专利名称：一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种镍、铜、钴冶炼弃渣的综合利用技术，尤其是涉及一 种将镍、铜、钴冶炼弃渣在高温热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁产品的 一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法。
背景技术：
镍、铜、钴金属均是有色金属，在国民经济中有广泛用途，特别是在 钢铁、航天、机电、电力、电信、无机化工，新材料工业等有十分重要的 用途。火法镍、铜、钴冶炼工业是有色冶金工业的一个重要分支，是一种
重要有色金属原材料行业。镍、铜、钴冶炼过程中，炉料中的Si02、 CaO、 MgO、 AL203、 Fe304混合物一起进入电炉，在1150"C-125(TC高温下形成 液态炉渣。炉渣是以铁橄榄石主的混合氧化物熔体，其主要成份为Fe3Si04、 2FeO Si02。
镍、铜、钴冶炼弃渣是火法镍、铜、钴冶炼生产中排放的一种固体废 渣。镍、铜、钴冶炼弃渣冷却后堆放占用了大量土地和对环境造成严重污 染。
目前，我国已积存的镍、铜、钴冶炼弃渣有1000万吨左右，并仍以 每年180万吨左右的速度递增，造成资源的极大浪费和环境的严重污染。
镍、铜、钴冶炼弃渣中含有Ni、 Cu、 Fe、 Co、 S、 CaO、 MgO、 Si02 等，利用镍、铜、钴冶炼弃渣单纯回收铁金属，国内外已有成熟的技术工 艺借鉴，但是，到目前为止，这些技术工艺在处理镍、铜、钴冶炼弃渣时， 主要考虑单纯回收铁金属，这些技术的共同特点是能耗过大，二次污染比 较严重，综合生产成本偏高，经济效益和环保效益较差，没有生存能力和 可持续发展能力，因此，这些方法没有实用价值，至今未得到实际推广使 用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种节能环保、低成本， 能将镍、铜、钴冶炼弃渣在热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁产品的一种 用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法。
本发明通过如下方法实现
一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，其特征在于，该处 理方法包括如下步骤
a、 将镍、铜、钴渣加热至熔融状态或直接取熔融状态的镍、铜、钴渣;
b、 保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，同时向镍、铜、钴渣中通入 以便发生反应生成固体残渣的氧气或空气；C、除去上述固体残渣即可；
其中在步骤c后还要除去熔融状态镍、铜、钴渣下层占镍、铜、钴渣 总重量4-6%的重金属层；
其中在步骤b后还要保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，同时向镍、 铜、钴渣中通入氯气以便发生反应，氯气的量为每吨镍、铜、钴渣0.1-0.25
立方米，氯气的通入时间为5-10分钟；
其中在步骤b中通入氧气的量为每吨镍、铜、钴渣0.4-1立方米，氧
气的通入时间为5-10分钟；
其中在步骤b中通入空气的量为每吨镍、铜、钴渣2-5立方米，空气
的通入时间为5-10分钟；
其中熔融状态的镍、铜、钴渣是指温度在1150-130(TC。 本发明有如下效果
1) 工艺方法独特本发明充分利用镍、铜、钴冶炼弃渣排放时的显 热先对热渣进行电炉保温加热措施，使热渣保持一定温度，并具有良好流 动性和化学活性；然后利用炉外精炼技术，分批定量对热渣进行净化除杂 处理，将高压氧气、高压氯气先后分别喷吹入热渣之中，使其与热渣中的 有害杂质如氧化铝、氧化镁、氧化钙、硫化物等进行充分反应，生成的反 应物比重较小而上浮，漂浮于热渣上面而析出，从而将热渣中的有害杂质 如氧化铝、氧化镁、氧化钙、硫化物等降低到规定范围内，得到较为纯净 的合格热渣；硫化镍、铜、钴镍、铜、钴矿中氧化铁变成硅酸亚铁的反应 原理如下FeS+3Fe304+5Si02=5(2FeO Si02)+S02 f镍、铜、钴弃渣冷凝 时很难结晶，常成玻璃体，软化温度低。镍、铜、钴弃渣的高温处理是节 能降耗的关键技术，在高温下除去杂质、制成球块状硅酸亚铁，都是有效 利用了热渣的显热，是最先进的节能技术。在这个热渣处理过程中，首先 应用炉外精炼技术除去热渣中的有害杂质如氧化铝、氧化镁、氧化钙、硫 化物等得到合格的硅酸亚铁熔液。
2) 本发明采用先进、实用、可靠的冶金新技术，将严重污染环境的 镍、铜、钴弃渣变废为宝，最大限度的综合利用了资源，不仅符合国家产 业政策，而且节约能源，减少污染，对于节能减排，发展循环经济具有重 大现实意义。
3) ^高效综合利用了镍、铜、钴冶炼弃渣资源、节能环保、低成本 本发明既能使杂质和硅酸亚铁有效分离，又能实现对镍、铜、钴冶炼弃渣 中的氧化亚铁和二氧化硅的全部回收利用，同时生产出合格的硅酸亚铁产 品，从而高效综合利用了镍、铜、钴冶炼弃渣资源。该方法是一种节能环 保、低成本，将镍、铜、钴冶炼弃渣在热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁 产品的镍、铜、钴冶炼弃渣综合利用方法。
