打散冷却，得到均匀的镍铜合金颗粒。
作为本发明的进一步改进，所述配料，具体包括：
化验分析多种低品位镍铜固危废物料，得到镍铜固危废物料的含镍分析结果；
根据多种镍铜固危废物料的含镍分析结果，计算达到固危废混合料各指标的物料配比以及固危废混合料的各指标；
将多种镍铜固危废物料按照计算的物料配比分多次进行配料，第一次经过配料后混合料进行取样化验分析，对比计算的固危废混合料的各指标；
根据比较结果对后续多次配料进行调整，确保物料配比偏差不超过5％。
作为本发明的进一步改进，在所述熔炼过程中，
控制炉前电床的熔体料位提高不大于1m，控制炉前电床的熔体温度为1100-1400℃。
作为本发明的进一步改进，所述熔体分离，具体包括：
炉前电床底部排放所述镍铜合金熔体，所述镍铜合金熔体通过位置高差自上而下流动至螺旋倾斜的溜槽内，形成快速旋转流动的镍铜合金熔体；
在溜槽中部加装两套倾角高压高速水喷嘴，在镍铜合金熔体排放前先将两套高压高速水喷嘴打开，两股高压高速水流螺旋式旋转向上冲击；
在镍铜合金熔体排放时，热熔体落至溜槽内时与高压高速水流接触，将热熔体液态结构冷却为固体颗粒结构，得到均匀的镍铜合金颗粒。
作为本发明的进一步改进，高压高速水喷嘴的水流量为40-60m3/h。
作为本发明的进一步改进，所述镍铜合金颗粒的含镍量≥20％，含铜量≥5％，粒度为5mm±1mm。
作为本发明的进一步改进，所述镍铜合金颗粒的含硫量≥25％，含氧化镁量≤6％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明将多种低品位镍铜固危废物料进行精准配料，为后续生产创造有利条件；本发明先化验分析各物料的具体成分，根据分析的成分进行精准配料使混合料达到冶炼需要的铁硅比、镍硫比等指标，进而满足冶炼生产需求；
2.本发明将冶炼熔体通过炉前电床进行升温保温，使熔体中镍铜合金与铁硅渣快速澄清分离，确保有价金属实现回收目的；
3.本发明将电床排放出的镍铜合金热熔体采用高压高速水流进行破碎，形成细小均匀的颗粒物；通过高速旋转的大量水流将镍铜合金熔体进行快速冲击，利用热熔体高温的性能与水温的差距，促使金属内应力快速变化，最终生产出适合各类大型冶炼炉窑使用颗粒物料，均匀颗粒镍铜合金比重适中不易飞扬，且堆存后含水量小于3％，从而提高大型冶炼的生产效率，降低能源消耗及减少烟灰率，提升综合回收率；
4.本发明为金属冶炼低品位固危废物料或贫矿资源等行业解决了环保难题，开辟了一条低品位固危废物料或贫矿资源回收利用的合法出路，为冶炼企业发展创造有利条件，拓展了金属产品市场的竞争力；
5.本发明生产出的镍铜合金避免了传统生产低冰镍再进行人工或机械破碎，以及湿法浸出分离再进行磨浮分离等工序回收有价金属的繁杂流程；本发明减少了传统工艺流程及操作人员，提高提高镍铜回收率，实现工艺技术进步；本发明在镍、铜、钴及贵金属等行业的固危废处理及其他金属回收利用中可推广应用。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种低品位镍铜固危废物料生产均匀镍铜合金颗粒的方法，包括：
步骤1、配料：将多种低品位镍铜固危废物料进行配料，得到固危废混合料；其中，固危废混合料的各指标包括：水分为20-30％、含镍量为3-7wt％、含铜量为1-5wt％、铁硅比为(0.4-2):1、镍硫比为(0.2-1):1、焦率20％；
具体的配料方法，包括：
