一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法，包括从镍铁冶炼渣中选择性回收铬和利用提铬后的浸出渣制备轻质隔热材料两个过程。以镍铁冶炼渣细粉为原料，以亚硝酸钠和过氧化钠为添加剂，控制镍铁冶炼渣与亚硝酸钠与过氧化钠的质量比为1：(0.2～0.4)：(0.3～1.0)，将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠和过氧化钠混匀后，焙烧，焙烧物料采用水浸出，过滤后即得含铬浸出液和浸出渣。将浸出渣与腐殖酸和水混合均匀后，压制成型干燥，焙烧，即得到轻质隔热材料。该方法可实现镍铁冶炼渣中铬的选择性回收与浸出渣的高效增值化利用。具有生产效率高、绿色环保、产品附加值高等诸多优点，为镍铁冶炼渣及其含铬废渣的资源化利用提供了新方向。

A method of recovering chromium from ferronickel smelting slag and preparing light heat insulation material

【技术实现步骤摘要】
一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法。
技术介绍
我国是世界上最大的铬资源消费国，铬消费量超过世界铬铁矿产量的三分之一，但我国铬铁矿年产量却不足世界年产量的1％，巨大的需求量使得铬已成为我国对外依存度最高的金属之一，供求矛盾十分突出。另一方面，随着红土镍矿冶炼镍铁工艺的飞速发展，镍铁冶炼渣排放量急剧增加，据不完全统计，我国镍铁冶炼渣年产生量已超3000万吨，其利用率不足10％，累计堆存量远超2亿吨。镍铁冶炼渣中含有铬(～3％)等重金属元素，存在潜在的毒害作用，导致其无法像高炉一样大量用于建材行业。若能将镍铁冶炼渣中的铬加以回收利用，对于降低我国铬资源的对外依存度，提升镍铁冶炼渣的资源化利用水平均具有重要意义，而且有望实现提铬后的渣在建材行业的大量使用，降低镍铁冶炼渣堆存量。从镍铁冶炼渣中回收有价金属，主要有湿法工艺，湿法工艺是采用酸浸或碱熔的方法将渣中的镍、钴、铬等元素以离子形式溶解后，再从溶液中分离和提纯有价组分。有研究为了从镍铁冶炼渣中分离回收镍和铬，通过磁选方法预先将镍富集于磁性物中，大部分铬则留在非磁性物中，磁性物采用常压酸浸提取镍，非磁性物采用碱熔方式使其中的氧化铬与碳酸钠反应，生成易溶于水的铬酸钠。结果表明，磁选后镍从0.26％富集至2.57％，铬从4.55％富集至4.61％；以220g/L硫酸溶液为浸出剂在110℃的温度下浸出磁性物2h，镍的浸出率达91.5％；非磁性物用碳酸钠焙烧提取铬，在碳酸钠/非磁性物质量比为0.65、焙烧温度为1000℃、焙烧时间1h的条件下，铬的浸出率为94.1％。这种方法虽然实现了镍铁冶炼渣中镍和铬的分离回收。但是，产生大量的浸出渣，潜在的二次污染问题严重。综上，镍铁冶炼渣中含铬是影响其在建材行业应用的重要因素，而目前从镍铁冶炼渣中回收铬还存在焙烧温度高、利用效率低、铬的二次污染等问题，亟需开发更为有效的回收工艺。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的旨在提供一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法。为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法，包括如下步骤：步骤一、铬的回收将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠、过氧化钠混匀，获得混均料，将混均料于300～450℃温度下焙烧30～80min，所得焙烧物料采用水浸出，获得含铬浸出液和浸出渣，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1:(0.2～0.4)：(0.3～1.0)；步骤二、轻质隔热材料的制备在步骤一获得的浸出渣中加入腐殖酸、水混合均匀，压制成型，干燥处理获得团块，于600～900℃温度下烧结即得轻质隔热材料。本专利技术首创的利用镍铁冶炼渣同时回收铬以及制备轻质隔热材料，本专利技术技方案关键在于利用亚硝酸钠和过氧化钠与镍铁冶炼渣反应，同时控制镍铁冶炼渣与亚硝酸钠和过氧化钠的质量比以及焙烧条件，利用亚硝酸钠低熔点、低温下分解为过氧化钠和产生气体的特性，可促进传质过程，在低温下实现镍铁冶炼渣中的氧化铬选择性转化成可溶性好偏铬酸钠，实现水浸与其他组分分离，而所得浸出渣也被这个过程激活，专利技术人意外的发现，获得的浸出渣与水混合均匀后，仅加入结合剂腐殖酸，压制成型，干燥后在极低温的焙烧条件下即能获得轻质隔热材料，且所得轻质隔热材料隔热好，强度高。在本专利技术中，为了同时回收铬与获得轻质隔热材料，亚硝酸钠和过氧化钠是无法替代的，比如说，如果选择氢氧化钠代替亚硝酸钠或过氧化钠，虽然说提高温度，也是可以实现铬的浸出，但是一方面需要提高温度，且会有六价铬的产生，另外所制备的材料气孔率低，强度也更低。在本专利技术中，所用镍铁冶炼渣细粉由镍铁渣细磨获得，其粒径<74μm。即将镍铁渣细磨后过200目筛，取筛下物即可。优选的方案，步骤一中，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1：0.3～0.4：0.3～0.8。专利技术人发现，亚硝酸钠和过氧化钠的加入量不仅对于铬回率影响较大，同时对于后续轻质隔热材料的影响也很大，在碱量过大的一定范围内，铬的浸出率可以略有增加，但是却无法有效造孔，获得轻质隔热材料，这是由于碱量过大，会造成浸出渣中残留过量的碱，以至在烧结过程中，液相量过大，堵塞气孔通道，从而无法形成均一气孔。优选的方案，步骤一中，将混均料置于360～390℃温度下焙烧40～60min。作为进一步的优选，步骤一中，将混均料置于360～380℃温度下焙烧45～55min。优选的方案，步骤一中，所述焙烧物料经磨细后再采用水浸出，磨细至58～74μm。在本专利技术中，对焙烧物料需要进一步磨细，因为在焙烧过程中，物料会有少量烧结在一起，进行磨细可以提高浸出效率，实现快速浸出，但是焙烧物料的粒径需要有效的控制，不能磨的太细(即粒径过小)，否则容易团聚，影响的浸出效率。优选的方案，步骤一中，浸出温度为25～80℃，浸出时间为20～80min。作为进一步的优选，步骤一中，浸出温度为50～80℃，浸出时间为60～80min。优选的方案，步骤一中，所述浸出时，水与焙烧物料的液固体积质量比为5～8mL：1g。优选的方案，步骤二中，所述腐殖酸的加入量为浸出渣质量的2～10wt.％。作为进一步的优选，步骤二中，所述腐殖酸的加入量为浸出渣质量的2～5wt.％。优选的方案，步骤二中，所述水的加入量为浸出渣质量的2～5wt.％。优选的方案，步骤二中，所述压制成型的压力为10～20MPa。优选的方案，步骤二中，所述烧结温度为700～800℃。优选的方案，步骤二中，所述烧结时间为60～120min。作为进一步的优选，步骤二中，所述烧结时间为70～90min。优选的方案，步骤二中，所述烧结时，升温速率为5～15℃/min，降温速率为1～5℃/min。作为进一步的优选，步骤二中，所述烧结时，升温速率为10～15℃/min，降温速率为2～5℃/min。在本专利技术中，烧结的升降温速率全对材料性能有一定的影响，升温的过快过慢都会影响液相烧结的有效性，以及气孔的形成。而降温过快，会影响结晶过程，导致材料强度下降。本专利技术技术方案的原理和优势：本专利技术首次以亚硝酸钠和过氧化钠作为镍铁冶炼渣的焙烧添加剂，通过协同控制亚硝酸钠和过氧化钠的添加量及焙烧温度，实现铬氧化物选择性转化成水溶性好的偏铬酸钠，实现铬的选择性回收，而浸出渣可通过一步烧成制备轻质隔热材料。专利技术人通过大量的实验发现，控制镍铁冶炼渣与亚硝酸钠与过氧化钠的质量比为1：(0.2～0.4)：(0.3～1.0)，将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠和过氧化钠混匀后，置于300～450℃温度下焙烧30～80min，亚硝酸钠在低温下产生的液相显著的提高了传质过程，促使镍铁冶炼渣中的铬氧化物与过氧化钠快速生成易溶于水的偏铬酸钠(NaCrO2)，而此时渣中的其他组分不溶于水，由此，可以保证在不生成六价铬的前提下，通过水浸实现铬的高效选择性回收。同时仅在浸出渣中加入腐殖酸和水，在极低温的情况下，即可以获得高强度、低导热系数的轻质隔热材料。这主要是由于，在除铬的过程中，镍铁冶炼渣细粉的活性被碱激发，在焙烧过程中生成的聚合硅铝酸盐，当浸出渣中加入腐殖酸后，两者更好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、铬的回收将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠、过氧化钠混匀，获得混均料，将混均料于300～450℃温度下焙烧30～80min，所得焙烧物料采用水浸出，获得含铬浸出液和浸出渣，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1:(0.2～0.4)：(0.3～1.0)；步骤二、轻质隔热材料的制备在步骤一获得的浸出渣中加入腐殖酸、水混合均匀，压制成型，干燥处理获得团块，于600～900℃温度下烧结即得轻质隔热材料。