4) 产品用途广泛本发明提供的方法生产出的硅酸亚铁其次将其制成球块状硅酸亚铁；再利用融熔还原技术将球块状硅酸亚铁电炉整体脱氧 还原成微合金性质的硅金合金。这种硅酸亚铁球块是一种新产品，是生产 铁合金和钢铁的重要原材料，可以用于硅铁合金的生产，既可以替代钢屑、 氧化铁皮，还可以替代硅石，而且还是一种熟料。使用时可以节能降耗， 不仅可以大幅度降低硅铁生产成本，而且可以减少二氧化碳的排放，具有 良好的循环经济效益和社会环境效益。这种硅酸亚铁还可以做为铬铁、锰 铁生产时的原料，还可以做为炼铁烧结炉料使用，如果按一定比例使用具 有良好的循环经济效益和社会环境效益。因此这种硅酸亚铁产品具有良好 的市场前景。利用硅酸亚铁生产的这种硅铁合金是炼钢必需的原料之一， 也是生产金属镁必用的原料之一，目前市场前景良好。
5)回收率高采用本发明提供的方法处理镍、铜、钴弃渣，铁金属 回收率达到95%。镍、铜、钴回收率在93%，硅回收率92%。
具体实施例方式
实施例一 一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，该处理 方法包括如下步骤将镍、铜、钴渣加热至熔融状态，保温使镍、铜、钴
渣保持熔融状态，其中熔融状态的镍、铜、钴渣是指温度在1150-130(TC，
同时向镍、铜、钴渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧气，通入氧气
的量为每吨镍、铜、钴渣0.4-1立方米，氧气的通入时间为5-10分钟，直 至该固体残渣不再生成为止，此时热渣分为三层即上层的固体浮渣、中部 的液态硅酸亚铁、下层的底渣，然后除去上层的固体浮渣，除去下层的底 渣即熔融状态镍、铜、钴渣下层占镍、铜、钴渣总重量4-6%的重金属层即 可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为Fe3Si04、 2FeO Si02。
实施例二 一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，该处理 方法包括如下步骤将镍、铜、钴渣加热至熔融状态，保温使镍、铜、钴 渣保持熔融状态，其中熔融状态的镍、铜、钴渣是指温度在1150-130(TC， 同时向镍、铜、钴渣中通入以便发生反应生成固体残渣的空气，通入空气 的量为每吨镍、铜、钴渣2-5立方米，空气的通入时间为5-10分钟，直至 该固体残渣不再生成为止，此时热渣分为三层即上层的固体浮渣、中部的 液态硅酸亚铁、下层的底渣，然后除去上层的固体浮渣，除去下层的底渣 即熔融状态镍、铜、钴渣下层占镍、铜、钴渣总重量4-6%的重金属层即可 得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为Fe3Si04、 2FeO Si02。
实施例三 一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，该处理 方法包括如下步骤将镍、铜、钴渣加热至熔融状态，保温使镍、铜、钴 渣保持熔融状态，其中熔融状态的镍、铜、钴渣是指温度在1150-130(TC， 测定镍、铜、钴渣中钾离子和钠离子的含量，当钾离子的重量百分含量大 于0.05%，钠离子的重量百分含量大于0.05%时，向镍、铜、钴渣中通入 以便发生反应生成固体残渣的氯气，通入氯气的量为每吨镍、铜、钴渣0.1-0.25立方米，氯气的通入时间为5-10分钟；直至该固体残渣不再生成 为止，此时热渣分为三层即上层的固体浮渣、中部的液态硅酸亚铁、下层 的底渣，然后除去上层的固体浮渣，除去下层的底渣即熔融状态镍、铜、 钴渣下层占镍、铜、钴渣总重量4-6%的重金属层即可得硅酸皿，硅酸亚 铁的分子式为Fe3Si04、 2FeO Si02。
实施例四 一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，该处理 方法包括如下步骤直接取温度为1150-130(TC熔融状态的镍、铜、钴渣， 保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，同时向镍、铜、钴渣中通入以便发生 反应生成固体残渣的氧气，通入氧气的量为每吨镍、铜、钴渣0.4-1立方 米，氧气的通入时间为5-10分钟，直至该固体残渣不再生成为止，此时热 渣分为三层即上层的固体浮渣、中部的液态硅酸亚铁、下层的底渣，然后 除去上层的固体浮渣，除去下层的底渣即熔融状态镍、铜、钴渣下层占镍、 铜、钴渣总重量4-6%的重金属层即可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为 Fe3Si04、 2FeO Si02。
实施例五 一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，该处理
方法包括如下步骤直接取温度为1150-130(TC熔融状态的镍、铜、钴渣，