步骤11、选取多种低品位固危废物料，并对每种低品位固危废物料进行化验分析，得到物料的含镍分析结果，该分析结果包括水分、含镍量、含铜量、铁硅比、镍硫比等；
步骤12、低品位固危废物料分析结果分别输入配料单中，根据多种镍铜固危废物料的含镍分析结果，计算达到固危废混合料各指标的物料配比；再将这些物料量按照实物量比例分别输入数据，物料配比后经过自动计算配出含镍品位，且物料中控制含有铁、含硫、含二氧化硅、含氧化镁等百分量；使其满足固危废混合料的上述指标；
步骤13、将多种镍铜固危废物料按照计算的物料配比分四次进行配料，第一次经过配料后混合料进行取样化验分析，对比计算的固危废混合料的各指标；
步骤14、根据比较结果对后续三次配料进行调整，确保物料配比偏差不超过5％，完成配料；配料完成的固危废混合料用于熔池鼓风冶炼，同时，满足上述指标的固危废混合料为后续冶炼创造有利条件；
步骤15、混合后将物料加入配料斗内经过1#皮带输送至振动筛，经过物料筛分去除杂物，再通过2#皮带送入混料器内进行搅拌配入凝固剂，配料混合后经过3#皮带输送至高压磨具制作出入炉原料块，作好火法冶炼原料准备工作。
步骤2、熔炼：将固危废混合料和燃料送入熔炼炉内进行熔炼，生产出的热熔体流入炉前电床，控制炉前电床的熔体料位以及熔体温度，使镍铜合金层下沉逐步与渣层进行分离，得到高品位的镍铜合金熔体；
熔炼的具体方法，包括：
步骤21、将固危废混合料和燃料送入熔炼炉内进行熔炼；
步骤22、将熔炼后的熔体排放至炉前电床，控制炉前电床的熔体料位以及熔体温度；其中，将熔体料位控制提高，即控制炉前电床的熔体料位提高不大于1m；将温度从低温提升至高温，并进行保温；即按照电极电流、电压级数分为多级，根据不同反应时间段进行动态控制熔池熔体温度，将熔体温度保证控制在1100-1400℃范围内，确保产出的镍铜合金满足冶炼企业需求。
步骤23、在熔体料位逐步提高和温度逐步上升过程中，熔体内部含镍主金属及贵金属等依靠自身比重逐步下沉，镍铜合金层逐步与渣层进行分离，含镍品位提升富集，形成镍铜合金中间产品。
步骤3、熔体分离：镍铜合金熔体在高速水流的冲击下打散冷却，得到均匀的镍铜合金颗粒；
熔体分离的具体方法，包括：
步骤31、炉前电床底部排放镍铜合金熔体，上部排出冶炼尾料渣；炉前电床底部的熔体排放口下安装有螺旋倾斜的溜槽；溜槽的结构为：溜槽的进料端与熔体排放口之间具有一定高度差，溜槽沿熔体流动方向斜向下倾斜，优选倾斜角度为25°；溜槽头部形成圆管式密封，避免镍铜合金熔体飞溅；溜槽中部及后端为敞开式半弧形，排放溜槽端口底部有两个对角切向密封圆管左右两侧向下的高压循环水喷嘴。
步骤32、炉前电床底部排放镍铜合金熔体，镍铜合金熔体通过位置高差自上而下流动至螺旋倾斜的溜槽内，形成快速旋转流动的镍铜合金熔体；
步骤33、在热熔体排放前先将两套高压高速水打开，两股高压高速水流形成螺旋式旋转向上冲击，高压高速水喷嘴的水流量为40-60m3/h，高压水流冲至排放溜槽顶部时被阻挡，大量水流又经过排放溜槽自流出来；当热熔体排放时，热熔体自重落至排放溜槽内时与高压高速水流快速接触，由于水流动力较大，且熔体温度较高，水流与流动熔体温差较大，通过快速接触形成内应力变化，将热熔体液态结构改变为固体颗粒结构，快速冷却下来，形成均匀细小的圆颗粒状镍铜合金颗粒，镍铜合金颗粒与水流一起回流至水池内，经过铲运后控干过滤颗粒镍铜合金，堆存晾晒后进行销售；镍铜合金颗粒作为大型金属冶炼企业的原料生产纯镍铜金属产品。
