[發明專利]一種處理紅土鎳礦還原焙燒鎳鐵廢渣的清潔生產方法

有效

• 申請號: 201310221387.9
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103276219A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 郭強;曲景奎;宋云霞;張培育;齊濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B34/32;C22B23/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術領域

本發明涉及有色金屬冶金技術領域，具體地，本發明涉及一種處理紅土鎳礦還原焙燒鎳鐵廢渣的清潔生產方法。

背景技術

由于煉鋼技術的進步，原來采用純鎳類原料冶煉合金鋼和不銹鋼的鋼廠，從經濟角度考慮已改用非純鎳類，因此，火法冶煉發展很快。目前，世界范圍內約50%的鎳產量來自于紅土礦，其中70%的鎳是采用火法工藝流程回收，產品為鎳鐵或鎳锍。

世界上用得最多的紅土鎳礦火法處理工藝是電爐還原熔煉生產鎳鐵，用于生產不銹鋼。氧化鎳易被C、CO、Si還原，在較高溫度下控制一定的還原條件，就可以使氧化鎳完全還原成金屬，鐵部分還原，與鎳熔合成鎳鐵合金，而未被還原的硅、鎂氧化物與另一部分氧化鐵一起造渣。專利申請號為CN200710066019.6的技術方案以紅土礦為原料經過預處理，加入熔劑、還原劑后，在高溫下進行還原熔煉，最終得到鎳鐵合金。但是，此工藝對硅鎂比例有要求，不適合處理鎳品位低的褐鐵型鎳礦。專利申請號為CN200810058737.3的技術方案涉及一種回轉窯紅土鎳礦富集鎳鐵精礦的方法，將紅土鎳礦破碎與碳質還原劑和復合添加劑攪拌混合，用壓球機或制球機制成球團，進入回轉窯干燥、預熱、還原焙燒，所得焙燒料經水淬、球磨后，進行磁選分離，得到高品位的鎳鐵精礦。

近些年，我國出現了許多以紅土鎳礦為原料，在高爐內生產低鎳生鐵的企業，這些企業由于自身發展的需要，在開發高爐冶煉紅土鎳礦技術方面敢于嘗試和付出，為鎳冶金事業做出巨大貢獻。專利申請號為CN200510102984.5的技術方案涉及氧化鎳礦經高爐冶煉鎳鐵的工藝。其核心技術是在原料中添加部分螢石作為正常爐料使用，突破了高爐冶煉長期不敢將螢石作為常規爐料冶煉的束縛，解決了用小高爐冶煉紅土鎳礦生產鎳鐵合金的技術難題。專利申請號為CN200710151915.2的技術方案涉及一種紅土鎳礦在隧道窯－高爐中生產鎳鐵的方法，其工藝方法是將紅土礦粉碎，按比例加入催化劑，混合均勻，在擠壓機中壓制成型后裝入還原罐，加入還原劑在1000～1300℃下進行還原焙燒，焙燒熟料經粉碎、磁選后，磁選物壓制成球，采用高爐冶煉，便得到高品位鎳鐵。但是，由于紅土鎳礦成分的復雜性，導致高爐冶煉過程存在較多的技術難點。

綜上所述，雖然關于紅土礦的火法冶金工藝研究和工藝應用有很多，但關于還原熔煉鎳鐵后排放的大量廢渣綜合利用的報道較少。目前，少量的鎳鐵廢渣用于生產混凝土，高鋁水泥等建筑材料，但其化學和礦物成分波動較大，這給生產控制帶來一定困難；此外，由于渣中含有較高含量的游離氧化鈣，具有一定膨脹性，在制備建筑材料時，將導致建材的剛性、穩定性差。而大量的鎳鐵廢渣主要采取堆砌處理或深海填埋。廢渣中除了含有硅、鎂、鈣等雜質外，還含有鎳、鉻等有價元素，其大量堆棄一方面導致紅土礦的工業利用價值較低，另一方面導致冶煉后有毒重廢渣的排放，不符合清潔生產的要求。所以，開發一種既提高紅土鎳礦資源利用率又實現清潔生產的紅土鎳礦還原熔煉鎳鐵廢渣處理工藝有著十分重要的現實意義。

發明內容

本發明針對現有紅土鎳礦火法冶煉工藝過程廢渣排放量大、污染重、難處理等問題，實現紅土鎳礦還原熔煉鎳鐵廢渣中有價金屬鎳和鉻的回收利用，降低廢渣中有毒廢物的排放量，提高紅土鎳礦火法冶煉的工業利用價值。本發明提供一種具有工業操作性且環境友好的紅土鎳礦還原熔煉鎳鐵廢渣清潔處理方法，為紅土鎳礦資源的綜合利用提供了一條有效的途徑。

本發明的磁選分離－堿熔焙燒－常壓酸浸處理紅土鎳礦還原熔煉鎳鐵廢渣的工藝方法是以鎳鐵渣為原料，首先利用磁選分離得到富含Ni的磁選精礦以及富含Cr的磁選尾礦。精礦采用常壓酸浸工藝提Ni。富Cr尾礦與堿混合壓塊后在高溫下進行焙燒反應，焙燒料水洗后使反應生成的水溶性鉻酸鹽浸出，再通過碳化還原、煅燒等單元操作制取氧化鉻副產品；除Cr后的尾渣可以用作制水泥、制磚等的建材原料。

本發明的處理紅土鎳礦還原焙燒鎳鐵廢渣的清潔生產方法，包括以下步驟：

1）將紅土鎳礦還原焙燒鎳鐵廢渣破碎、研磨后，進行磁選分離，得到富含Ni的磁選精礦和富含Cr的磁選尾礦；

2）將步驟1）得到的富含Cr的磁選尾礦進行濕式球磨，然后過濾、干燥，將固體堿與富含Cr的磁選尾礦進行干混后壓塊；

3）將步驟2）得到的壓塊混合料在300℃～1000℃進行高溫焙燒反應，反應后，對焙燒熟料進行研磨制樣。

4）將步驟3）得到的研磨熟料用清水洗滌、過濾，得到堿性濾液和不溶性的固體濾餅，其中水洗溫度控制在30～95℃；