一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法技术

本发明专利技术涉及一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法，其包括将镍冶炼渣加入反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；S2、分离回收。本发明专利技术既可以充分利用熔融镍渣物理热资源和热态冶金熔剂，又可以处理冷态炉渣，通过加入添加剂，混合均匀，控制熔渣氧位，实现了熔渣冶金，实现镍冶炼熔渣中铜、铁同步分离技术，并解决目前炉渣大量堆积，环境污染问题，及重金属元素污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法
本专利技术属于熔渣冶金
，具体涉及一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法。
技术介绍
镍的火法冶炼过程中，产生大量镍冶炼渣，镍冶炼渣包括“造锍熔炼”工艺产生的镍熔炼渣、“铜冰镍吹炼”工艺吹炼后的贫化炉渣、顶吹熔炼产生的镍沉降炉渣。我国金川公司采用“闪速熔炼”与“顶吹熔炼”进行镍精矿冶炼，每年产生100万吨镍冶炼渣，目前累计堆积储存量超过1000万吨。镍冶炼渣中铜、铁、镍、钴、锌、铅、金、银等有价组分，长期堆放，既浪费资源，又污染环境。镍冶炼渣中铁含量高达50wt％，远超目前26wt％可采品位，渣含铜高达0.2wt％以上，其中铁组分主要以铁橄榄石相存在。目前，镍冶炼渣的研究利用主要集中直接还原提铁或熔融炼铁。在还原过程中，铜、镍、钴组分还原进入铁水，不利于后续的炼钢过程。镍冶炼渣不仅是重要的二次资源等，而且含有大量SiO2、CaO、MgO、Al2O3等冶金熔剂，化学反应活性强，是物理化学性质优良的熔渣体系，是热态冶金熟料，是成熟的冶金渣系。如何能有效地以镍冶炼熔渣为反应渣系，实现镍冶炼熔渣中铜、铁同步分离技术是目前市场所需。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法。本专利技术方法是一种新的熔渣冶金工艺，不仅降低渣含铜使渣含铜<0.1wt％，而且实现铜、镍、钴、铁、金、银、铅、锌、铟、铋、钠、钾等组分的高效回收，获得低铜含铁物料(铁精矿与生铁)，并解决目前炉渣大量堆积，环境污染问题，及重金属元素污染问题。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法，其包括如下步骤：S1、炉渣混合：将镍冶炼渣加入熔炼反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；其中，所述条件a为控制反应熔渣的温度为1100～1500℃；所述条件b为控制反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.15～1.5；S2、分离回收：所述步骤S1反应后的熔渣，保温5～50min，沉降分离获得底部的富铜镍相、中下部的富铁相层与中上部的含铁硅酸盐矿物相层，同时生成含锌组分与含铅组分的烟灰，金组分、银组分进入富铜镍相，含镍组分、含钴组分分别进入富铜镍相与富铁相；对各相进行回收处理。如上所述的方法，优选地，在所述步骤S1中，对于所述条件a调控的方法为：当所述反应熔渣的温度＜1100℃时，利用反应装置自身的加热功能，或向熔渣中加入燃料与预热的氧化性空气，使反应熔渣的温度达到设定温度范围内，使反应熔渣的温度达到1100～1500℃；当所述反应熔渣的温度＞1500℃时，向反应熔渣中加入镍冶炼渣、高炉渣、铁合金渣、钢渣、冶金熔剂、含铁物料或含氟物料中的一种或几种，使混合熔渣的温度达到1100～1500℃；对于所述条件b调控的方法为：当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值<0.15时，向反应熔渣中加入碱性物料和/或碱性含铁物料；当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值>1.5时，向反应熔渣中加入酸性物料和/或酸性含铁物料。