【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金废渣处理，尤其涉及一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置及其使用方法。
技术介绍
1、近年来，我国镍工业得到了巨大的发展，特别是2003年以后，伴随着中国的钢铁行业高速发展，镍产量持续大幅增长，因此含镍炉渣随着不锈钢产量的增加而迅速增加。熔融镍渣是镍精矿冶炼镍过程的主要固体废弃物，排出温度约为1150～1250℃，含fe 40～45％、含cu和ni分别为0.3％左右。因此，镍渣是一种极其重要的可回收含铁镍铜的冶金资源。
2、目前国内外开发了许多种熔融镍渣利用技术，但长期以来其利用率不高，再利用附加值偏低。例如中国专利cn201410367120.5、cn200810013552.0等所述采用熔融镍渣冶炼含镍铁水的方法，通过直接将镍渣和还原剂按照一定比例送入熔融还原炉冶炼得到含镍铁水。但是，通过以上方法冶炼的含镍铁水镍含量低于0.3％，远低于镍铁合金镍元素的含量(gb/t25049-2010)。
3、此外，目前fe-ni合金的制备方法首先以红土镍矿、石灰石为原料，以木炭、烟煤和焦炭为还原剂在回转窑中半熔融条件下进行金属的形成；然后通过水淬、重选、磁选得到fe-ni合金，整个生产过程中，不仅产生强烈的环境污染，还因原料升温和半熔化消耗大量电能，导致生产成本很高，为此，我们设计了一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置及其使用方法来解决以上问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有镍渣处理及fe-ni-cu合金制备在技
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置，包括炉体、改质喷枪、升温喷枪和搅拌喷枪，所述炉体由内到外依次为外壳和耐火材料，所述改质喷枪与升温喷枪设置在炉体正上方，所述炉体搅拌喷枪由上层喷枪和下层喷枪构成。
4、优选地，所述炉体耐火材料分别由120-150mm镁铬砖、80-100mm高铝砖、10-20mmsio2基纳米绝热板砌筑而成。
5、优选地，所述改质喷枪与升温喷枪错位设置，所述改质喷枪工作完成后上升至安全位置，升温喷枪降下，所述升温喷枪喷枪头距离炉料500mm处开始升温。
6、优选地，所述上层喷枪位置位于液面下500-800mm处，并与炉体法线方向呈45-60°方向插入炉膛，所述下层喷枪与上层喷枪相距800-1000mm，且布置方式为与上层喷枪呈镜像对称布置。
7、优选地，所述炉体搅拌喷枪待升温喷枪将炉温升至预定温度后通过吹入惰性气体搅拌熔池。
8、本专利技术还提供了一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置的使用方法，包括以下过程：
9、s1，准备熔融镍渣、碳质还原剂和改质剂，其中碳质还原剂中的固定碳占镍渣和改质剂总重量的10～45％，改质剂和冶金炉渣中的cao占改质剂和镍渣总重量的30～60％，并且改质剂和镍渣的总碱度r(cao和sio2的重量比)为0.24～1.33；
10、s2，将熔融镍渣加入炉体1内并处于熔融态时，将碱性改质剂以高温空气为载气通过改质喷枪2喷入到熔池中，并通过升温喷枪3升高炉温至1500～1550℃，改质剂加入完毕后保温0.5～2h(保温过程可采用机械搅拌或通过搅拌喷枪4向炉内鼓入惰性气体达到搅拌的目的)，然后获得改质熔融镍渣；
11、s3，将碳质还原剂以惰性气体为载气将其用改质喷枪2喷入上述步骤2所获熔融改质镍渣熔池中，并加热至1550～1650℃，保温0.5～1h进行还原冶炼(保温过程可采用机械搅拌、气体搅拌或电磁搅拌的一种或几种组合)，获得fe-ni-cu合金与还原炉渣；
12、s4，扒渣，放出金属熔体获得fe-ni-cu合金。
13、优选地，所述s1中熔融镍渣的成分按重量百分比含fe 40～45％、sio2 32～36％、mgo 1～11％、cao 1～3％、cu 0.25～0.3％、ni 0.08～0.3％、co 0.08～0.15％、s 0.5～2％。
14、优选地，所述s1中选用的碳质还原剂为煤、焦炭和/或木炭，碳质还原剂中固定碳的重量含量≥80％。
15、优选地，所述s1中选用的改质剂为生石灰和稀土氧化物的一种或者多种组合，改质剂中cao或稀土氧化物的重量含量≥95％，改质剂的粒度为0.3～2mm。
16、优选地，所述s4中获得的fe-ni-cu合金的成分按重量百分比含fe 70.38～95.67％，ni 0.07～6.31％，cu 0.08～6.52％，si≤20.00％，c≤1.57％，s≤0.40％。
17、优选地，所述s2中的加热和保温过程中发生如下化学反应：
18、fe2sio4+2(cao)＝ca2sio4+2(feo)
19、fesio3+2(cao)＝ca2sio4+(feo)
20、(fenis2)+6(o)＝(feo)+(nio)+2so2(g)。
21、优选地，所述s3中的加热和保温过程中发生如下化学反应：
22、(feo)+c(s)＝fe(l)+co
23、(nio)+c(s)＝ni(s)+co(g)
24、(cuo)+c(s)＝cu(s)+co(g)。
25、本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：
