一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征在于含有以下工藝步驟：鎳錫鐵合金廢料經(jīng)破碎至一定塊度后轉(zhuǎn)移至中頻爐或電爐內(nèi)，其后升溫至一定溫度待物料處于熔融狀態(tài)后，將氮?dú)鈿怏w噴槍深入熔池進(jìn)行攪拌，高硫煤破碎至一定粒度通過噴槍噴入熔池進(jìn)行物料中錫的硫化揮發(fā)反應(yīng)。硫化反應(yīng)完成后，停止向爐內(nèi)噴入高硫煤，并向熔池加入一定造渣劑進(jìn)行鎳鐵水除雜，過程中控制一定熔池堿度。一定時間后，待渣鐵完全分離，所產(chǎn)生鎳鐵水和渣分別由出鐵口和出渣口放出，過程中鎳、鐵、錫資源均得到有效回收。本發(fā)明充分利用了高硫煤中硫含量高的特點，對鎳錫鐵合金廢料進(jìn)行錫的硫化處理，實現(xiàn)了錫、鎳、鐵資源的有效回收，以廢治廢，且工藝過程操作簡單，生產(chǎn)成本較低，具備較好的工業(yè)化前景。
【專利說明】一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，屬于二次資源綜合利用領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]中國鎳供給有兩個部分組成，一部分是新產(chǎn)鎳精礦供應(yīng)，這部分占鎳總供給量的72.9%,另一部分來自再生鎳占27.1 %，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鎳的需求量不斷增加。2010年預(yù)計中國鎳消費(fèi)量達(dá)到40萬噸/年以后，中國成為世界最大的鎳消費(fèi)國。2010年中國鎳金屬基礎(chǔ)儲量只有230萬噸左右，2010-2013年來中國鎳礦勘探?jīng)]有重大進(jìn)展，如果就按照這樣消費(fèi)下去的話，10年后中國的鎳礦資源將逐漸消耗殆盡。錫資源狀況與之類似，我國錫資源以脈錫為主，占88%的砂錫資源經(jīng)多年開采后易采、易選的高品位資源已基本消失，剩下的多為品位低、含泥量達(dá)的難利用砂錫，保有儲量占錫資源的12%。我國的脈錫資源可供露采者很少，絕大部分埋藏較深、開采難度大，其中多數(shù)又是多金屬共生礦，選冶技術(shù)難度大。緩解我國銅、鎳資源的資源壓力，需加大對二次資源的利用效率。
[0003]同時鎳錫鐵合金廢料在逐年增加，主要包括機(jī)械加工時產(chǎn)生的廢料、冶煉過程中產(chǎn)生的廢料、工業(yè)部門中損壞的合金構(gòu)件和零件等。另外，目前國內(nèi)市場上流通的鎳錫鐵合金廢料大部分從日本、韓國和中國的臺灣等地購入，是電子元件廠產(chǎn)出的廢料，其化學(xué)成分以鎳、錫、鐵為主，加強(qiáng)對此的資源化利用無疑對緩解我國鎳、錫資源壓力有較為積極的作用。但目前關(guān)于此合金廢料的利用方式為分類后合金制作工藝中作為合金元素添加劑加入，利用率偏低且經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)差。
[0004]目前，物料除錫的方法主要有二種:
[0005]第一，氯化揮發(fā)法，其基本思路是將物料中的目標(biāo)元素以其氯化物的形式全部煙化揮發(fā)出來，然后對煙塵進(jìn)行分步處理，達(dá)到固體物料分離和有價金屬富集回收的目的。
[0006]第二，硫化揮發(fā)法，其基本思路是向物料中加入硫化劑富用燃料和空氣混合物燃燒吹煉，使目標(biāo)元素形成對應(yīng)硫化物而揮發(fā)的過程。一般硫化劑用黃鐵礦(FeS2),燃料燃燒保持爐內(nèi)呈弱還原氣氛，在高溫和劇烈攪拌條件下吹煉，以加速化學(xué)反應(yīng)和揮發(fā)作用。
[0007]本發(fā)明充分利用高硫煤硫含量高的特點，并針對其目前利用價值偏低的狀況，采用高溫弱還原氣氛下進(jìn)行高硫煤硫化揮發(fā)除錫、氧化造渣除雜對鎳錫鐵合金進(jìn)行處理，將物料中錫組分轉(zhuǎn)化為SnS、SnO揮發(fā)出系統(tǒng)，并對其進(jìn)行回收。一方面有效降低了鎳錫鐵合金錫含量并實現(xiàn)對其的回收，同時將鎳錫鐵合金廢料再利用制成合格鎳鐵。因此，本項目的實施，對鎳錫鐵合金廢料的高效綜合利用意義重大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，經(jīng)過下列各步驟:
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案工藝步驟是:
