[發明專利]利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備高鎳鉻鐵合金的方法

有效

• 申請號: 202111570268.5
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114411038B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 儲滿生;劉培軍;柳政根;閆瑞軍;唐玨;王茗玉;郭俊;張立峰;王子鈺;梁子明;呂煒;應自偉
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22C33/00
• 分類號: C22C33/00;C21B13/00;C22B1/24;C22B7/02;C22B23/02;C22B34/32;C22C38/40
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 賈依嬌

本發明提供了一種利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備高鎳鉻鐵合金的方法，步驟包括：以質量百分比計，將80％～90％的不銹鋼粉塵、2％～10％的紅土鎳礦、10％～20％煙煤及5％～10％的熔劑混勻后熱壓制成含碳壓塊；將所述含碳壓塊在高溫條件下進行金屬化還原；將含碳壓塊金屬化還原的產物進行控溫控冷自粉化渣金分離；將自粉化渣金分離后的產物取出冷卻至室溫，篩分得到高鎳鉻鐵合金和爐渣。本發明提供的一種利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備高鎳鉻鐵合金的方法，經濟高效、節能環保，能夠提高制得的鎳鉻鐵合金中Ni、Cr和Fe的金屬品位，降低對資源處理的能耗和降低處理過程中CO₂的排放，提升廢棄物和低品位礦物的利用率。

技術領域

本發明涉及冶金固體廢棄物資源綜合利用技術領域，特別涉及一種利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備高鎳鉻鐵合金的方法。

背景技術

不銹鋼是現代鋼鐵冶煉行業中的重要高端材料，我國是不銹鋼產量和消耗量大國，多年位居世界第一。進入21世紀以來，隨著國家對鋼鐵冶煉過程的消耗和產品研究水平的提升，不斷提出低碳、二次資源循環利用等環境保護友好型的觀念。而不銹鋼的生產會產生大量的不銹鋼粉塵，每生產1噸不銹鋼，大約會產出30～40kg不銹鋼粉塵。不銹鋼粉塵中含有大量的有價金屬Ni、Cr和Fe，對不銹鋼粉塵高效回收利用，不僅可緩解生產不銹鋼原料的需求，也可緩解礦石原料對外進口的依賴性。但若不銹鋼粉塵處理不當容易產生含有劇毒Cr⁶⁺的氧化物，因此，不銹鋼粉塵作為工業廢棄物如何做到高效無公害地回收利用其中的有價金屬，提升其二次資源的自身價值，是當前比較重要的研究問題。紅土鎳礦同樣作為生產冶煉不銹鋼的原料，其使用量也伴隨不銹鋼產量而逐年提升。紅土鎳礦因具有金屬品位低等缺點，所以在冶煉不銹鋼過程中對紅土鎳礦中Ni、Cr和Fe氧化物的高效還原也是對資源利用率的提升。

目前，處理不銹鋼粉塵和紅土鎳礦的方法有多種，但這些方法往往存在以下問題：(1)大多數方法在制備反應原料過程中需要添加大量粘結劑、添加劑、造渣劑等成分，原料制備工藝復雜，且需要消耗大量的熱能。(2)有的方法需要配加將近一半或者更多的煙煤，消耗了大量的煙煤，不利于節能減排的發展宗旨。(3)有的方法利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備鎳鉻鐵合金，但其金屬回收率較低，合金中金屬品位較低。

因此，當前亟需一種利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備高鎳鉻鐵合金的新的方法，提高制得的鎳鉻鐵合金中Ni、Cr和Fe的金屬品位，降低對資源處理的能耗和降低處理過程中CO₂的排放，提升廢棄物和低品位礦物的利用率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種經濟高效、節能環保的利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備高鎳鉻鐵合金的方法，以提高制得的鎳鉻鐵合金中Ni、Cr和Fe的金屬品位，降低對資源處理的能耗和降低處理過程中CO₂的排放，提升廢棄物和低品位礦物的利用率。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種利用不銹鋼粉塵和紅土鎳礦制備高鎳鉻鐵合金的方法，包括如下步驟：

將不銹鋼粉塵、紅土鎳礦、煙煤、熔劑分別經烘干、破碎后過100目篩篩分得到所需實驗原料；

以質量百分比計，將處理后的80％～90％的不銹鋼粉塵、2％～10％的紅土鎳礦、10％～20％煙煤及5％～10％的熔劑混勻后熱壓制成含碳壓塊；

將所述含碳壓塊在高溫條件下進行金屬化還原；

將含碳壓塊金屬化還原產物進行控溫控冷自粉化渣金分離；

將自粉化渣金分離后的產物冷卻至室溫，篩分得到高鎳鉻鐵合金和爐渣。

進一步地，所述不銹鋼粉塵中全鐵質量分數不低于30％，鉻質量分數不低于8％，鎳質量分數不低于1％；所述紅土鎳礦中的全鐵質量分數不低于15％，鎳質量分數不低于1％；所述煙煤中固定碳質量分數不低于50％、灰分不高于12％、揮發分不超過30％、膠質層指數不低于10。