一种液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法
【专利摘要】本发明提供了一种液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法，所述方法包括下述步骤：将液态镍渣和还原剂按预定的质量比送入熔融还原炉；使液态镍渣和还原剂在熔融还原炉内反应，同时进行搅拌；在反应结束后，生成含镍铁水和熔渣，其中，含镍铁水在熔融还原炉的下层，熔渣在含镍铁水的上层。所得的含镍铁水可以直接用于炼钢，并且所得的熔渣可以用于生产建材。本发明的液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法能够实现节能生产、资源的综合利用以及良好的经济效益。
【专利说明】一种液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有色金属废渣综合利用领域，更具体地，涉及一种液态镍渣熔融还原 生产含镍铁水的方法。
【背景技术】
[0002] 镍渣是镍精矿在转炉吹炼除铁过程中排出的熔融弃渣，排出温度为1200°C? 1300°C。所排出的熔融弃渣含有以重量计40%左右的铁和0. 3%左右的镍，是一种具有回 收价值的含铁冶金资源。对于镍渣资源的综合利用，已经进行了大量研究，工艺主要集中在 两个方面：一是利用熔融镍渣采用熔融还原的方法回收铁，优点是可以利用炉渣显热；二 是利用水淬镍渣采用直接还原的方法回收铁。
[0003] 俞景禄等用焦炭和SiC作为还原剂，配加一定量的石灰，在120KVA的电炉上进行 了镍渣冶炼试验，试验结果表明，当采用复合还原剂，炉渣的碱度为1. 1?1. 37,冶炼电流 为2500A，冶炼时间为25分钟时，镍渣中铁的还原率可达95 %以上，铜、钴、镍的还原率也大 于90%。虽然镍渣电炉冶炼金属元素回收率高，但作为复合还原剂的焦炭和SiC成本高，而 且配加大量的石灰，渣量非常大，从而不具有推广应用的价值。
[0004] 隋智通等根据我国复合矿中赋存多种有价元素的资源特性，提出了 "选择性析出 技术"。基于"选择性析出技术"理论，通过对熔融铜渣的氧化处理，实现渣中铁组分向磁铁 矿相选择性富集，并采用适当的控温措施促进磁铁矿相晶粒长大。经过处理后，铜渣中磁铁 矿的富集度从22%提高到85%以上，控制5°C /分钟的降温速率，磁铁矿平均粒度可达到 80?95 μ m，从而为磁选分离磁铁矿创造了条件。该方法存在的问题是，在实际生产中，铁 的氧化处理难以控制，并且在磁选过程中铁的回收率低。
[0005] 王华等结合人工成矿的思想和熔融还原炼铁的机理，利用还原剂煤对铜渣高温熔 融还原，实现铜渣中铁的还原富集。在理论分析和实验研究的基础上，得到固体还原剂熔 融还原铜渣中铁的最佳工艺参数为：固体还原剂和水淬铜渣的破碎粒度为40目以下，向铜 渣中添加造渣剂CaO使熔池的三元碱度为1. 2,铜渣中添加固体还原剂的量以C/Fe比为 1. 33,向反应体系中通入工业队来保证熔池气氛为惰性气氛，保温温度为1500°C，保温时间 为20分钟。该方法存在的问题是冶炼渣量大、能耗高，经济效益差。
[0006] 倪文等进行了镍渣熔融还原炼铁及熔渣制备微晶玻璃的研究，在镍渣中配加一定 量的氧化铝粉、生石灰、萤石、氧化钠和焦炭，高温熔融还原制得炼钢生铁，熔渣采用浇铸工 艺制备二次熔渣微晶玻璃，所得微晶玻璃各项指标符合建筑装饰国家标准。该工艺虽然在 实验室取得了较好的指标，但镍渣熔融还原工业化生产没有合适的反应器，液固反应动力 学条件差，而且会有严重的泡沫渣，难以实现工业化。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法，所述方法具 有工艺流程简单、铁水质量合格、生产成本低等特点，此外，所述方法能够解决镍渣传统利 用工艺的能源消耗大、工艺步骤繁杂、资源回收率低的问题，从而实现了液态镍渣显热的高 效利用和镍渣中的铁、镍金属元素的综合回收。
[0008] 根据本发明，提供了一种液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法，所述方法包括 下述步骤：将液态镍渣和还原剂按预定的质量比送入熔融还原炉；使液态镍渣和还原剂在 熔融还原炉内反应，同时进行搅拌；在反应结束后，生成含镍铁水和熔渣，其中，含镍铁水在 熔融还原炉的下层，熔渣在含镍铁水的上层。
[0009] 根据本发明的实施例，还原剂可以为电石，电石的粒度可以为5mm至200mm，电石 发气量可以为250L/kg至305L/kg。