如上所述的方法，优选地，所述反应装置为保温装置或可转动的熔炼反应装置或带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置；其中，所述保温装置为可倾倒的熔炼反应渣灌或保温地坑；所述可转动的熔炼反应装置为转炉、熔炼反应渣罐；所述带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉、矿热炉、鼓风炉、高炉、感应炉、冲天炉、侧吹熔池熔炼炉、底吹熔池熔炼炉、顶吹熔池熔炼炉、反射炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、瓦钮可夫熔池熔炼炉、侧吹回转炉、底吹回转炉、顶吹回转炉。如上所述的方法，优选地，在所述步骤S1中，满足所述条件a和b的同时，应同时满足，控制所述反应熔渣中铜氧化物、镍氧化物、钴氧化物和铁氧化物分别还原为金属铜、金属镍、金属钴和FeO，熔渣中金属铁含量<3％。可通过加入还原剂、含碳的含铁物料中的一种或两种进行调控，其中，所述还原剂的用量为熔渣中铜氧化物、镍氧化物、钴氧化物和铁氧化物还原为金属铜、金属镍、金属钴和FeO的理论量110～140％；所述含碳的含铁物料为钢铁尘泥与烟灰、铁精矿含碳预还原球团、铁精矿含碳金属化球团、湿法炼锌挥发窑渣、焦炭炉尘泥与烟灰。如上所述的方法，优选地，所述镍冶炼渣是“造锍熔炼”工艺产生的镍熔炼渣、铜冰镍吹炼”工艺吹炼后的吹炼渣、“铜冰镍吹炼”工艺吹炼后的吹炼渣经贫化产生的贫化炉渣、顶吹熔炼产生的镍熔炼渣、顶吹熔炼产生的镍熔炼渣经沉降产生的沉降渣中一种或多种；所述镍冶炼渣为熔融态或冷态，其中，熔融镍冶炼渣由镍冶炼炉出渣口获得，或将镍冶炼渣加热至熔融状态；所述钙系矿物为石灰、石灰石、白云石、电石渣、赤泥或脱钠高钙后赤泥中的一种或几种；所述添加剂为SiO2、MgO、FeO、Fe2O3、MnO2、Al2O3、TiO2、Fe或Na2O中的一种或几种。如上所述的方法，优选地，所述含铜物料为粗铜铜火法精炼渣、选铜尾矿、铜渣、锌冶炼渣、锌冶炼烟灰与尘泥、铅冶炼炉渣、铅锌尾矿、铅冰铜、砷冰铜、粗铅火法精炼渣、铅冶炼烟尘与烟灰、铅酸电池、铜冶炼烟灰与尘泥、杂铜、含铜垃圾、含铜电路板、锡冶炼渣、锡尾矿中的一种或几种；其中，所述锌冶炼渣为湿法炼锌与火法炼锌产生的锌冶炼渣，包括浸出渣、铁矾渣、铜镉渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、挥发窑渣、竖罐炼锌渣、鼓风炉渣、烟化炉渣、旋涡炉渣、电炉炼锌渣，所述湿法炼锌渣在进炉前，需进行烘干、脱水处理；含铅冶炼渣为烟化炉炉渣与含铅熔炼渣，“ISP铅锌鼓风炉还原”或“烧结矿鼓风炉还原”或“固态高铅渣还原”或“液态高铅渣还原工艺”还原工艺产生含铅熔炼渣，含铅熔炼渣通过烟化炉冶炼产生含铅烟化炉渣；所述铜渣是含铜熔炼渣、含铜吹炼渣、贫化弃渣、浮选尾渣、湿法炼铜渣中的一种或多种，含铜熔炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“造锍熔炼”过程；所述含铜吹炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“铜锍吹炼”过程；贫化弃渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣贫化后弃渣，浮选尾渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣选矿后尾渣。如上所述的方法，优选地，所述燃料与还原剂为固体、液体或气体燃料中的一种或多种，以喷吹或投料的方式喷入，所述喷吹时，用0～1200℃的气体载入，所述气体是氧化性气体；所述碱性物料为石灰粉、赤泥、脱钠后高钙赤泥、电石渣、白云石粉或生石灰粉中的一种或几种；所述碱性含铁物料为碱性烧结矿、碱性铁精矿、碱性预还原球团、碱性金属化球团或钢渣中的一种或几种；如上所述的方法，优选地，所述酸性物料为硅石、含金银硅石、粉煤灰、煤矸石中的一种或多种；所述酸性含铁物料为CaO/SiO2≤1的含铁物料、酸性烧结矿、酸性铁精矿、酸性预还原球团、酸性金属化球团、铜渣、含铅炉渣、锌冶炼渣、镍冶炼渣、铁合金渣、高炉渣中的一种或几种。