一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，属于冶金领域，超重力分离磁铁矿相。本发明专利技术能够使镍渣中的铁得到有效分离，同时产生的尾渣得到了循环利用，提高了磁铁矿品位及铁回收率，实现了镍渣资源的综合利用，具有工艺简单、生产成本低、节能减排、零污染的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法
本专利技术涉及冶金渣资源综合利用，尤其是一种镍渣的处理方法，属于冶金领域。
技术介绍
镍渣是镍冶炼过程中排放的一种工业废渣，含有铁、镍、钴、铜等多种有价金属，其成分约为TFe:40％，FeO:51％，SiO2:34％，MgO:8％，Ni:0.1％，Co:0.1％，Cu:0.22％，其它:6.68％。其中大量的铁资源及少量有价金属随渣一起排出，造成资源的浪费。据资料显示，每生产1吨镍约排出6～16吨渣，仅甘肃金川公司每年排放镍渣160余万吨，累计堆存量多达3300万吨。因此，镍渣处理是镍冶金过程的一个重要工序，不仅关系到镍冶炼的顺畅，更涉及排渣占地和环境污染等问题，是镍冶金发展循环经济的主要问题。目前，对镍渣中铁的回收主要采用的方法有化学浸出法，还原熔炼法及选矿法。镍渣中的铁主要以弱磁性的铁橄榄石(2FeO·SiO2)的形式存在，而铁橄榄石是复杂硅酸盐组成的共熔体，硅酸盐晶体是Si-O原子相互连接的复杂网状晶体，很难以磁选的方式对其中的铁进行富集，目前从镍渣中提取铁通常采用还原法，JianPan等通过提高炉渣的碱度，采用碳还原法在镍渣中获得了75.26％的Fe、3.25％的Ni和1.2％的Cu，其中Ni和Cu的回收率分别达到82.2％和80.0％，但铁的回收率只有42.17％。由于铁橄榄石相中铁氧化物被石英相包裹，强度较高，结构致密，难以被还原性气体所穿透，导致还原性较差，必须在较高的温度下由固体C还原剂所还原，还原产物为Fe及SiO2；由熔渣的离子理论可知，纯石英相粘度极高，会导致还原后的渣和铁难以分离；镍渣中所含的微量元素Cu、As等会被还原并带入铁中，在后期钢铁冶炼中无法去除而严重影响钢铁质量，传统处理方法存在工艺复杂、设备投资高、要求的条件苛刻，并且产生大量污染物。因此，亟待开展一种镍渣中铁资源回收利用的新技术研究，对镍渣中的铁资源进行合理有效地回收再利用，实现利益的最大化。则既可避免资源的浪费，缓解铁矿石的需求，又有利于企业的长远发展，具有良好的经济效益和环境效益。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，能够使镍渣中的铁得到有效分离，同时产生的尾渣得到了循环利用，提高了磁铁矿品位及铁回收率，实现了镍渣资源的综合利用，具有工艺简单、生产成本低、节能减排、零污染的优点。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，超重力分离磁铁矿相。本专利技术技术方案的进一步改进在于包括以下步骤：A.富集磁铁矿相：将镍渣倒入高温超重力炉内，加入改质剂，进行加热并保温；改质剂熔化并与铁橄榄石充分反应，析出高熔点的磁铁矿相(Fe3O4)并充分长大。B.分离磁铁矿相：保温结束后，超重力分离，得到富磁铁矿相和尾渣。C.出渣：关闭加热系统，排净炉内的尾渣。本专利技术技术方案的进一步改进在于：镍渣为熔融镍渣。本专利技术技术方案的进一步改进在于：改质剂为碳酸钠，碳酸钠加入量为镍渣重量的30～40％。本专利技术技术方案的进一步改进在于：加热为微波加热。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤A中加热温度为1250～1400℃，保温时间为1～1.5小时。本专利技术技术方案的进一步改进在于：步骤B中超重系数为900～1100，温度为1250～1400℃，分离时间为20～30分钟。本专利技术技术方案的进一步改进在于：尾渣用作造玻璃的原料。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：本专利技术提供的一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，能够使镍渣中的铁得到有效分离，同时产生的尾渣得到了循环利用，提高了磁铁矿品位及铁回收率，实现了镍渣资源的综合利用，具有工艺简单、生产成本低、节能减排、零污染的优点。本专利技术采用超重力技术分离镍渣中的磁铁矿。利用超重力来强化磁铁矿与熔渣之间传递与微观混合，提高磁铁矿反应速率和分离效果，将磁铁矿从熔渣中选择性分离出来。