一種鎳鐵渣的綜合利用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵合金渣的處理方法，特別是一種鎳鐵渣的綜合利用方法。
【背景技術】
[0002]鎳鐵渣是鎳鐵合金廠采用紅土鎳礦電熱還原生產鎳鐵時產生的固體廢渣。目前，世界鎳工業生產的鎳，主要來自硫化鎳礦資源，約占總產量的60 %，其余來自紅土鎳礦。但隨著優質(含鎳品位高)易開采的硫化鎳礦資源的減少、對環保要求的提高、紅土鎳礦提取技術的進步以及鎳價格因素等的影響，由紅土鎳礦生產的鎳量會不斷增加。隨著鎳市場需要的不斷增長，紅土鎳礦火法冶煉生產鎳鐵合金規模逐步擴大，紅土鎳礦冶煉鎳鐵廢渣(簡稱鎳鐵渣)的排放量逐漸增多。與其它冶金渣相比，鎳鐵渣有價金屬回收價值低，排渣量大，已逐步成為冶金廢渣處理的一大難題。鎳鐵渣常見的處理方式主要以堆存和填埋為主。大量電爐冶煉鎳鐵渣的堆置和填埋，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。紅土鎳礦渣絕大多數是腐殖土型的紅土礦在電爐還原熔煉鎳鐵的工藝過程中產生的，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Fe0，Mg0和Si02，次要成分是Al203、Cr203、Ca0等，其主要的礦物組成是2Fe0.Si〇2、Fe0.Si02和Mg0.Si02。為減少紅土鎳礦渣的生態環境危害，對紅土鎳礦渣的資源化利用研究和應用逐漸加強。因紅土鎳礦渣與高爐水渣具備相似的冶煉工藝和物化特性，可以借鑒高爐水渣的綜合利用成果，代替粘土、砂石或部分水泥用作膠凝材料或骨料，用紅土鎳礦渣制備混凝土砌塊、蒸壓磚、微晶玻璃等產品；利用紅土鎳礦渣中鎂含量高的特點，開發紅土鎳礦渣在耐火磚、保溫材料等方面的應用。
[0003]目前，鎳鐵渣的處理方式主要以堆存和填埋為主，對鎳鐵渣的綜合利用的研究和利用主要集中于建材原料和礦物棉等方面。產品附加值低，鎳鐵渣的使用量小，且鎳鐵渣中的Mg、S1、N1、Fe等資源無法綜合利用。
[0004]鎳鐵渣在細磨至微粉后，可添加至水泥熟料中生產水泥混合材。按照硅酸鹽水泥國家標準的要求，鎳鐵渣的添加量小于8%，限制了鎳鐵渣的使用量。與鋼渣、高爐渣和錳鐵渣等冶金廢渣相比，鎳鐵渣中硅、鎂含量高，鈣含量低，其中含鎂量約在30% (MgO)左右，活性指數低于50%，嚴重制約鎳鐵渣的膠凝性，導致鎳鐵渣生產的建材可能存在溶脹問題。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種鎳鐵渣的綜合利用方法，旨在利用廢棄資源，保護環境。
[0006]—種鎳鐵渣的綜合利用方法，該方法包括以下步驟:
[0007]a.將鎳鐵渣破碎至100目以下，破碎后的鎳鐵渣與硫酸銨或硫酸氫銨按照銨礦質量比1:1-6:1混合均勻，在300-600°C條件下進行焙燒，保溫時間1-4小時，焙燒過程中產生的氨氣經多級吸收得到氨水溶液，或壓制成液氨，供后續工段使用；