本发明通过将低品位镍铜固危废金属物料生产出镍铜合金含镍量≥20％，含铜量≥5％，粒度为5mm±1mm；镍铜合金颗粒的含硫量≥25％，含氧化镁量≤6％；属于低熔点活动性高的镍铜合金，便于冶镍铜炼行业生产纯金属产品，提高生产效率及降低生产成本，为冶炼企业回收金属物料创造有利条件。
本发明的优点为：
1.本发明将多种低品位镍铜固危废物料进行精准配料，为后续生产创造有利条件；本发明先化验分析各物料的具体成分，根据分析的成分进行精准配料使混合料达到冶炼需要的铁硅比、镍硫比等指标，进而满足冶炼生产需求；若配比不合适，势必会对冶炼过程造成加大干扰，且不会经济的产出合适的产品；所以每次配料前要化验分析具体物料的成分特性，根据生产计划目标设定计算格式，将物料具体成分输入配料表内，再输入物料实物量，将主品位镍铜含量及铁、硅、氧化镁等冶炼技术参数核算出来，通过灵活调整物料量实现主金属满足冶炼需求；
2.本发明将冶炼熔体通过炉前电床进行升温保温，使熔体中镍铜合金与铁硅渣快速澄清分离，确保有价金属实现回收目的；通过冶炼温度的阶梯式有效控制将电床内熔体形成缓冲流动，利用熔体内不同比重的金属进行快速分层，且形成渣含镍达到小于0.2％的最佳指标，实现固危废物料无害化处理要求；
3.本发明将电床排放出的镍铜合金热熔体采用高压高速水流进行破碎，形成细小均匀的颗粒物；通过高速旋转的大量水流将镍铜合金熔体进行快速冲击，利用热熔体高温的性能与水温的差距，促使金属内应力快速变化，最终生产出适合各类大型冶炼炉窑使用颗粒物料，均匀颗粒镍铜合金比重适中不易飞扬，且堆存后含水量小于3％，从而提高大型冶炼的生产效率，降低能源消耗及减少烟灰率，提升综合回收率；
4.本发明为金属冶炼低品位固危废物料或贫矿资源等行业解决了环保难题，开辟了一条低品位固危废物料或贫矿资源回收利用的合法出路，为冶炼企业发展创造有利条件，拓展了金属产品市场的竞争力；
5.本发明生产出的镍铜合金避免了传统生产低冰镍再进行人工或机械破碎，以及湿法浸出分离再进行磨浮分离等工序回收有价金属的繁杂流程；本发明减少了传统工艺流程及操作人员，提高提高镍铜回收率，实现工艺技术进步；本发明在镍、铜、钴及贵金属等行业的固危废处理及其他金属回收利用中可推广应用。
实施例：
本发明提供一种低品位镍铜固危废物料生产均匀镍铜合金颗粒的方法，包括：
步骤1、将各类低品位固危废物料分别取样化验分析各类低品位含镍铜固危废物料，将物料含镍分析结果分别为7.1％、3.1％、3.5％、5.2％、4.5％、1.5％的含镍物料输入配料单中；再将这些物料量按照实物量比例分别输入数据，分别为56.48t、33.89t、28.24t、56.48t、5.65t、9.4t，物料配比后经过自动计算配出含镍4％，且物料中含有铁15.04％、含硫11.07％、含二氧化硅13.63％、含氧化镁4.56％。
步骤2、低品位物料经过冶炼融化反应后，将热溶体排放至炉前电床，将溶体料位控制提高1m，再将温度从1100℃提升至1250℃，并进行保温2h；在溶体料位逐步提高和温度逐步上升过程溶体内部含镍主金属及贵金属等依靠自身比重逐步下沉，镍铜合金层逐步与渣层进行分离，含镍提升至25％以上，确保含镍铜合金金属品位逐步提升富集，形成镍铜合金中间产品。
