CN112176192A - 一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法 - Google Patents

一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法。本发明采用的方法为：1）合金熔化：将合金加入中频炉，升温熔化；2）通氧吹炼：合金熔化后，中频炉断电，将吹氧管插入熔体中，利用空压机进行鼓气吹炼，并加入硅石造渣，空气流量4~6m3/h；3）升温加热：吹炼火光呈红色时，需停止吹炼，重新通电升温，将中频炉中物料熔化；4）出渣：将炉中造出的渣舀出，再回到步骤2、步骤3和步骤4，至空气量耗完结束；5）出合金：停止吹炼，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离，所述合金产品中硅、镁含量控制在0.05%以下。本发明主要是将含硅镁杂质的合金进行精炼，使得硅、镁含量均低于0.05%，且钴镍的回收率大于96%。

Description

一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法
技术领域
本发明涉及合金精炼制备方法领域，特别是一种低硅、镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法。
背景技术
近几年新能源汽车的发展十分迅速，其新能源电池也开始出现批量废弃，将废旧电池回收循坏利用，减少资源浪费的同时，提高产业收益。目前，回收电池料主要方法是通过火法熔炼工艺将有价金属集中在合金内，再通过湿法进行有价金属的分离，制备一系列相关的有价金属产品。合金中硅、镁含量的高低对湿法浸出萃取工艺有着一定的影响，过高会导致萃取工艺繁琐，废水量大，萃取成本增加，因此，降低合金中的硅、镁含量成为一个技术热点。
目前脱硅、脱镁都是采用酸浸浮选法进行，脱除后的硅、镁含量仍相对较高，有价金属也会有较大的损失，且存在着大量的废水。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种低硅、镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，其采用合金精炼的方法将合金中的硅、镁进行脱除，有针对性地对硅、镁进行脱除，使硅、镁含量均小于0.05%，而且对有价金属的损耗低，钴镍回收率大于96%。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，所述低硅、低镁合金的成分含有：Co、Ni、Mn、Fe、S、Cu、Mg、Si，其中Mg 0.1-1%、Si 0.1-2%，其包括以下步骤：
1）合金熔化：将合金加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
2）通氧吹炼：合金熔化后，中频炉断电，将吹氧管插入熔体中，利用空压机进行鼓气吹炼，并加入硅石造渣，空气流量4~6m3/h；
3）升温加热：由于中频炉散热快，吹炼一段时间后，吹炼火光呈红色时，需停止吹炼，重新通电升温，将中频炉中物料熔化；
4）出渣：将炉中造出的渣舀出，再回到步骤2、步骤3和步骤4，至空气量（理论计算值）耗完结束；
5）出合金：停止吹炼，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离，所述合金产品中硅、镁含量控制在0.05%以下。
本发明采用中频炉熔化方法，进行合金吹炼，并加入硅石，在选择性氧化的原理下，将合金中的硅镁杂质以硅酸镁、硅酸铁形式进入到渣中。
本发明主要通过控制鼓入空气流量、时间来稳定合金中硅、镁含量。空气流量控制着反应过程中氧的含量，影响硅/镁的氧化速率，进而影响合金精炼后硅、镁的含量；鼓入空气时间控制着反应过程中氧的含量，影响硅/镁的氧化速率，进而影响合金精炼后硅、镁的含量。
进一步地，鼓气吹炼利用空气中的氧气，将硅和镁分别氧化成二氧化硅和氧化镁，进入渣里。
进一步地，硅石在步骤2）中分批加入。
进一步地，空气在步骤2）、步骤3）中分批加入。
进一步地，吹炼温度1350~1450℃，吹炼过程需对中频炉进行加热升温。
进一步地，吹炼时间在20~30min，总空气量在1.8~2.4m3，硅石总量在0.35~0.4kg。
进一步地，如步骤5）得到的渣铁为不易分离的渣铁或硅和镁成分不符合要求的合金（即合金产品中硅、镁含量≥0.05%），还包括以下步骤：
6）合金熔化：重新加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
7）出合金：熔炼一段时间后，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离。
本发明提出的火湿法联用工艺对废旧电池进行回收循环利用，采用合金精炼的方法将合金中的硅、镁进行脱除，不仅可以有针对性地对硅、镁进行脱除，使硅、镁含量均小于0.05%，而且对有价金属的损耗低，钴镍回收率大于96%，同时没有废水生成，缓解工业环保压力。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明工艺设备图；
图2中，①为水循环部分；②为中频炉；③为石棉布；④为吹氧管；⑤为空压机；⑥为石墨坩埚。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
步骤1、合金熔化：将20kg合金加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
步骤2、通氧吹炼：合金熔化后，中频炉断电，将吹氧管插入熔体中，利用空压机进行鼓气吹炼，并加入硅石造渣，空气流量4m3/h；
步骤3、升温加热：中频炉散热快，吹炼一段时间后，吹炼火光呈红色时，需停止吹炼，重新通电升温，将炉中物料熔化；
步骤4、出渣：将炉中造出的渣舀出，再回到步骤2、步骤3和步骤4，至空气量耗完结束；
步骤5、出合金：停止吹炼，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离。
所得样品渣铁不易分离，熔炼时间在28min，总空气量在1.87m3，硅石总量在0.37kg，中频炉电耗32.77kw·h。
实施例2
步骤1、合金熔化：将20kg合金加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
步骤2、通氧吹炼：合金熔化后，中频炉断电，将吹氧管插入熔体中，利用空压机进行鼓气吹炼，并加入硅石造渣，空气流量5m3/h；
步骤3、升温加热：中频炉散热快，吹炼一段时间后，吹炼火光呈红色时，需停止吹炼，重新通电升温，将炉中物料熔化；
步骤4、出渣：将炉中造出的渣舀出，再回到步骤2、步骤3和步骤4，至空气量耗完结束；
步骤5、出合金：停止吹炼，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离。
所得样品渣铁易分离，渣铁比0.09，熔炼时间在28min，总空气量在2.33m3，硅石总量在0.4kg，中频炉电耗69.38kw·h。
合金中硅含量0.022%、镁含量0.0088%，钴回收率97.21%、镍回收率99.76%。
实施例3
步骤1、合金熔化：将20kg合金加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
步骤2、通氧吹炼：合金熔化后，中频炉断电，将吹氧管插入熔体中，利用空压机进行鼓气吹炼，并加入硅石造渣，空气流量6m3/h；
步骤3、升温加热：中频炉散热快，吹炼一段时间后，吹炼火光呈红色时，需停止吹炼，重新通电升温，将炉中物料熔化；
步骤4、出渣：将炉中造出的渣舀出，再回到步骤2、步骤3和步骤4，至空气量耗完结束；
步骤5、出合金：停止吹炼，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离。
所得样品渣铁易分离，渣铁比0.15，熔炼时间在20min26s，总空气量在2.04m3，硅石总量在0.4kg，中频炉电耗40.96kw·h。
合金中硅含量0.026%、镁含量0.01%，钴回收率96.16%、镍回收率99.72%。
实施例4
步骤1、合金熔化：将实例1中不易分离的渣铁重新加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
步骤2、出合金：熔炼一段时间后，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离。
所得样品渣铁易分离，渣铁比0.12，中频炉电耗16.10kw·h。
合金中硅含量0.025%、镁含量0.014%，钴回收率98.88%、镍回收率99.88%。
实施例5
步骤1、合金熔化：将实例2中产出的合金重新加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
步骤2、出合金：熔炼一段时间后，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离。
所得样品渣铁易分离，中频炉电耗58.25kw·h。
合金中硅含量0.019%、镁含量0.013%。