[0008]b.焙燒產物用水充分溶解后過濾，得到硫酸鎂溶液和濾渣，向硫酸鎂溶液中持續加入氨水或液氨，保持溶液溫度為30°C_75°C，充分攪拌，直至沉淀不再產生后結束，沉淀結束后進行過濾，得到氫氧化鎂產品和濾液，濾液經減壓蒸發結晶得到硫酸銨或硫酸氫銨，返回焙燒工段使用;濾渣用燒堿溶液浸出，燒堿溶液質量百分比濃度為20%-50%，堿濃度不足時加入燒堿，濾渣與燒堿溶液的固液質量比為1:2-1:8，浸出溫度為100°C-300°C，浸出時間為0.5-2小時，浸出結束后過濾，得到硅酸鈉溶液和富鎳鐵渣，富鎳鐵渣的化學成分主要為鐵和鎳，返回鎳鐵生產系統作為原料；
[0009]c.向硅酸鈉溶液中鼓入二氧化碳氣體碳分，控制碳分溫度為50°C_100°C，直至不再產生沉淀，碳分結束后過濾，得到碳酸鈉溶液和濾餅，濾餅經洗滌干燥后得到產品白炭黑，碳酸鈉溶液加入氧化鈣苛化，苛化溫度為30°C_100°C，充分攪拌，保溫5-60分鐘，苛化后過濾得到燒堿溶液和碳酸鈣渣，燒堿溶液返回濾渣浸出工段，碳酸鈣渣進行煅燒，得到氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣返回苛化工段，二氧化碳返回碳分工段。
[0010]本發明與現有同類技術相比，其顯著地有益效果體現在:
[0011]本發明通過硫酸銨/硫酸氫銨焙燒-水浸工藝，回收鎳鐵渣中的鎂資源;通過濾渣堿性浸出富集鎳鐵渣中的鐵和鎳，同時回收鎳鐵渣中的硅資源。硫酸銨/硫酸氫銨和燒堿循環使用，整個工藝過程無污染物排放。本發明盡可能地利用鎳鐵渣，減少了鎳鐵工業廢棄渣存量，為鎳鐵生產企業持續發展提供了保障。
【附圖說明】
[0012]圖1是一種鎳鐵渣的綜合利用方法的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖用實施例更具體描述本發明。
[0014]實施例1
[0015]如圖1所示，一種鎳鐵渣的綜合利用方法，該方法的步驟如下:
[0016]1.檢驗鎳鐵渣化學成分，結果為:Ni00.16%，Si02 53.48% ,Fe203 5.91 % ,CaO1.56% ,MgO 28.34% ,A1203 4.62%，其他5.93% ;
[0017]2.鎳鐵渣經破碎、細磨至100目以下后，與硫酸銨按照銨礦質量比4:1混合均勻，在400°C下焙燒2小時，焙燒過程產生的氨氣用水吸收，焙燒渣用3倍體積水充分溶解后，進行液固分離，得到硫酸鎂濾液和濾渣；
[0018]3.向硫酸鎂濾液中不斷加入氨水，保持溶液溫度為60°C，控制pH值為9，充分攪拌至不再產生沉淀，對沉淀結束后的溶液進行過濾，得到氫氧化鎂固體和濾液。氫氧化鎂經干燥后達到HG/T 3607-2007工業氫氧化鎂標準要求，濾液經減壓蒸發結晶得到硫酸銨返回焙燒工段；
[0019]4.使用質量百分比濃度為30 %的燒堿溶液對濾渣進行浸出，固液質量比為1:5，浸出溫度為200°C，保溫1小時，浸出結束后進行液固分離，得到硅酸鈉溶液和富鎳鐵渣。富鎳鐵渣返回鎳鐵生產系統；
[0020]5.硅酸鈉溶液中鼓入二氧化碳氣體，保持溶液溫度為60°C，直至不再產生沉淀，沉淀結束后進行液固分離，得到碳酸鈉溶液和濾餅，濾餅經洗滌干燥后得到白炭黑，碳酸鈉溶液加入氧化鈣苛化，氧化鈣與碳酸鈉的質量比為1:2，苛化溫度為90°C，充分攪拌，保溫20分鐘后過濾，得到燒堿溶液和碳酸鈣渣，燒堿溶液返回