一種活性鎳鐵渣的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金渣的處理特別是鎳鐵渣的處理方法，該鎳鐵渣是紅土礦火法冶煉 鎳鐵合金過程中所產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著紅土礦火法冶煉鎳鐵合金規(guī)模逐步擴(kuò)大，紅土礦冶煉鎳鐵的工業(yè)廢 渣（簡(jiǎn)稱鎳鐵渣）的排放量逐漸增多。2011年我國全年鎳鐵合金產(chǎn)量達(dá)25萬噸（含鎳量）， 伴隨產(chǎn)生的鎳鐵渣超過1500萬噸，2015年，預(yù)計(jì)鎳鐵渣的總排放量將接近一億噸，超過銅 渣、錳渣等冶金渣的排放總量，約占到冶金渣總排放量的五分之一。與其它冶金渣相比，鎳 鐵渣有價(jià)金屬回收價(jià)值低，排渣量大，己逐步成為冶金廢渣處理的一大難題。
[0003]目前國內(nèi)鎳鐵渣絕大多數(shù)是腐殖土型的紅土礦在電爐還原熔煉鎳鐵的方法過程 中產(chǎn)生的，其原料和生產(chǎn)方法基本相同，所以不同廠家產(chǎn)生電爐冶煉鎳鐵渣的組成基本相 同，其主要成分是Fe0、Mg0和Si02，次要成分是Al203、Cr203、Ca0等（典型化學(xué)成分見表1)， 屬于FeO-MgO-SiO三元系渣，經(jīng)SEM、MLA、XRD等檢測(cè)表明，其主要的礦物組成是MgO *Si02、 2Fe0?Si02和FeO?SiO。
[0004] 表1電爐冶煉鎳鐵渣的化學(xué)成分（％ )
[0005]
[0006] 鎳鐵渣具有以下特點(diǎn)：鎳鐵渣中鎂高、鈣低的特點(diǎn)導(dǎo)致鎳鐵渣活性較低，穩(wěn)定性較 差。鎳鐵渣不同于鋼渣、高爐渣、錳渣等冶金廢渣，鎳鐵渣中硅、鎂高，鈣低的特點(diǎn)對(duì)其在建 材方面的應(yīng)用研究提出了新的難題。其含鎂（MgO)量約在30%左右，對(duì)鎳鐵渣建材可能存 在的溶脹性形成了極大的影響；活性指數(shù)低于50%，嚴(yán)重制約鎳鐵渣膠凝性[孔令軍，趙祥 麟，劉廣龍.紅土鎳礦冶煉鎳鐵廢渣綜合利用研究綜述[J].銅業(yè)工程，2014,（4) :42-44]。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種可提高渣的水化反應(yīng)活性，減少氧化鎂對(duì)水泥石安定性 的影響，并提高渣的易磨性的鎳鐵渣處理方法，用以處理紅土礦火法冶煉鎳鐵合金過程中 所產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種活性鎳鐵渣的制備方法，依次包括下述步驟：
[0009] A、制備鎳鐵渣改性劑：將活性劑與鎂穩(wěn)定劑分別研磨成粒徑小于80 ym的粉料， 混合均勻，得到鎳鐵渣改性劑；
[0010] B、將鎳鐵渣改性劑與剛出電爐的鎳鐵渣一同裝入反應(yīng)器筒體從筒尾向筒頭稍作 向下傾斜的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器中；其中，A步制得的鎳鐵渣改性劑從所述的反應(yīng)器筒體的高端筒 尾加入，而剛出電爐的鎳鐵渣從所述的反應(yīng)器筒體的低端筒頭加入；利用鎳鐵渣的余溫進(jìn) 行反應(yīng)，冷卻后得到活性鎳鐵渣。
[0011] A步中所述的活性劑為方解石、石灰石、白堊中的一種；鎂穩(wěn)定劑為白硼鈣石、鈉 硼解石、磷灰石、藍(lán)鐵礦中的一種；B步中活性劑用量為鎳鐵渣質(zhì)量的10-30% ;鎂穩(wěn)定劑用 量也為鎳鐵渣質(zhì)量的10-30%
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，在鎳鐵渣中加入方解石、石灰石、白堊，這些礦物含鈣的物質(zhì)，其 將與鎳鐵渣中氧化娃反應(yīng)，得到娃酸媽，娃酸媽具有水化反應(yīng)活性，使鐵鎳渣具有水化反應(yīng) 活性。
[0013] 在鎳鐵渣中加入的穩(wěn)定劑為白硼鈣石[4CaO ? 5B203 ? 7H20]、鈉硼解石 [NaCaB3B207 (0H) 4 ? 6H20]、磷灰石[Ca5 (0P4) 3 (F, Cl, 0H)]、藍(lán)鐵礦[Fe3 (P04) 2 ? 8H20]，這 些礦物中的B或P將與Mg形成硼酸鎂或磷酸鎂，避免鎂以方鎂石的形式賦存，從而提高鎳 鐵渣的穩(wěn)定性。
[0014] 用本發(fā)明方法制備的活性鎳鐵渣可用于水泥摻合材料或制磚，既解決了鎳鐵渣的 處理問題，又可為社會(huì)提供建筑材料，變廢為寶。
【附圖說明】
[0015] 本發(fā)明可結(jié)合附圖做進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明利用的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖中：1是后下料管、2是筒尾、3是旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器筒體、4是筒頭、5是前下料管；a是反應(yīng) 器筒體從筒尾向筒頭稍作向下傾斜的傾角（傾斜的反應(yīng)器筒體與地平面之間的夾角）。
【具體實(shí)施方式】
[0016] -種活性鎳鐵渣的制備方法，依次包括：
[0017] A、鎳鐵渣改性劑的制備
[0018] 將活性劑與鎂穩(wěn)定劑分別研磨成粒徑小于80 y m的粉料，混合均勻，得到鎳鐵渣 改性劑；其中活性劑為方解石、石灰石、白堊中的一種，鎂穩(wěn)定劑為白硼鈣石、鈉硼解石、磷 灰石、藍(lán)鐵礦中的一種，具體選擇可參考表1。