[0010]將鎳錫鐵合金廢料破碎至一定塊度后轉(zhuǎn)移至電爐或中頻內(nèi)，電爐或中頻爐升溫并保持在1300°C?1550°C，物料開始熔融。待物料充分熔融，硫化劑高硫煤在噴槍作用下進(jìn)入熔池,硫化煙化反應(yīng)開始。此過程中,惰性氣體噴槍插入到熔池中,對熔池進(jìn)行攪拌,改善反應(yīng)的動力學(xué)條件，氣體的噴入壓力為0.15MPa?1.2MPa。所產(chǎn)高溫含錫煙氣進(jìn)行冷卻收塵(回收錫)和洗滌處理，達(dá)到排空要求后排入大氣。反應(yīng)過程中，加入一定量CaO和S12等進(jìn)行熔池造渣除雜。保溫一定時間反應(yīng)完成后，產(chǎn)品合格鎳鐵合金和爐渣分別由出鐵口和渣口排出。
[0011]本發(fā)明上述工藝步驟中的具體工藝參數(shù)為:
[0012](I)所用造渣劑為Ca0、Mg0、CaCO3、S12等其中一種或幾種；
[0013](2)反應(yīng)過程中，造渣劑的加入量以堿度:
Γ π ? w(CaO)%+ IAw(MgO)0Zo_4] R=
[0015]來表示，堿度控制范圍為1.2?1.4 ;
[0016](I)所用硫化劑高硫煤的硫含量在3%以上，加入量以C/Sn(2，3)物的量比表示，范圍為1.3?1.7 ;
[0017](2)高硫煤的噴吹壓力為0.6-1.3MPa ；
[0018](3)熔融硫化時間為1-1.5小時；
[0019](4)所述惰性氣體為氮?dú)狻鍤猓?br> [0020]進(jìn)一步減少煙氣中的污染，應(yīng)對高溫?zé)煔膺M(jìn)行收塵和洗滌處理，達(dá)到排空要求后排入大氣。
[0021]本發(fā)明具有的有益效果:
[0022]1、本工藝充分利用了高硫煤中硫含量高的特點，實現(xiàn)了以廢治廢；
[0023]2、工藝適用性較為廣泛，由此技術(shù)可間接推廣至其他含錫物料中錫的回收；
[0024]3、在物料中錫得到充分回收的基礎(chǔ)上，將剩余組分制成合格鎳鐵，充分實現(xiàn)了錫、鎳、鐵資源的綜合利用；
[0025]4、工藝過程操作簡單，爐子維修費(fèi)用低，生產(chǎn)成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0027]下面以實例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。
[0028]實施例1
[0029]鎳錫鐵合金廢料(主要化學(xué)成分為(單位:質(zhì)量分?jǐn)?shù)):TFe = 31.39，Ni = 50.24，Sn = 18.37) 5t經(jīng)破碎至一定塊度后轉(zhuǎn)移至中頻爐內(nèi)。中頻爐升溫至1400°C并待物料處于熔融狀態(tài)時，將氮?dú)鈬姌屔钊肴鄢貙Ψ磻?yīng)系統(tǒng)進(jìn)行攪拌，爐內(nèi)升溫至1450°C并保溫20min后，將高硫煤(其主要化學(xué)成分為(單位:質(zhì)量分?jǐn)?shù)):固定碳=76.56，灰分=15.39，揮發(fā)份=4.78，S = 3.27)破碎至粒度為0.2-0.4_，并通過噴槍將其噴入熔池內(nèi)進(jìn)行物料中錫的硫化揮發(fā)反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，間歇提高氮?dú)鈬姌尩奈恢?，使其對熔池的攪拌效果達(dá)到最佳，氮?dú)獾膰娙雺毫S持在0.4?0.8MPa，爐溫控制在1450?1500°C。硫化反應(yīng)完成后(保溫時間60min)，停止向爐內(nèi)噴入高硫煤，并向熔池加入一定造渣劑進(jìn)行鎳鐵水除雜，熔池喊度保持在1.2左右。30min后,造潘反應(yīng)完成后并帶潘鐵完全分尚，所廣生鎮(zhèn)鐵水和潘分別由出鐵口和出渣口放出，產(chǎn)鎳鐵水4.0262.3t (含鎳62.3% )，過程中錫資源得到有效回收。
[0030]實施例2
[0031]鎳錫鐵合金廢料(主要化學(xué)成分為(單位:質(zhì)量分?jǐn)?shù)):TFe = 32.08,Ni = 50.37，Sn = 17.55) 5t經(jīng)破碎至一定塊度后轉(zhuǎn)移至中頻爐內(nèi)。中頻爐升溫至1400°C并待物料處于熔融狀態(tài)時，將氮?dú)鈬姌屔钊肴鄢貙Ψ磻?yīng)系統(tǒng)進(jìn)行攪拌，爐內(nèi)升溫至1500°C并保溫20min后，將高硫煤(其主要化學(xué)成分為(單位:質(zhì)量分?jǐn)?shù)):固定碳=76.96，灰分=15.69，揮發(fā)份=5.28，S = 4.17)破碎至粒度為0.2-0.4_，并通過噴槍將其噴入熔池內(nèi)進(jìn)行物料中錫的硫化揮發(fā)反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，間歇提高氮?dú)鈬姌尩奈恢?，使其對熔池的攪拌效果達(dá)到最佳，氮?dú)獾膰娙雺毫S持在0.9?1.1MPa，爐溫控制在1500?1550°C。硫化反應(yīng)完成后(保溫時間40min)，停止向爐內(nèi)噴入高硫煤，并向熔池加入一定造渣劑進(jìn)行鎳鐵水除雜，熔池喊度保持在1.3左右。25min后,造潘反應(yīng)完成后并帶潘鐵完全分尚，所廣生鎮(zhèn)鐵水和潘分別由出鐵口和出渣口放出，產(chǎn)鎳鐵水4.08t (含鎳63.4%)，過程中錫資源得到有效回收。
