一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法技术

本发明专利技术公开一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法，首先将黄金提炼过程废弃的工业红渣回收、烘干后备用，将工业红渣30‑70份，碳化稻壳0‑40份，铁矿石0‑20份，硅石0‑20份，焦炭等碳质材料0‑25份，按一定比例混合均匀后，加入0‑10份的有机粘结剂搅拌均匀后，制备成一定粒度的球块，将其放入高温非氧化性气氛炉中缓慢升温到1450℃，停止加热后，待其冷却到室温后筛分即可获得TFe=20~80wt%,TSi=20~80wt%的硅铁合金块，按要求破碎成一定大小的颗粒，即可制备出钢铁冶金过程用硅铁合金块。本发明专利技术制备工艺简单，主要原料为黄金提炼过程废弃的工业红渣，不仅能够解决黄金公司提取黄金之后大量废弃工业红渣堆放造成的环境污染问题，还能够从工业固体废弃物制备出硅铁合金加以资源化利用，创造出极高的经济效益。

A Method of Preparing Ferrosilicon Alloy from Waste Industrial Red Slag

The invention discloses a method for preparing ferrosilicon alloy by using waste industrial red slag. Firstly, the industrial red slag discarded in gold extraction process is recovered and dried for reserve. The industrial red slag is 30 70, the rice hull is 0 40, the iron ore is 0 20, the silica is 0 20, the coke and other carbonaceous materials are mixed equally according to a certain proportion. After homogenization, adding 0 10 phr of organic binder and stirring evenly, the spheres of certain size were prepared. The spheres were slowly heated to 1450 C in a high temperature non-oxidizing atmosphere furnace. After stopping heating, TFe=20~80wt% and TSi=20~80wt% of ferrosilicon alloy were obtained by sieving after cooling to room temperature. The spheres were crushed to a certain size as required. Ferrosilicon alloy blocks for iron and steel metallurgical process can be prepared by granules. The preparation process of the invention is simple, and the main raw material is the industrial red slag discarded in the gold extraction process, which can not only solve the environmental pollution caused by the stacking of a large number of industrial red slag discarded after gold extraction by the gold company, but also prepare ferrosilicon alloy from industrial solid waste for resource utilization and create a very high economy. Benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法
本专利技术涉及冶金工程领域，具体涉及一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法。