Claims (7)

1.一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，所述低硅、低镁杂质合金成分含有：Co、Ni、Mn、Fe、S、Cu、Mg、Si，其中Mg 0.1-1%、Si 0.1-2%，其特征在于，包括以下步骤：
1）合金熔化：将合金加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
2）通氧吹炼：合金熔化后，中频炉断电，将吹氧管插入熔体中，利用空压机进行鼓气吹炼，并加入硅石造渣，空气流量4~6m3/h；
3）升温加热：由于中频炉散热快，吹炼一段时间后，吹炼火光呈红色时，需停止吹炼，重新通电升温，将中频炉中物料熔化；
4）出渣：将炉中造出的渣舀出，再回到步骤2、步骤3和步骤4，至空气量耗完结束；
5）出合金：停止吹炼，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离，所述合金产品中硅、镁含量控制在0.05%以下。
2.根据权利要求1所述一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，其特征在于，鼓气吹炼利用空气中的氧气，将硅和镁分别氧化成二氧化硅和氧化镁，进入渣里。
3.根据权利要求1所述一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，其特征在于，硅石在步骤2）中分批加入。
4.根据权利要求1所述一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，其特征在于，空气在步骤2）、步骤3）中分批加入。
5.根据权利要求1所述一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，其特征在于，吹炼温度1350~1450℃，吹炼过程需对中频炉进行加热升温。
6.根据权利要求1所述一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，其特征在于，吹炼时间在20~30min，总空气量在1.8~2.4m3，硅石总量在0.35~0.4kg。
7.根据权利要求1-6任一项所述一种低硅、低镁杂质合金深度脱硅、脱镁方法，其特征在于，如步骤5）得到的渣铁为不易分离的渣铁或硅和镁成分不符合要求的合金，还包括以下步骤：
6）合金熔化：重新加入中频炉，升温熔化，温度1300~1500℃；
7）出合金：熔炼一段时间后，将中频炉中的熔体倾倒至坩埚中，待冷却至室温取出，将样品取出进行渣铁分离。
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