如上所述的方法，优选地，所述含铁物料是普通铁精矿、普通铁精矿直接还原铁，普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、钢渣、锌冶炼渣、焦炭冶炼烟尘与尘泥、钢铁烟尘与尘泥、含镍冶炼渣、铜渣、铅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、炉渣混合：将镍冶炼渣加入反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；其中，所述条件a为控制的熔渣温度在1100～1500℃；所述条件b为控制熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.15～1.5；S2、分离回收：所述步骤S1反应后的熔渣，保温5～50min，沉降分离，获得底部的富铜镍相、中下部的富铁相与中上部的含铁硅酸盐矿物相，同时生成含锌组分与含铅组分的烟尘，金组分、银组分迁移、富集进入富铜镍相，含镍组分、含钴组分迁移进入富铜镍相与富铁相；对各相进行回收处理。

【技术特征摘要】
1.一种由含镍冶炼熔渣回收有价组分的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、炉渣混合：将镍冶炼渣加入反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；其中，所述条件a为控制的熔渣温度在1100～1500℃；所述条件b为控制熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.15～1.5；S2、分离回收：所述步骤S1反应后的熔渣，保温5～50min，沉降分离，获得底部的富铜镍相、中下部的富铁相与中上部的含铁硅酸盐矿物相，同时生成含锌组分与含铅组分的烟尘，金组分、银组分迁移、富集进入富铜镍相，含镍组分、含钴组分迁移进入富铜镍相与富铁相；对各相进行回收处理。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述条件a调控的方法为：当所述反应熔渣的温度＜1100℃，利用反应装置自身的加热，或向熔渣中加入燃料与预热的氧化性空气，使反应熔渣的温度达到设定温度范围内，使反应熔渣的温度达到1100～1500℃；当所述反应熔渣的温度＞1500℃，向反应熔渣中加入镍冶炼渣、含铜物料、高炉渣、钢渣、铁合金渣、冶金熔剂、含铁物料或含氟物料中的一种或几种，混合均匀，使混合的反应熔渣的温度达到1100～1500℃；所述条件b调控的方法为：当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值<0.15时，向反应熔渣中加入碱性物料和/或碱性含铁物料；当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值>1.5时，向反应熔渣中加入酸性物料和/或酸性含铁物料。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应装置为保温装置或可转动的熔炼反应装置或带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置；其中，所述保温装置为可倾倒的熔炼反应渣灌或保温地坑；所述可转动的熔炼反应装置为转炉、熔炼反应渣罐；所述带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉、矿热炉、鼓风炉、高炉、感应炉、冲天炉、侧吹熔池熔炼炉、底吹熔池熔炼炉、顶吹熔池熔炼炉、反射炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、瓦钮可夫熔池熔炼炉、侧吹回转炉、底吹回转炉、顶吹回转炉。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，满足所述条件a和b的同时，应同时满足，控制所述反应熔渣中铜氧化物、镍氧化物、钴氧化物和铁氧化物分别还原为金属铜、金属镍、金属钴和FeO，熔渣中金属铁含量<3％。