【技术特征摘要】
1.一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、铬的回收将镍铁冶炼渣细粉与亚硝酸钠、过氧化钠混匀，获得混均料，将混均料于300～450℃温度下焙烧30～80min，所得焙烧物料采用水浸出，获得含铬浸出液和浸出渣，所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1:(0.2～0.4)：(0.3～1.0)；步骤二、轻质隔热材料的制备在步骤一获得的浸出渣中加入腐殖酸、水混合均匀，压制成型，干燥处理获得团块，于600～900℃温度下烧结即得轻质隔热材料。2.根据权利要求1所述的一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法，其特征在于：所述混匀料中，按质量比计，镍铁冶炼渣细粉：亚硝酸钠：过氧化钠＝1：0.3～0.4：0.3～0.8。3.根据权利要求1所述的一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法，其特征在于：步骤一中，所述焙烧物料经磨细后再采用水浸出，磨细至58～74μm。4.根据权利要求1所述的一种从镍铁冶炼渣中回收铬并制备轻质隔热材料的方法，其特征在于：步骤一中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志伟，张元波，李光辉，古佛全，姜涛，饶明军，苏子键，杨磊，范晓慧，郭宇峰，杨永斌，李骞，徐斌，杨凌志，易凌云，唐慧敏，王连成，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43