[0019] B、將鎳鐵渣從旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器的筒頭加入，鐵鎳渣改性劑從旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器的筒尾加入， 鎳鐵渣與鎳鐵渣改性劑在旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器中反應(yīng)，從筒頭7排出，得到活性鎳鐵渣。
[0020] 本發(fā)明活性劑用量為鎳鐵渣質(zhì)量的10-30% ;鎂穩(wěn)定劑用量也為鎳鐵渣質(zhì)量的 10-30%，具體實(shí)施例配比可參考表1。
[0021] 參考圖1，旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器工作原理為鎳鐵渣從旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器的筒頭4(低端）通過前下 料管5加入，鎳鐵渣改性劑從旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器的筒尾2 (高端）通過后下料管1加入，由于旋轉(zhuǎn)反 應(yīng)器筒體4的傾斜和緩慢地回轉(zhuǎn)，使物料產(chǎn)生一個(gè)既沿著圓周方向翻滾，又沿著軸向從高 端向低端移動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，鎳鐵渣改性劑在旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器通過預(yù)熱，與鎳鐵渣反應(yīng)等過程后， 從旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器的低端卸出，進(jìn)入冷卻機(jī)。
[0022] 從電爐出來的鎳鐵渣，由于溫度高達(dá)1500-1600°C，發(fā)出的熱量加熱鎳鐵渣改性 劑，并與其反應(yīng)；鎳鐵渣改性劑中的鎂穩(wěn)定劑與鎳鐵渣中的鎂反應(yīng)，使鎂以硼酸鎂或磷酸鎂 的形式存在；鎳鐵渣改性劑中的活性劑與鎳鐵渣中的鎂反應(yīng)，得到硅酸鈣，使鎳鐵渣具有水 化反應(yīng)活性。
[0023] 利用本發(fā)明制備的活性鎳鐵渣，根據(jù)國標(biāo)"水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（GB/T 17671-1999)，將高活性鎳鐵渣制備成水泥試塊，水泥試塊的強(qiáng)度均大于20MPa。
[0024] 表1鎳鐵渣改性劑的配比
[0025]
[0026] 本發(fā)明中所述的百分?jǐn)?shù)，如無特別說明的均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種活性鎳鐵渣的制備方法，依次包括下述步驟： A、制備鎳鐵渣改性劑：將活性劑與鎂穩(wěn)定劑分別研磨成粒徑小于80 ym的粉料，混合 均勻，得到鎳鐵渣改性劑； B、將鎳鐵渣改性劑與剛出電爐的鎳鐵渣一同裝入反應(yīng)器筒體從筒尾向筒頭稍作向下 傾斜的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器中；其中，A步制得的鎳鐵渣改性劑從所述的反應(yīng)器筒體的高端筒尾加 入，而剛出電爐的鎳鐵渣從所述的反應(yīng)器筒體的低端筒頭加入；利用鎳鐵渣的余溫進(jìn)行反 應(yīng)，冷卻后得到活性鎳鐵渣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性鎳鐵渣的制備方法，其特征在于，所述的活性劑為方解 石、石灰石、白堊中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性鎳鐵渣的制備方法，其特征在于，所述的鎂穩(wěn)定劑為白 硼鈣石、鈉硼解石、磷灰石、藍(lán)鐵礦中的一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性鎳鐵渣的制備方法，其特征在于，所述的活性劑用量為 鎳鐵渣質(zhì)量的10-30% ;鎂穩(wěn)定劑用量為鎳鐵渣質(zhì)量的10-30%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種活性鎳鐵渣的制備方法，它是先將活性劑與鎂穩(wěn)定劑分別研磨成粒徑小于80μm的粉料，混合均勻得到鎳鐵渣改性劑，再將鎳鐵渣改性劑與剛出電爐的鎳鐵渣一同裝入反應(yīng)器筒體從筒尾向筒頭稍作向下傾斜的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器中；其中，鎳鐵渣改性劑從所述的反應(yīng)器筒體的高端筒尾加入，而剛出電爐的鎳鐵渣從低端筒頭加入；利用鎳鐵渣的余溫進(jìn)行反應(yīng)，冷卻后得到活性鎳鐵渣。本發(fā)明既解決了鎳鐵渣的處理問題，又可提供建筑材料。
【IPC分類】C22B23/00, C22B7/00, C21B3/06
【公開號(hào)】CN105063362
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510531186
【發(fā)明人】李玉香, 譚宏斌, 王進(jìn), 王軍霞
【申請(qǐng)人】西南科技大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日