[0032]實施例3
[0033]鎳錫鐵合金廢料(主要化學(xué)成分為(單位:質(zhì)量分?jǐn)?shù)):TFe = 28.93，Ni = 54.38，Sn = 16.69) 3t經(jīng)破碎至一定塊度后轉(zhuǎn)移至電爐內(nèi)。電爐升溫至1300°C并待物料處于熔融狀態(tài)時，將氮?dú)鈬姌屔钊肴鄢貙Ψ磻?yīng)系統(tǒng)進(jìn)行攪拌，爐內(nèi)升溫至1400°C并保溫30min后，將高硫煤(其主要化學(xué)成分為(單位:質(zhì)量分?jǐn)?shù)):固定碳=73.28，灰分=17.02，揮發(fā)份=5.23，S = 4.47)破碎至粒度為0.2-0.4_，并通過噴槍將其噴入熔池內(nèi)進(jìn)行物料中錫的硫化揮發(fā)反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，間歇提高氮?dú)鈬姌尩奈恢?，使其對熔池的攪拌效果達(dá)到最佳，氮?dú)獾膰娙雺毫S持在0.15?0.3MPa，爐溫控制在1400?1450°C。硫化反應(yīng)完成后(保溫時間80min)，停止向爐內(nèi)噴入高硫煤，并向熔池加入一定造渣劑進(jìn)行鎳鐵水除雜，熔池喊度保持在1.4左右。30min后,造潘反應(yīng)完成后并帶潘鐵完全分尚，所廣生鎮(zhèn)鐵水和潘分別由出鐵口和出渣口放出，產(chǎn)鎳鐵水2.411 (含鎳66.7 % )，過程中錫資源得到有效回收。
【權(quán)利要求】
1.一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征在于含有以下工藝步驟:鎳錫鐵合金廢料經(jīng)破碎至一定塊度后轉(zhuǎn)移至中頻爐或電爐內(nèi)，物料升溫至一定溫度并處于熔融狀態(tài)后，將氮?dú)獾榷栊詺怏w噴槍深入熔池進(jìn)行攪拌，高硫煤破碎至一定粒度后通過噴槍噴入熔池內(nèi)進(jìn)行物料中錫的硫化揮發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)完成后，停止向爐內(nèi)噴入高硫煤，向熔池加入一定造渣劑進(jìn)行鎳鐵水除雜，控制一定熔池堿度，設(shè)定時間后，待渣鐵完全分離，所產(chǎn)生鎳鐵水和渣分別由出鐵口和出渣口放出，過程中鎳、鐵、錫資源均得到有效回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征是:熔池造渣除雜過程中所用造渣劑為CaO、MgO、CaCO3> S12其中一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征是:反應(yīng)過程中，造渣劑的加入量以堿度:
w{CaO)% +1Aw{MgO)% ~w{Si02)% 來表示，堿度控制范圍為1.2?1.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征是:所用硫化劑高硫煤的硫含量在3%以上，加入量以C/Sn(2，3)物質(zhì)的量比表示，范圍為1.3?1.7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征是:高硫煤噴吹壓力為0.6-1.3MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征是:物料的熔融硫化時間為1-1.5小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高硫煤硫化揮發(fā)鎳錫鐵合金廢料并氧化造渣制鎳鐵合金與回收錫的方法，其特征是:攪拌所用惰性氣體為氮?dú)?、氬氣?br> 【文檔編號】C22B25/06GK104232904SQ201410479828
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】朱海濤 申請人:龍濟(jì)時代(北京)新能源科技有限公司, 朱海濤, 化德縣泫龍新材料科技有限公司