保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，同时向镍、铜、钴渣中通入以便发生
反应生成周体残渣的空气，通入空气的量为每吨镍、铜、钴渣2-5立方米， 空气的通入时间为5-10分钟，直至该固体残渣不再生成为止，此时热渣分 为三层即上层的固体浮渣、中部的液态硅酸亚铁、下层的底渣，然后除去 上层的固体浮渣，除去下层的底渣即熔融状态镍、铜、钴渣下层占镍、铜、 钴渣总重量4-6%的重金属层即可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为 Fe3Si04、 2FeO Si02。
实施例六 一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，该处理
方法包括如下步骤直接取温度为1150-130(TC熔融状态的镍、铜、钴渣，
保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，测定镍、铜、钴渣中钾离子、钠离子
的含量，当钾离子的重量百分含量大于0.05%，钠离子的重量百分含量大 于0.05%时，向镍、铜、钴渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氯气， 通入氯气的量为每吨镍、铜、钴渣0.1-0.25立方米，氯气的通入时间为5-10 分钟；直至该固体残渣不再生成为止，此时热渣分为三层即上层的固体浮 渣、中部的液态硅酸亚铁、下层的底渣，然后除去上层的固体浮渣，除去 下层的底渣即熔融状态镍、铜、钴渣下层占镍、铜、钴渣总重量4-6%的重 金属层即可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为Fe3Si04、 2FeO Si02。 上述反应均在热渣包中进行。
在上述除去固体残渣之前还需要震荡热渣包30-40分钟，然后静置 8-12分钟。
上述气体是使用石墨化碳素材料气体导管伸入该热渣包内以通气。
权利要求
1、一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，其特征在于，该处理方法包括如下步骤a、将镍、铜、钴渣加热至熔融状态或直接取熔融状态的镍、铜、钴渣；b、保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，同时向镍、铜、钴渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧气或空气；c、除去上述固体残渣即可。
2、 如权利要求1所述的一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的 方法，其特征在于-其中在步骤c后还要除去熔融状态镍、铜、钴渣下层占镍、铜、钴渣 总重量4-6%的重金属层。
3、 如权利要求1所述的一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的 方法，其特征在于其中在步骤b后还要保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，同时向镍、 铜、钴渣中通入氯气以便发生反应，氯气的量为每吨镍、铜、钴渣0.1-0.25 立方米，氯气的通入时间为5-10分钟。
4、 如权利要求1所述的一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的 方法，其特征在于其中在步骤b中通入氧气的量为每吨镍、铜、钴渣0.4-1立方米，氧 气的通入时间为5-10分钟。
5、 如权利要求1所述的一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的 方法，其特征在于其中在步骤b中通入空气的量为每吨镍、铜、钴渣2-5立方米，空气 的通入时间为5-10分钟。
6、 如权利要求1至5中任意一项所述的一种用镍、铜、钴冶炼弃渣 生产硅酸亚铁的方法，其特征在于其中熔融状态的镍、铜、钴渣是指温度在1150-130(TC。
全文摘要
本发明涉及一种镍、铜、钴冶炼弃渣的综合利用技术，尤其是涉及一种将镍、铜、钴冶炼弃渣在高温热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁产品的一种用镍、铜、钴冶炼弃渣生产硅酸亚铁的方法，该方法包括如下步骤a.将镍、铜、钴渣加热至熔融状态或直接取熔融状态的镍、铜、钴渣；b.保温使镍、铜、钴渣保持熔融状态，同时向镍、铜、钴渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧气或空气；c.除去上述固体残渣即可；本发明提供的方法节能环保、低成本，能将镍、铜、钴冶炼弃渣在热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁产品。
文档编号C01B33/20GK101544377SQ200910117210
公开日2009年9月30日 申请日期2009年2月9日 优先权日2009年2月9日
发明者牛庆君 申请人:牛庆君