技术介绍
随着社会对黄金需求量的日益剧增，黄金开采量逐年增加。由于大部分金矿中黄金含量仅为2~15g/t这就导致每提炼1吨黄金会产生70~500吨的废渣，提炼之后留下的工业废渣中含有较高30~45wt%的Fe2O3，导致这些废渣颜色为红褐色，被称为“红渣”，每年中国将产生数千万吨红渣。这些废渣在堆放过程中不仅需要占用较大的场地，废渣中一些重金属离子还会释放到地下水中造成环境污染。如何妥善处理黄金提炼工业产生的巨量废渣一直是这些企业难以解决的问题。经检测分析发现这种工业红渣中除了含有30~45wt%的Fe2O3，还含有40~50wt%的SiO2，以及少量的其它氧化物。由于氧化物在还原气氛下可以获得单质金属，以Fe2O3和SiO2为主要组分的工业红渣在合适的条件下有望用于制备硅铁合金。而硅铁合金是炼钢过程中的脱氧剂，每吨钢大约需要5kg硅铁合金，中国每年8亿吨钢则大约需要400万吨硅铁合金。目前的硅铁合金主要是通过硅石和铁屑为主要的原料，不仅需要消耗硅石这种矿物资源，还需要使用价格较贵的铁屑等金属材料，这会导致生产成本大幅增加，若能将工业红渣作为硅铁合金的制备原料，不仅可以解决红渣造成的环境问题，还可以对工业固废的资源化利用。中国专利（申请号CN201210003045.5）公开了一种高钛低硅的钛硅铁合金及其制备方法，该钛硅铁合金具有含钛量高于40wt%的特点，按重量配比含40~70wt%的Ti、8~40wt%的Si、3~15wt%的Fe以及不可避免的杂质。该钛硅铁合金的制备方法是向高钛型高炉渣中加入外加剂进行熔融热还原反应制得高钛低硅的钛硅铁合金；高钛型高炉渣与外加剂的重量配比为：高炉渣∶外加剂=1∶0.4~0.8；所述外加剂按重量比包括40~80wt%的还原剂；所述还原剂主要成分为金属铝。本专利技术的钛硅铁合金能够替代钛铁作为钛合金剂，能够推动钛硅铁合金的推广应用，本专利技术方法有利于改善环境，提高资源利用率。但是该硅铁合金主要是通过硅石和铁屑为原料，不仅需要消耗硅石这种矿物资源，还需要使用价格较贵的铁屑等金属材料，这会导致生产成本大幅增加。中国专利（申请号CN201410132790.9）公开了一种钒钛硅铁合金的制备方法，其技术方案是：先向含钛高炉渣中加入占含钛高炉渣2~8wt%t的五氧化二钒、0~20wt%的碳、0~30wt%的金属铝、0~10wt%的铁、0~10wt%的硅和0~30wt%的镁，混合均匀；然后进行熔融热还原，制得钒钛硅铁合金。其中：向含钛高炉渣中加入的碳、金属铝和镁不同时为零。所述的含钛高炉渣为以钒钛磁铁矿为主要原料经高炉冶炼产生的冷态或热态含钛高炉渣；含钛高炉渣的TiO2含量为12~30wt%。本专利技术通过熔融热还原法将V2O5和含钛高炉渣中TiO2、SiO2等有价金属化合物还原为钒钛硅铁合金，钛的收得率为85~90wt%，残渣中的TiO2降至2wt%。本专利技术具有有价金属收得率高、产品附加值高、节能减排和利于环境保护的特点。但是该硅铁合金主要是通过硅石和铁屑为原料，不仅需要消耗硅石这种矿物资源，还需要使用价格较贵的铁屑等金属材料，这会导致生产成本大幅增加。基于此，有必要提出一种将红渣合理的资源化利用，并降低硅铁合金制备成本，利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法。
技术实现思路
针对工业红渣废弃物大量堆放造成的环境问题，本专利技术所要解决的技术问题是：如何将红渣合理的资源化利用，并降低硅铁合金制备成本，利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法，包括以下步骤：（1）首先将黄金提炼过程废弃的工业红渣回收烘干后备用，将工业红渣30-70份，碳化稻壳0-40份，铁矿石0-20份，石英砂0-20份，焦炭等碳质材料0-20份，按一定比例混合均匀；（2）加入0-10份的有机粘结剂到步骤（1）中制备的混合粉末中，搅拌均匀后制备成一定粒度的球块；（3）将步骤（2）制备的球块放入高温还原性气氛炉中缓慢升温到1450℃，停止加热后，待其冷却到室温后筛分，即可获得TFe=20~80%,TSi=20~80%的硅铁合金块，按要求破碎成一定大小的颗粒即可制备出钢铁冶金过程用硅铁合金块。本专利技术中使用的废弃工业红渣是从黄金提炼企业的废渣存放地直接获取，烘干后备用，主要成分是30~45wt%的Fe2O3，40~50wt%的SiO2，3~7wt%的Al2O3，~2wt%的CaO。