熔融态镍渣与改质剂Na2CO3反应生成低熔点Na2SiO3，析出高熔点的磁铁矿。由于生成各氧化物的熔点、密度存在差异，Na2SiO4熔点约为1089℃，密度约为2.33×103kg/m3；Fe3O4熔点约为1597℃，密度约为5.18×103kg/m3，基于选择性富集和分离，通过限定分离磁铁矿相中超重系数为900～1100，温度为1250～1400℃，分离时间为20～30分钟，获得了纯度较高的磁铁矿，提高了磁铁矿品位及铁回收率，生产工艺简单，设备投资少。本专利技术加热采用微波加热，具有加热均匀、加热速度快、节能环保的优点。镍渣中的铁主要赋存于橄榄石相((Fe,Mg)2SiO4、Fe2SiO4)，当对镍渣进行加热时，加热温度为1250～1400℃，保温时间为1～1.5小时时，改质剂Na2CO3熔化并与镍渣中的橄榄石相充分反应，可生成低熔点的Na2SiO4，析出高熔点的磁铁矿相并充分长大。在加热和保温过程中，主要发生如下反应：Na2CO3(s)＝(Na2CO3)(1)3(Na2CO3)+3(Fe2SiO4)+O2＝3(Na2SiO3)+2Fe3O4(s)+3CO2(g)(2)(Na2CO3)＝(Na2O)+CO2(g)(3)3(Na2O)+3(Fe2SiO4)+O2＝3(Na2SiO3)+2Fe3O4(s)(4)本专利技术在富集磁铁矿时，加入了改质剂，当采用碳酸钠作为改质剂时，SiO2与碱性氧化物Na2O的结合力强于SiO2与铁氧化物的结合力，碳酸钠将与铁氧化物结合的SiO2争夺过来，生成Na2SiO3，析出的FeO被分解产生的CO2或空气中O2氧化得到Fe3O4，Fe3O4即为磁铁矿的主要成分。通过加入改质剂，可以将镍渣中的磁铁矿最大限度地析出，便于后续的分离，进而得到纯度较高的磁铁矿，高效地回收了镍渣中铁等有价资源。本专利技术待处理的镍渣为转炉熔融镍渣，充分利用了熔融镍渣的自身物理热，能耗低，提高了生产效率。本专利技术尾渣中主要成分为硅酸钠，硅酸钠品位高达70％以上，可作为造玻璃的原料进行二次利用，尾渣得到了循环再利用，有效解决了废渣占地等问题，实现了变废为宝。本专利技术原料适用性强，可适用于各种类型的镍渣，铁回收率高，回收率高达80％以上，实现了资源的高效循环利用。本专利技术通过微波加热和超重力分离，反应速率快、生产效率高，达到了镍渣中铁元素的有效回收。镍渣中TFe含量在40％左右时，经超重力分离后富集渣中，磁铁矿品位高达80％以上，铁回收率高达80％以上。整个生产过程能耗低、生产效率高，降低了污染物的排放，提高了产品质量，经济环保。有效地解决了镍渣中大量有价元素流失和废渣占地等问题。具体实施方式下面是本专利技术的一些具体实施方式，用以作进一步详细说明。一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，利用超重力分离磁铁矿相，包括以下步骤：A.富集磁铁矿相：根据镍渣成分，计算碳酸钠加入量，使熔渣中钠元素的摩尔数为硅元素的摩尔数的二倍，将熔融镍渣倒入高温超重力炉内，加入改质剂碳酸钠，采用微波进行加热使炉料温度升高到1250～1400℃，并保温1～1.5小时。在加热和保温过程中，改质剂熔化并与铁橄榄石充分反应，析出高熔点的磁铁矿相(Fe3O4)并充分长大。B.分离磁铁矿相：保温结束后，在超重力系数为900～1100(即900～1100倍重力)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，其特征在于：超重力分离磁铁矿相。

【技术特征摘要】
1.一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，其特征在于：超重力分离磁铁矿相。2.根据权利要求1所述的一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，其特征在于包括以下步骤：A.富集磁铁矿相：将镍渣倒入高温超重力炉内，加入改质剂，进行加热并保温；B.分离磁铁矿相：保温结束后，超重力分离，得到富磁铁矿相和尾渣；C.出渣：关闭加热系统，排净炉内的尾渣。3.根据权利要求2所述的一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，其特征在于：镍渣为熔融镍渣。4.根据权利要求2所述的一种镍渣中有价组元综合回收利用的方法，其特征在于：改质剂为碳酸钠，加入的碳酸钠中钠元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟军，刘亚静，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：河北,13