26、1、用熔融的镍渣冶炼铁合金，可以充分利用各种熔渣的物理热，并回收多种有价元素，促进我国镍渣的高效资源化利用，用熔融的镍渣加入改质剂生产fe-ni-cu合金，与传统的fe-ni-cu合金生产工艺相比，可大幅度降低炉料加热熔化过程中的能耗。
27、2、本利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金方法可直接利用镍渣，并可根据目标合金成分确定改质剂和还原剂的加入量，生产工艺简单，可对现有设备进行简单改造后利用，利用改质镍渣生产fe-ni-cu合金，可减少燃料消耗，减少原料加热过程粉尘产生量，降低了通电加热过程中的噪声污染，有利于改善环境。
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1.一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置，包括炉体1、改质喷枪2、升温喷枪3和搅拌喷枪4，其特征在于，所述炉体1由内到外依次为外壳1-1和耐火材料1-2，所述改质喷枪2与升温喷枪3设置在炉体正上方，所述炉体搅拌喷枪4由上层喷枪4-1和下层喷枪4-2构成。
2.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置，其特征在于，所述炉体耐火材料12分别由120-150mm镁铬砖、80-100mm高铝砖、10-20mmSiO2基纳米绝热板砌筑而成。
3.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置，其特征在于，所述改质喷枪2与升温喷枪3错位设置，所述改质喷枪2工作完成后上升至安全位置，升温喷枪3降下，所述升温喷枪3喷枪头距离炉料500mm处开始升温。
4.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置，其特征在于，所述上层喷枪4-1位置位于液面下500-800mm处，并与炉体1法线方向呈45-60°方向插入炉膛，所述下层喷枪4-2与上层喷枪4-1相距800-1000mm，且布置方式为与
5.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置，其特征在于，所述炉体1内搅拌喷枪4待升温喷枪3将炉温升至预定温度后通过吹入惰性气体搅拌熔池。
6.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置的使用方法，其特征在于，所述S1中熔融镍渣的成分按重量百分比含Fe 40～45％、SiO2 32～36％、MgO 1～11％、CaO 1～3％、Cu 0.25～0.3％、Ni 0.08～0.3％、Co 0.08～0.15％、S 0.5～2％。
8.根据权利要求6所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置的使用方法，其特征在于，所述S1中选用的碳质还原剂为煤、焦炭和/或木炭，碳质还原剂中固定碳的重量含量≥80％。
9.根据权利要求6所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置的使用方法，其特征在于，所述S1中选用的改质剂为生石灰和稀土氧化物的一种或者多种组合，改质剂中CaO或稀土氧化物的重量含量≥95％，改质剂的粒度为0.3～2mm。
10.根据权利要求6所述的一种利用熔融镍渣制备Fe-Ni-Cu合金的装置的使用方法，其特征在于，所述S4中获得的Fe-Ni-Cu合金的成分按重量百分比含Fe 70.38～95.67％，Ni0.07～6.31％，Cu 0.08～6.52％，Si≤20.00％，C≤1.57％，S≤0.40％。
...【技术特征摘要】
1.一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置，包括炉体1、改质喷枪2、升温喷枪3和搅拌喷枪4，其特征在于，所述炉体1由内到外依次为外壳1-1和耐火材料1-2，所述改质喷枪2与升温喷枪3设置在炉体正上方，所述炉体搅拌喷枪4由上层喷枪4-1和下层喷枪4-2构成。
2.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置，其特征在于，所述炉体耐火材料12分别由120-150mm镁铬砖、80-100mm高铝砖、10-20mmsio2基纳米绝热板砌筑而成。
3.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置，其特征在于，所述改质喷枪2与升温喷枪3错位设置，所述改质喷枪2工作完成后上升至安全位置，升温喷枪3降下，所述升温喷枪3喷枪头距离炉料500mm处开始升温。
4.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置，其特征在于，所述上层喷枪4-1位置位于液面下500-800mm处，并与炉体1法线方向呈45-60°方向插入炉膛，所述下层喷枪4-2与上层喷枪4-1相距800-1000mm，且布置方式为与上层喷枪4-1呈镜像对称布置。
5.根据权利要求1所述的一种利用熔融镍渣制备fe-ni-cu合金的装置，其特征在于，所述炉体1内搅拌喷枪4待升温喷枪3将炉温升至预定温度后通过吹入惰性气体搅拌熔...
【专利技术属性】
技术研发人员：董建宏，侯得健，黄锐，宋超，张文星，谭娟娟，郭艳青，姚虹羽，杨雯欣，姚彦君，
申请(专利权)人：韩山师范学院，
类型：发明
国别省市：
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