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镍冶炼渣是“造锍熔炼”工艺产生的镍熔炼渣、“铜冰镍吹炼”工艺吹炼后的吹炼渣、“铜冰镍吹炼”工艺吹炼后的吹炼渣经贫化产生的贫化炉渣、顶吹熔炼产生的镍熔炼渣、顶吹熔炼产生的镍熔炼渣经电炉沉降产生的沉降渣中一种或多种；所述镍冶炼渣为熔融态或冷态，其中：熔融镍冶炼渣由镍冶炼炉出渣口获得，或将镍冶炼渣加热至熔融状态；所述钙系矿物为石灰、石灰石、白云石、电石渣、赤泥或脱钠后高钙赤泥中的一种或几种；所述添加剂为SiO2、MgO、FeO、Fe2O3、MnO2、Al2O3、TiO2、Fe或Na2O中的一种或几种。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含铜物料为粗铜火法精炼渣、选铜尾矿、铜渣、锌冶炼渣、锌冶炼烟灰与尘泥、铅锌尾矿、铅冶炼渣、铅冰铜、砷冰铜、粗铅火法精炼渣、铅冶炼烟灰与尘泥、铅酸电池、铜冶炼烟灰与尘泥、杂铜、含铜垃圾、含铜电路板、锡冶炼渣、锡尾矿中的一种或几种；其中，所述锌冶炼渣为湿法炼锌与火法炼锌产生的锌冶炼渣，包括浸出渣、铁矾渣、铜镉渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、挥发窑渣、鼓风炉渣、烟化炉渣、旋涡炉渣、竖罐炼锌渣、电炉炼锌渣；含铅冶炼渣为烟化炉炉渣与含铅熔炼渣，“ISP铅锌鼓风炉还原”或“烧结矿鼓风炉还原”或“固态高铅渣还原”或“液态高铅渣还原工艺”还原工艺产生含铅熔炼渣，含铅熔炼渣通过烟化炉冶炼产生含铅烟化炉渣；所述铜渣是含铜熔炼渣、含铜吹炼渣、贫化弃渣、浮选尾渣、湿法炼铜渣中的一种或多种，含铜熔炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“造锍熔炼”过程；所述含铜吹炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“铜锍吹炼”过程；贫化弃渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣贫化后弃渣，浮选尾渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣选矿后尾渣；所述含铁物料为普通铁精矿、普通铁精矿直接还原铁，普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、钢渣、锌冶炼渣、焦炭冶炼烟尘与尘泥、钢铁烟尘与尘泥、含镍冶炼渣、铜渣、铅冶炼渣、锌冶炼渣、锡冶炼渣、赤泥、脱钠后高钙赤泥、煤粉灰、硫酸烧渣中的一种或几种；所述钢铁烟尘与尘泥包括高炉瓦斯泥、转炉尘泥、电炉尘泥、热或冷轧污泥、烧结粉尘、球团粉尘、出铁厂集尘、高炉瓦斯灰、电炉除尘灰、轧钢氧化铁皮；所述含铜物料与含铁物料为热态或冷态，其中热态物料由冶金炉出料口或出渣口直接获得；所述冶金熔剂为含CaO或SiO2的矿物与炉渣；所述含氟物料为萤石、CaF2或含氟高炉渣中的一种或几种；湿法炼锌渣、湿法炼铜渣与尘泥需经脱水、干燥；所述燃料为固体、液体或气体燃料中的一种或多种，所述燃料以喷吹或投料的方式加入，所述喷吹时，采用载入气体为预热的氧化性气体，所述预热的温度为0～1200℃；所述碱性物料为石灰粉、赤泥、脱钠后高钙赤泥、电石渣、白云石粉或生石灰粉中的一种或几种；所述碱性含铁物料为碱性烧结矿、碱性铁精矿、碱性预还原球团、碱性金属化球团、钢渣或高炉渣中的一种或几种；所述酸性物料为硅石、含金银硅石、粉煤灰、煤矸石中的一种或多种；所述酸性含铁物料为CaO/SiO2≤1的含铁物料、酸性烧结矿、酸性铁精矿、酸性预还原球团、酸性金属化球团、铜渣、铅冶炼渣、锌冶炼渣、镍冶炼渣、锡冶炼渣、铁合金渣、高炉渣中的一种或几种。7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含铜物料、含铁物料和含氟物料均为球团或粉状物料或制粒；其中，粉状物料的粒度≤150μm，粒状物料粒度为5～25mm，粉状物料以喷吹的方式喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，张武，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21