[發明專利]基于礦熱爐固態鎳鐵渣冶煉硅鋁鐵的裝置及其方法

有效

• 申請號: 202010830056.5
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112143889B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 梁文玉;柏赟;李鳳善;黃忠源;張杰;馬煜真;陳欣舒
• 申請（專利權）人: 北京中冶設備研究設計總院有限公司
• 主分類號: C21B13/12
• 分類號: C21B13/12
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 張娓娓;袁文婷

本發明提供一種基于礦熱爐固態鎳鐵渣冶煉硅鋁鐵的裝置及其方法，其中，裝置包括給料系統、礦熱爐加熱還原系統、出鐵出渣系統以及余熱回收系統，其中，所述給料系統，用于將爐料輸送至所述礦熱爐加熱還原系統；所述礦熱爐加熱還原系統，用于對所述爐料進行加熱還原處理；所述出鐵出渣系統，用于處理所述礦熱爐加熱還原系統處理后的硅鋁鐵、爐渣；所述余熱回收系統，用于回收所述礦熱爐在對所述爐料進行加熱還原處理時產生的煙氣余熱。利用本發明，能夠解決由于鎳鐵渣的活性低、穩定性差而導致的綜合利用渠道少、利用成本高等問題。

技術領域

本發明涉及冶金工業廢渣處理領域，更為具體地，涉及一種基于礦熱爐固態鎳鐵渣冶煉硅鋁鐵的裝置及其方法。

背景技術

鎳鐵渣分為干渣，水渣或高鎳渣，低鎳渣等不同類型。干渣中含金屬鎳鐵合金較高，水渣中鎳鐵合金含量則較低，高鎳渣中的鎳鐵合金鎳含量高，幾乎不上磁。低鎳渣中的金屬鎳鐵合金鎳含量低，導磁率較高。

隨著我國冶煉鎳鐵合金規模逐步擴大，鎳鐵渣排放量也逐漸增大。近年來，我國鎳鐵渣年排放量超3000萬噸，已成為我國繼鐵渣、鋼渣、赤泥之后第四大冶煉渣。大量鎳鐵渣堆放處理或深海填埋，不僅占用土地、污染環境，還給鎳鐵冶煉的可持續發展帶來嚴峻挑戰。因此，大力開展鎳鐵渣綜合利用的研究對我國乃至世界的鎳鐵行業意義重大。

現有的利用方法：

1、鎳鐵渣用作混凝土集料：

鎳鐵渣用作混凝土集料，可以節約砂石，具有良好的經濟與社會效益。鎳鐵渣是一種合成無機聚合物的良好集料，在適宜的條件下甚至還可以制.備出內部結構密實、吸水率極低、抗壓強度高達118MPa的膠凝材料，如現在工業上常用水淬鎳鐵渣生產混凝土的方法，該方法顯著提高了水淬鎳鐵渣在混凝土中的摻量，改善了混凝土集料的集配問題和和易性，同時鎳鐵渣不會因為MgO含量高而影響其作為活性混合材的使用。

2、制造礦渣纖維：

和粉煤灰為原料制造礦渣纖維的方法類似，屬于合金廢渣以及粉煤灰再利用技術領域。以粉煤灰作為調質劑，其中粉煤灰中SiO₂含量大于40％，Al₂O₃含量大于30％，鐵合金廢渣與調質劑的質量配比為：64％～80％的鐵合金廢渣、20～36％的粉煤灰。混熔渣液的溫度加熱至1500℃～1550℃，加熱后并保溫，保溫時間為45min～65min，制絲溫度在1450℃～1500℃之間。有效利用高溫鎳鐵合金廢渣和粉煤灰用于礦渣纖維生產，減少環境污染，貫徹國家清潔生產的要求，投資費用較低，技術可靠，生產經濟效益明顯。

3、制造微晶石板：

高嶺土作為附加劑，高嶺土粒度小于0.5mm，合金廢渣液和附加劑按85～90∶10～15質量比例稱量，將附加劑加熱至1300℃～1400℃；混熔保溫溫度在1450℃～1500℃，保溫時間為30min～45min，混熔過程需攪拌；混熔后熔渣水淬冷卻；將水淬渣裝入球磨機進行研磨，研磨后渣粉裝入模具，送入結晶窯或結晶隧道，加熱到950℃～1000℃，保溫進行晶化處理120min～180min，晶化處理后隨爐冷卻或緩冷冷卻，冷卻速度5～8℃/min，最后脫模得到微晶石成品。

綜上所述，鎳鐵渣主要是腐殖土型的紅土礦在電爐還原熔煉鎳鐵的過程中得到的。其原料和生產工藝基本相同，所以不同廠家產生電爐鎳鐵冶煉渣的組成基本相同。其主要成分是SiO₂、MgO和FeO，次要成分是Cr₂O₃、Al₂O₃、CaO等，屬于FeO-MgO-SiO₂三元渣系，鎳鐵渣礦物結構以玻璃態為主，RD結果表明，其主要的礦物組成是2MgO·SiO₂、FeO·SiO₂和MgO·SiO₂鎳鐵渣中可回收有價金屬較少、鎂高鈣低，從而導致了鎳鐵渣具有活性低、穩定性差、綜合利用渠道少、利用成本高的特點。