一种镍铁渣的综合利用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铁合金渣的处理方法，特别是一种镍铁渣的综合利用方法。
【背景技术】
[0002]镍铁渣是镍铁合金厂采用红土镍矿电热还原生产镍铁时产生的固体废渣。目前，世界镍工业生产的镍，主要来自硫化镍矿资源，约占总产量的60 %，其余来自红土镍矿。但随着优质(含镍品位高)易开采的硫化镍矿资源的减少、对环保要求的提高、红土镍矿提取技术的进步以及镍价格因素等的影响，由红土镍矿生产的镍量会不断增加。随着镍市场需要的不断增长，红土镍矿火法冶炼生产镍铁合金规模逐步扩大，红土镍矿冶炼镍铁废渣(简称镍铁渣)的排放量逐渐增多。与其它冶金渣相比，镍铁渣有价金属回收价值低，排渣量大，已逐步成为冶金废渣处理的一大难题。镍铁渣常见的处理方式主要以堆存和填埋为主。大量电炉冶炼镍铁渣的堆置和填埋，不仅占用土地、污染环境，还给镍铁冶炼的可持续发展带来严峻挑战。红土镍矿渣绝大多数是腐殖土型的红土矿在电炉还原熔炼镍铁的工艺过程中产生的，其原料和生产工艺基本相同，所以不同厂家产生电炉镍铁冶炼渣的组成基本相同，其主要成分是Fe0，Mg0和Si02，次要成分是Al203、Cr203、Ca0等，其主要的矿物组成是2Fe0.Si〇2、Fe0.Si02和Mg0.Si02。为减少红土镍矿渣的生态环境危害，对红土镍矿渣的资源化利用研究和应用逐渐加强。因红土镍矿渣与高炉水渣具备相似的冶炼工艺和物化特性，可以借鉴高炉水渣的综合利用成果，代替粘土、砂石或部分水泥用作胶凝材料或骨料，用红土镍矿渣制备混凝土砌块、蒸压砖、微晶玻璃等产品；利用红土镍矿渣中镁含量高的特点，开发红土镍矿渣在耐火砖、保温材料等方面的应用。
[0003]目前，镍铁渣的处理方式主要以堆存和填埋为主，对镍铁渣的综合利用的研究和利用主要集中于建材原料和矿物棉等方面。产品附加值低，镍铁渣的使用量小，且镍铁渣中的Mg、S1、N1、Fe等资源无法综合利用。
[0004]镍铁渣在细磨至微粉后，可添加至水泥熟料中生产水泥混合材。按照硅酸盐水泥国家标准的要求，镍铁渣的添加量小于8%，限制了镍铁渣的使用量。与钢渣、高炉渣和锰铁渣等冶金废渣相比，镍铁渣中硅、镁含量高，钙含量低，其中含镁量约在30% (MgO)左右，活性指数低于50%，严重制约镍铁渣的胶凝性，导致镍铁渣生产的建材可能存在溶胀问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种镍铁渣的综合利用方法，旨在利用废弃资源，保护环境。
[0006]—种镍铁渣的综合利用方法，该方法包括以下步骤:
[0007]a.将镍铁渣破碎至100目以下，破碎后的镍铁渣与硫酸铵或硫酸氢铵按照铵矿质量比1:1-6:1混合均匀，在300-600°C条件下进行焙烧，保温时间1-4小时，焙烧过程中产生的氨气经多级吸收得到氨水溶液，或压制成液氨，供后续工段使用；
[0008]b.焙烧产物用水充分溶解后过滤，得到硫酸镁溶液和滤渣，向硫酸镁溶液中持续加入氨水或液氨，保持溶液温度为30°C_75°C，充分搅拌，直至沉淀不再产生后结束，沉淀结束后进行过滤，得到氢氧化镁产品和滤液，滤液经减压蒸发结晶得到硫酸铵或硫酸氢铵，返回焙烧工段使用;滤渣用烧碱溶液浸出，烧碱溶液质量百分比浓度为20%-50%，碱浓度不足时加入烧碱，滤渣与烧碱溶液的固液质量比为1:2-1:8，浸出温度为100°C-300°C，浸出时间为0.5-2小时，浸出结束后过滤，得到硅酸钠溶液和富镍铁渣，富镍铁渣的化学成分主要为铁和镍，返回镍铁生产系统作为原料；
[0009]c.向硅酸钠溶液中鼓入二氧化碳气体碳分，控制碳分温度为50°C_100°C，直至不再产生沉淀，碳分结束后过滤，得到碳酸钠溶液和滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到产品白炭黑，碳酸钠溶液加入氧化钙苛化，苛化温度为30°C_100°C，充分搅拌，保温5-60分钟，苛化后过滤得到烧碱溶液和碳酸钙渣，烧碱溶液返回滤渣浸出工段，碳酸钙渣进行煅烧，得到氧化钙和二氧化碳，氧化钙返回苛化工段，二氧化碳返回碳分工段。
[0010]本发明与现有同类技术相比，其显著地有益效果体现在:
[0011]本发明通过硫酸铵/硫酸氢铵焙烧-水浸工艺，回收镍铁渣中的镁资源;通过滤渣碱性浸出富集镍铁渣中的铁和镍，同时回收镍铁渣中的硅资源。硫酸铵/硫酸氢铵和烧碱循环使用，整个工艺过程无污染物排放。本发明尽可能地利用镍铁渣，减少了镍铁工业废弃渣存量，为镍铁生产企业持续发展提供了保障。
【附图说明】
[0012]图1是一种镍铁渣的综合利用方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图用实施例更具体描述本发明。
[0014]实施例1
[0015]如图1所示，一种镍铁渣的综合利用方法，该方法的步骤如下:
[0016]1.检验镍铁渣化学成分，结果为:Ni00.16%，Si02 53.48% ,Fe203 5.91 % ,CaO1.56% ,MgO 28.34% ,A1203 4.62%，其他5.93% ;
[0017]2.镍铁渣经破碎、细磨至100目以下后，与硫酸铵按照铵矿质量比4:1混合均匀，在400°C下焙烧2小时，焙烧过程产生的氨气用水吸收，焙烧渣用3倍体积水充分溶解后，进行液固分离，得到硫酸镁滤液和滤渣；
[0018]3.向硫酸镁滤液中不断加入氨水，保持溶液温度为60°C，控制pH值为9，充分搅拌至不再产生沉淀，对沉淀结束后的溶液进行过滤，得到氢氧化镁固体和滤液。氢氧化镁经干燥后达到HG/T 3607-2007工业氢氧化镁标准要求，滤液经减压蒸发结晶得到硫酸铵返回焙烧工段；
[0019]4.使用质量百分比浓度为30 %的烧碱溶液对滤渣进行浸出，固液质量比为1:5，浸出温度为200°C，保温1小时，浸出结束后进行液固分离，得到硅酸钠溶液和富镍铁渣。富镍铁渣返回镍铁生产系统；
[0020]5.硅酸钠溶液中鼓入二氧化碳气体，保持溶液温度为60°C，直至不再产生沉淀，沉淀结束后进行液固分离，得到碳酸钠溶液和滤饼，滤饼经洗涤干燥后得到白炭黑，碳酸钠溶液加入氧化钙苛化，氧化钙与碳酸钠的质量比为1:2，苛化温度为90°C，充分搅拌，保温20分钟后过滤，得到烧碱溶液和碳酸钙渣，烧碱溶液返回