步骤3、炉前电床底部排放镍铜合金溶体，上部排出冶炼尾料渣；电床底部装有排放溜槽，排放溜槽位置处于排放溶体下方500mm处，排放溜槽头部1m处形成圆管式密封，避免镍铜合金溶体飞溅，排放溜槽倾角25度向下，溜槽长3m。排放溜槽端口底部有两个对角切向密封圆管左右两侧向下的高压循环水喷嘴。先打开高压水循环泵，两个喷嘴形成旋流在溜槽端口形成旋转式向下冲水，水循环流量为50m3/h；镍铜合金溶体由炉前电床底部排放口处烧开一个100mm左右的洞，热溶体由此洞口缓慢流出形成向下弧度流入排放溜槽中，镍铜合金溶体与高速旋转的循环水接触后，由于温度差异将热溶体快速凝固，由于高压水流将快凝固的热溶体打散，形成细小均匀的圆形颗粒镍铜合金。经过水池过滤分离，将镍铜合金产品分离出来。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低品位镍铜固危废物料生产镍铜合金颗粒的方法，其特征在于，包括：
配料：将多种低品位镍铜固危废物料进行配料，得到固危废混合料；其中，所述固危废混合料的各指标包括：水分为20-30%、含镍量为3-7%、含铜量为1-5%、铁硅比为(0.4-2):1、镍硫比为(0.2-1):1；
熔炼：将所述固危废混合料和燃料送入熔炼炉内进行熔炼，生产出的热熔体流入炉前电床，控制炉前电床的熔体料位以及熔体温度，使镍铜合金层下沉逐步与渣层进行分离，得到高品位的镍铜合金熔体；
熔体分离：炉前电床底部的熔体排放口下安装有倾斜的溜槽，溜槽的结构为：溜槽的进料端与熔体排放口之间具有一定高度差，溜槽沿熔体流动方向斜向下倾斜，溜槽头部形成圆管式密封，溜槽中部及后端为敞开式半弧形；溜槽头部的端口底部有两个对角切向密封圆管左右两侧向下的高压循环水喷嘴；在镍铜合金熔体排放前先将两套高压高速水喷嘴打开，两股高压高速水流在圆管式密封内形成螺旋式旋转向上冲击，高压高速水喷嘴的水流量为40-60m3/h，高压水流冲至排放溜槽顶部时被阻挡，大量水流又经过排放溜槽自流出来；炉前电床底部排放所述镍铜合金熔体，所述镍铜合金熔体通过位置高差自上而下流动至倾斜的溜槽内，热熔体落至溜槽内时与高压高速水流接触，将热熔体液态结构冷却为固体颗粒结构，得到均匀的镍铜合金颗粒。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配料，具体包括：
化验分析多种低品位镍铜固危废物料，得到镍铜固危废物料的含镍分析结果；
根据多种镍铜固危废物料的含镍分析结果，计算达到固危废混合料各指标的物料配比以及固危废混合料的各指标；
将多种镍铜固危废物料按照计算的物料配比分多次进行配料，第一次经过配料后混合料进行取样化验分析，对比计算的固危废混合料的各指标；
根据比较结果对后续多次配料进行调整，确保物料配比偏差不超过5%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述熔炼过程中，
控制炉前电床的熔体料位提高不大于1m，控制炉前电床的熔体温度为1100-1400℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镍铜合金颗粒的含镍量≥20%，含铜量≥5%，粒度为5mm±1mm。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述镍铜合金颗粒的含硫量≥25%，含氧化镁量≤6%。
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