一种红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法技术

本发明专利技术公开了一种红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，包括以下步骤：将红土镍矿冶炼渣与还原剂进行球磨混合，得到球磨混合物；对球磨混合物进行熔炼造渣，得到铁锰熔融液和铝硅钙渣；将铁锰熔融液进行浇铸，得到铁锰合金；将铁锰合金作为阳极进行电解精炼，得到高纯铁单质

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法


[0001]本专利技术属于金属回收
，尤其涉及一种红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法
。

技术介绍

[0002]镍作为新能源快速发展的支柱成为战略性金属资源，红土镍矿作为镍资源在自然界中的主要赋存形态之一被越来越广泛的研究关注，其中红土镍矿湿法冶金工艺方法在工业生产中被大规模应用
。
在湿法冶金工艺过程中会产生大量的冶炼废渣，其中铁的品位高于
30
％，可作为铁的二次资源进行回收利用
。
当前从红土镍矿冶炼渣中回收铁的工艺多为还原焙烧，然后磁选得到主要组成为
Fe3O4的铁精矿，铁精矿进一步还原熔炼得到粗制金属铁
。
如专利
CN106893875A
公开一种利用直接还原磁选处理红土镍矿的方法，包括干燥及破碎
、
混料
、
压块
(
球
)、
碳热直接还原
、
磁选分离，得到了镍铁合金；又如专利
CN105129831A
公开一种红土镍矿熔渣的综合回收利用方法，以红土镍矿熔渣为原料，经研磨后与粉煤
、
水混合，压制成生球；将生球烘干后，经焙烧
、
研磨
、
磁选分离得到铁粉和尾渣
。
[0003]由于红土镍矿冶炼渣除含有铁物相外还含有大量的硅
、
钙及铝等物相，选用现有的还原焙烧磁选工艺焙烧后样品仍然为固相粉末，导致各个物相之间相互粘连，难以实现铁物相还原产物与硅
、
钙及铝物相之间的有效分离，为了降低硅
、
钙及铝的夹带，只能降低磁选强度，导致最终铁的有效收率低于
50
％，且得到的铁精矿需进一步还原焙烧熔炼
。

技术实现思路

[0004]针对目前红土镍矿冶炼渣中难以有效回收高纯铁单质的问题，本专利技术的目的在于提供一种红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，通过一步还原熔炼得到粗铁单质，然后电解精炼制备高纯铁单质的技术路线，实现了对红土镍矿冶炼渣中铁单质的高效制备与回收
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
[0006]一种红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，包括以下步骤：
[0007](1)
将红土镍矿冶炼渣与还原剂进行球磨混合，得到球磨混合物；
[0008](2)
对球磨混合物进行熔炼造渣，得到铁锰熔融液和铝硅钙渣；
[0009](3)
将铁锰熔融液进行浇铸，得到铁锰合金；
[0010](4)
将铁锰合金作为阳极进行电解精炼，得到高纯铁单质
。
[0011]优选的，步骤
(1)
中红土镍矿冶炼渣与还原剂的质量比为1：
(1
～
10)。
[0012]优选的，还原剂为焦炭
、
石油焦
、
烟煤
、
褐煤中的一种或几种
。
[0013]优选的，步骤
(2)
中熔炼造渣的温度为
1200
‑
1600℃
，熔炼时间为1‑
5h
，熔炼过程中通入的气体为惰性气体与氧气的混合气体
。
[0014]优选的，惰性气体为
N2或
Ar
，所述混合气体中氧气的体积占比为1‑5％
。
[0015]优选的，步骤
(3)
中将铁锰熔融液在模具中浇铸成铁锰合金阳极板，阳极板的尺寸
为
10cm
×
8cm
×
5mm。
[0016]优选的，步骤
(4)
电解精炼的温度为
30
‑
80℃
，电流密度为
100
‑
800A/m2，电解时间为
0.5
‑
5h。
[0017]优选的，步骤
(4)
电解精炼中，阴极为不锈钢板，电解液为硫酸盐溶液
。
[0018]优选的，电解液是浓度为
10
‑
50g/L
的硫酸钠溶液，电解液的
pH
为1‑
3。
[0019]优选的，步骤
(4)
电解过程中或电解完成后，还包括回收电解液中的锰盐
。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术提供的红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，首先一步还原熔炼将红土镍矿冶炼渣中存在的三价铁氧化物，在高温和还原剂的作用下，铁被还原为液态的金属单质，而其余主要物相如硅
、
钙及铝等不会被还原，依旧以氧化物的形式存在并相互结合形成铝硅钙酸盐浮于液态铁单质表面造渣除去；然后利用电解精炼将还原产物中的铁和锰进行分离，不但提升了红土镍矿冶炼渣中铁的有效回收率，而且制备出高纯的铁单质
。
[0022]本专利技术电解精炼后阴极析出高纯的金属铁单质，而锰以离子的形式留存在电解液中，通过定期开路电解液，可回收其中的锰盐，进而得到相应的锰化合物产品，资源化程度高
。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍
。
[0024]图1是本专利技术红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法流程图
。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围
。
[0026]请参阅图1，本专利技术提供的红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，包括以下步骤：
[0027](1)
将红土镍矿冶炼渣与还原剂按照1：
(1
～
10)
的质量比进行球磨混合，得到球磨混合物；还原剂为焦炭
、
石油焦
、
烟煤
、
褐煤中的一种或几种；
[0028](2)
控制熔炼造渣的温度为
1200
‑
1600℃
，熔炼过程中通入
N2或
Ar
与
O2的混合气体，其中
O2体积占比为1‑5％，熔炼时间为1‑
5h
，对球磨混合物进行熔炼造渣，得到铁锰熔融液和铝硅钙渣；
[0029](3)
将铁锰熔融液在模具中浇铸成铁锰合金板，铁锰合金板的尺寸为
10cm
×
8cm
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将红土镍矿冶炼渣与还原剂进行球磨混合，得到球磨混合物；
(2)
对所述球磨混合物进行熔炼造渣，得到铁锰熔融液和铝硅钙渣；
(3)
将所述铁锰熔融液进行浇铸，得到铁锰合金；
(4)
将所述铁锰合金作为阳极进行电解精炼，得到高纯铁单质
。2.
根据权利要求1所述的红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述红土镍矿冶炼渣与还原剂的质量比为1：
(1
～
10)。3.
根据权利要求1所述的红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，其特征在于，所述还原剂为焦炭
、
石油焦
、
烟煤
、
褐煤中的一种或几种
。4.
根据权利要求1所述的红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，其特征在于，步骤
(2)
中所述熔炼造渣的温度为
1200
‑
1600℃
，熔炼时间为1‑
5h
，熔炼过程中通入的气体为惰性气体与氧气的混合气体
。5.
根据权利要求4所述的红土镍矿冶炼渣制备高纯铁单质的方法，其特征在于，所述惰性气体为
N2或
A...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，杨健，张坤，彭亚光，金国泉，刘文泽，许鹏云，
申请(专利权)人：格林美股份有限公司格林美印尼新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：