[0010] 根据本发明的实施例，电石的质量可以为液态镍渣的质量的15%至30%。
[0011] 根据本发明的实施例，可以采用电磁搅拌、气体搅拌和机械搅拌的一种或几种进 行搅拌。
[0012] 根据本发明的实施例，液态镍渣和还原剂在熔融还原炉内的反应时间可以为20 分钟至120分钟。
[0013] 根据本发明的实施例，所得的含镍铁水可以直接用于炼钢，并且所得的熔渣可以 用于生产建材。
[0014] 根据本发明的液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法具有下述优点：（1)本发明 的液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法不但充分利用了镍渣物理热，而且采用电石作为 还原剂进行还原的反应是放热反应，因此不需要消耗其它能源进行加热，从而实现了节能 生产；（2)本发明的液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法可以将镍渣完全利用，而没有 产生二次废渣，反应得到的含镍铁水可以用于不锈钢生产，并且反应得到的熔渣可以生产 建材，从而实现了资源的综合利用；（3)本发明的液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法 具有工艺流程短、操作简单、生产成本低等特点，具有非常好的经济效益。
【具体实施方式】
[0015] 总体上讲，本发明所提供的液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法主要包括下述 步骤：将液态镍渣和还原剂按预定的质量比送入熔融还原炉；使液态镍渣和还原剂在熔融 还原炉内反应，同时进行搅拌；在反应结束后，生成含镍铁水和熔渣，其中，含镍铁水在熔融 还原炉的下层，熔渣在含镍铁水的上层。
[0016] 具体地讲，还原剂可以为电石，电石的粒度可以为5mm至200mm。电石的粒度越 小，电石与镍渣的接触面积越大，越有利于还原反应的进行。电石发气量可以为250L/kg至 305L/kg。电石发气量越大，电石中CaC 2含量越高，所用的还原剂越少。
[0017] 在镍渣中，铁主要以铁橄榄石（Fe2Si04)的形式存在，电石的主要成分是CaC 2，采 用电石作为还原剂还原镍渣，不但还原反应容易进行，而且此反应是放热反应，从而无需额 外加热和添加熔剂。还原反应如下：
[0018] 3Fe2Si04+2CaC2+Ca0 = 6Fe+3CaSi03+4C0(g) ΔΗ = -480kJ
[0019] 此外，根据镍渔中铁橄榄石含量和电石中CaC2含量不同，电石的质量可以为液态 镍渔的质量的15%至30%。可选地，电石的质量可以为液态镍渔的质量的15%至20%。
[0020] 另外，可以采用电磁搅拌、气体搅拌和机械搅拌的一种或几种进行搅拌。
[0021] 另外，液态镍渣和还原剂在熔融还原炉内的反应时间可以为20分钟至120分钟。
【权利要求】
1. 一种液态镍渣熔融还原生产含镍铁水的方法，其特征在于，所述方法包括下述步 骤： 将液态镍渣和还原剂按预定的质量比送入熔融还原炉； 使液态镍渣和还原剂在熔融还原炉内反应，同时进行搅拌； 在反应结束后，生成含镍铁水和熔渣，其中，含镍铁水在熔融还原炉的下层，熔渣在含 镍铁水的上层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还原剂为电石，电石的粒度为5mm至 200mm，电石发气量为250L/kg至305L/kg。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，电石的质量为液态镍渣的质量的15%至 30%。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用电磁搅拌、气体搅拌和机械搅拌的一 种或几种进行搅拌。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液态镍渣和还原剂在熔融还原炉内的反 应时间为20分钟至120分钟。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所得的含镍铁水直接用于炼钢，并且所得 的熔渣用于生产建材。
【文档编号】C21B13/00GK104120209SQ201410367120
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】高建军, 王 锋, 郭玉华, 张俊, 齐渊洪, 严定鎏 申请人:钢铁研究总院, 钢研晟华工程技术有限公司