由于硅铁合金中Si的含量并不相同，含量在40~95wt%之间多个牌号，通过将工业红渣、碳化稻壳，铁矿石，硅石和焦炭等碳质材料通过合理的搭配，配制制球后在高温非氧化性气氛炉内（为了便于制球，所使用的原料均为粒度小于200目的粉末），碳质材料会分别于SiO2和Fe2O3发生碳热还原反应，从而获得硅和铁形成的合金，由于原料配比的不同，可以制备出不同含硅量的硅铁合金。作为优化，步骤（2）中所使用的有机粘结剂可以是糊精、聚乙烯醇、环氧树脂等一种或几种配制而成，制球的方法可以是挤压或滚动造粒的方法，制备成粒度为1~10cm大小的球块状。作为优化，步骤（3）中需要在高温非氧化性气氛炉中进行，可以通入N2、Ar、CO2、CO、H2和氨气裂解气的一种或几种来对反应过程进行保护。综上所述，本专利技术制备工艺简单，主要原料为黄金提炼过程废弃的工业红渣，不仅能够解决黄金公司提取黄金之后大量废弃工业红渣堆放造成的环境污染问题，还能够从工业固体废弃物制备出硅铁合金加以资源化利用，创造出极高的经济效益。具体实施方式以下通过实施例形式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本专利技术上述内容所属实现的技术均属于本专利技术的范围。下面实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的具体实施方式不局限于下述的实施例。实施例1本具体实施方式中的一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法，包括以下步骤：（1）首先将黄金提炼过程废弃的工业红渣(含SiO2为48wt%、Fe2O3为42wt%)70份，碳化稻壳(含SiO2为48wt%、C为42wt%)15份，焦炭12份，按比例混合均匀；（2）加入3份的聚乙烯醇粘结剂到步骤（1）中制备的混合粉末中，搅拌均匀后压制成直径为5cm左右的球块；（3）将步骤（2）制备的球块放入高温氮化炉中缓慢升温到1450℃，停止加热后，待其冷却到室温后筛分，即可获得TFe=51wt%,TSi=49wt%的硅铁合金块，按要求破碎成一定大小的颗粒即可制备出钢铁冶金过程用硅铁合金块。实施例2本具体实施方式中的一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法，包括以下步骤：（1）首先将黄金提炼过程废弃的工业红渣(含SiO2为50wt%、Fe2O3为38wt%)50份，硅石(含SiO2为95wt%)25份，石墨20份，按比例混合均匀；（2）加入5份的糊精粘结剂到步骤（1）中制备的混合粉末中，搅拌均匀后压制成直径为4cm左右的球块；（3）将步骤（2）制备的球块放入氨气裂解炉中缓慢升温到1400℃，停止加热后，待其冷却到室温后筛分，即可获得TFe=40wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）首先将黄金提炼过程废弃的工业红渣回收烘干后备用，将工业红渣30‑70份，碳化稻壳0‑40份，铁矿石0‑20份，硅石0‑20份，焦炭等碳质材料0‑25份，按一定比例混合均匀；（2）加入0‑10份的有机粘结剂到步骤（1）中制备的混合粉末中，搅拌均匀后制备成一定粒度的球块；（3）将步骤（2）制备的球块放入高温还原性气氛炉中缓慢升温到1450℃，停止加热后，待其冷却到室温后筛分，即可获得TFe=20~80 wt%,TSi=20~80 wt%的硅铁合金块，按要求破碎成一定大小的颗粒，即可制备出钢铁冶金过程用硅铁合金块。

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃工业红渣制备硅铁合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）首先将黄金提炼过程废弃的工业红渣回收烘干后备用，将工业红渣30-70份，碳化稻壳0-40份，铁矿石0-20份，硅石0-20份，焦炭等碳质材料0-25份，按一定比例混合均匀；（2）加入0-10份的有机粘结剂到步骤（1）中制备的混合粉末中，搅拌均匀后制备成一定粒度的球块；（3）将步骤（2）制备的球块放入高温还原性气氛炉中缓慢升温到1450℃，停止加热后，待其冷却到室温后筛分，即可获得TFe=20~80wt%,TSi=20~80wt%的硅铁合金块，按要求破碎成一定大小的颗粒，即可制备出钢铁冶金过程用硅铁合金块。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：高金星，谢洪旭，李淼，赵飞，徐恩霞，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41