[发明专利]利用镍冶炼弃渣电炉整体脱氧还原生产微合金化硅铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用镍冶炼弃渣电炉整体脱氧还原生产微合金化硅铁的方法。

背景技术

镍冶炼弃渣是镍冶炼生产中排放的冶炼弃渣，是一种工业固体废弃物。随着生产的发展，固体废弃物逐年增加，数量巨大的镍冶炼弃渣在冶炼企业周边渣场露天堆存，除极少量供水泥厂作添加剂(代替铁矿石)外，其余绝大部分没有得到利用，造成了对企业周边生态环境、人居环境的严重的环保问题。

经过分析测算，镍冶炼弃渣中含有大量铁质元素和二氧化硅，另外含有少量镍、铜、钴、铅、锌等金属元素。以某特大型冶炼企业约160万吨的弃渣为例，其中金属、非金属理论存量为：含铁62万吨、镍4917吨、铜6273吨、钴1864吨、铅337吨、锌5976吨、二氧化硅59万吨。这既是巨大的资源浪费，同时也表明镍冶炼弃渣具有巨大的开发利用价值，然而目前镍冶炼弃渣的综合利用实际上已成为世界性的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用镍冶炼弃渣电炉整体脱氧还原生产微合金化硅铁的方法，该方法能够充分利用废弃的镍冶炼弃渣资源，避免由此带来的资源浪费和环境影响，以较低的成本生产出合格的硅铁产品。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用镍冶炼弃渣电炉整体脱氧还原生产微合金化硅铁的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

a、将镍冶炼弃渣作为铁质原料与其它原料一起通过脱氧还原法得到高温熔融状态的硅铁；

b、将硅铁倒入铁水包内保温使硅铁保持熔融状态，同时向硅铁中通入氯气从而生成固体残渣以净化除杂；

c、除去固体残渣即可。

其中在步骤c前还需要震荡铁水包3-5分钟，然后静置2-4分钟。

其中在步骤c后还要除去熔融状态硅铁下层占硅铁总重量1-2％的重金属层。

其中在步骤b后还要保温使硅铁保持熔融状态，同时向硅铁中通入氧气从而生成固体残渣以净化除杂，氧气的用量为每吨硅铁0.2-0.5立方米，通气时间为5-10分钟，或向硅铁中通入氧气直至杂质含量符合要求。

其中在步骤b后还要保温使硅铁保持熔融状态，同时向硅铁中通入空气从而生成固体残渣以净化除杂，空气的用量为每吨硅铁1-2.5立方米，通气时间为5-10分钟，或向硅铁中通入空气直至杂质含量符合要求。

其中在步骤b中通入氯气的用量为每吨硅铁0.05-0.125立方米，通气时间为5-10分钟，或向硅铁中通入氧气直至杂质含量符合要求。

其中使用石墨化碳素材料气体导管伸入该铁水包内以通气。

其中熔融状态的硅铁是指硅铁温度在1250-1700℃。

其中步骤e中其它原料是指硅石和还原剂，或石英和还原剂。

其中还原剂采用兰碳、冶金焦、或气煤焦。

本发明方法首先将镍冶炼弃渣净化除杂，然后用于硅铁生产中可替代钢屑、氧化铁皮、烧结球团等铁质原料，同时减少硅石(或石英)用量，实验证明，采用本发明方法生产出来的硅铁(FeSi75)完全符合国家标准。以外，采用本发明生产出来的硅铁还是一种微合金化硅铁，含有微量镍、铜、钴元素，用微合金化硅铁炼钢在一定程度上可以提高炼钢质量。微合金化硅铁用于不锈钢、特殊钢生产时，可节约镍、钴的用量，从而降低炼钢成本。除杂后的镍冶炼弃渣本身为玻璃态熟料在生产硅铁时可以降低生产电耗，从而大幅度降低硅铁生产成本，减少二氧化碳的排放。

采用本发明的方法高效综合回收了镍冶炼弃渣中的铁、硅、镍、钴、铜等元素。其中硅回收率95％以上，铁回收率96％以上，镍回收率92％以上，钴回收率93％以上，铜回收率90％以上。达到了大宗工业固体废弃物资源化利用的目的，现有冶炼企业存放镍冶炼弃渣占用了大量土地，采用本发明方法不仅遏制了镍冶炼弃渣对土地的不断吞噬，还能通过处理原有的镍冶炼弃渣逐步释放出原来占有的土地，这不仅产生经济效益，还产生相应的环保效益和社会效益。

具体实施方式

本发明方法生产硅铁的原理是：

将合格粒度的镍冶炼弃渣、硅石、焦碳和兰碳(或其它还原剂)在配料站按比例配料，经上料皮带将混合料送至炉顶平台，再由梭式皮带将混合料卸至炉顶料仓。炉料经料管间断加入电弧炉内，在电弧高温状态下，镍冶炼弃渣中的铁元素和硅元素同时被碳元素还原，二氧化硅中的硅元素也被碳元素还原生成比例确定，混合均匀的硅铁。

反应方程式为

2C+O₂＝2CO(吸热)                                     (电弧状态下)