[发明专利]基于矿热炉固态镍铁渣冶炼硅铝铁的装置及其方法

说明书

本发明提供一种基于矿热炉固态镍铁渣冶炼硅铝铁的装置及其方法，其中，装置包括给料系统、矿热炉加热还原系统、出铁出渣系统以及余热回收系统，其中，所述给料系统，用于将炉料输送至所述矿热炉加热还原系统；所述矿热炉加热还原系统，用于对所述炉料进行加热还原处理；所述出铁出渣系统，用于处理所述矿热炉加热还原系统处理后的硅铝铁、炉渣；所述余热回收系统，用于回收所述矿热炉在对所述炉料进行加热还原处理时产生的烟气余热。利用本发明，能够解决由于镍铁渣的活性低、稳定性差而导致的综合利用渠道少、利用成本高等问题。

技术领域

本发明涉及冶金工业废渣处理领域，更为具体地，涉及一种基于矿热炉固态镍铁渣冶炼硅铝铁的装置及其方法。

背景技术

镍铁渣分为干渣，水渣或高镍渣，低镍渣等不同类型。干渣中含金属镍铁合金较高，水渣中镍铁合金含量则较低，高镍渣中的镍铁合金镍含量高，几乎不上磁。低镍渣中的金属镍铁合金镍含量低，导磁率较高。

随着我国冶炼镍铁合金规模逐步扩大，镍铁渣排放量也逐渐增大。近年来，我国镍铁渣年排放量超3000万吨，已成为我国继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼渣。大量镍铁渣堆放处理或深海填埋，不仅占用土地、污染环境，还给镍铁冶炼的可持续发展带来严峻挑战。因此，大力开展镍铁渣综合利用的研究对我国乃至世界的镍铁行业意义重大。

现有的利用方法：

1、镍铁渣用作混凝土集料：

镍铁渣用作混凝土集料，可以节约砂石，具有良好的经济与社会效益。镍铁渣是一种合成无机聚合物的良好集料，在适宜的条件下甚至还可以制.备出内部结构密实、吸水率极低、抗压强度高达118MPa的胶凝材料，如现在工业上常用水淬镍铁渣生产混凝土的方法，该方法显著提高了水淬镍铁渣在混凝土中的掺量，改善了混凝土集料的集配问题和和易性，同时镍铁渣不会因为MgO含量高而影响其作为活性混合材的使用。

2、制造矿渣纤维：

和粉煤灰为原料制造矿渣纤维的方法类似，属于合金废渣以及粉煤灰再利用技术领域。以粉煤灰作为调质剂，其中粉煤灰中SiO₂含量大于40％，Al₂O₃含量大于30％，铁合金废渣与调质剂的质量配比为：64％～80％的铁合金废渣、20～36％的粉煤灰。混熔渣液的温度加热至1500℃～1550℃，加热后并保温，保温时间为45min～65min，制丝温度在1450℃～1500℃之间。有效利用高温镍铁合金废渣和粉煤灰用于矿渣纤维生产，减少环境污染，贯彻国家清洁生产的要求，投资费用较低，技术可靠，生产经济效益明显。

3、制造微晶石板：

高岭土作为附加剂，高岭土粒度小于0.5mm，合金废渣液和附加剂按85～90∶10～15质量比例称量，将附加剂加热至1300℃～1400℃；混熔保温温度在1450℃～1500℃，保温时间为30min～45min，混熔过程需搅拌；混熔后熔渣水淬冷却；将水淬渣装入球磨机进行研磨，研磨后渣粉装入模具，送入结晶窑或结晶隧道，加热到950℃～1000℃，保温进行晶化处理120min～180min，晶化处理后随炉冷却或缓冷冷却，冷却速度5～8℃/min，最后脱模得到微晶石成品。

综上所述，镍铁渣主要是腐殖土型的红土矿在电炉还原熔炼镍铁的过程中得到的。其原料和生产工艺基本相同，所以不同厂家产生电炉镍铁冶炼渣的组成基本相同。其主要成分是SiO₂、MgO和FeO，次要成分是Cr₂O₃、Al₂O₃、CaO等，属于FeO-MgO-SiO₂三元渣系，镍铁渣矿物结构以玻璃态为主，RD结果表明，其主要的矿物组成是2MgO·SiO₂、FeO·SiO₂和MgO·SiO₂镍铁渣中可回收有价金属较少、镁高钙低，从而导致了镍铁渣具有活性低、稳定性差、综合利用渠道少、利用成本高的特点。