[发明专利]一种镍铁矿渣的回收再生方法

说明书

技术领域

  本发明涉及用红土矿生产镍铁时产生的矿渣回收再生方法，属于冶炼清洁生产技术领域。

背景技术

含镍的矿主要可分为硫化铜镍矿和红土镍矿，其中硫化铜镍矿约占镍42%，其余均为红土型镍。由于硫化镍可供开发资源的明显减少，世界未来十年镍产量的增加将主要来源于红土型镍矿资源的开采。红土镍矿可以用鼓风炉(小高炉)工艺、烧结团块-电炉冶炼镍铁工艺、RKEF（回转窑-矿热炉）工艺等来生产不锈钢所需的镍铁，但无论那种工艺，在用红土矿生产镍铁过程中，都会产生大量的矿渣，就目前来说，矿渣主要应用于道路、水泥生产及保温材料，但由于红土矿中镁含量较高（15-35%，以氧化镁计），导致在水泥生产只能少部分添加（一般少于20%），其产生的绝大部分渣，是水淬后的镍铁水渣，呈多微细孔结构，不仅丧失了强度，也具有易粉化的不稳定性，致使在筑路和替代砂石用作建筑材料方面也受到限制。

镍铁生产炉渣量十分巨大，生产1吨镍铁将约会产生6吨炉渣，以2007年我国供应镍铁410万吨计，共计产生矿渣2460万吨左右，如此巨量的矿渣不仅要占用十分巨大的堆弃场地，增加企业经济负担，也将会给环境带来难以承受的严重后果。

炉渣的组成，就其不同的来源，组成不一定一致，但通常含有如下成分：镁（以氧化镁计）15-35%,钙（以氧化钙计）12-20%，二氧化硅35-40%，铁2-10%，镍0.05 -0.3%，以及其他元素如钴、铬等，如何有效利用其中的金属元素，对渣进行综合利用，既有经济价值，也有环保效益。

发明内容

本发明的目的在于设计一整套再生回收工艺，对矿渣进行综合利用。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种镍铁矿渣的回收再生方法，其特征在于该方法由以下步骤组成：

步骤一：硫酸铵在催化剂存在下分解制取硫酸氢铵和氨气；

步骤二：硫酸氢铵与矿渣反应，过滤后得到固相矿渣、反应液一和氨气；

步骤三：对固相矿渣进行水洗得到滤渣和置换出来的反应液二；

步骤四：对步骤二和步骤三得到的反应液一和反应液二进行浓缩、冷却、结晶，过滤得到母液和硫酸镁晶体，母液经萃取得到硫酸镍和二次母液；

步骤五：步骤四得到二次母液作为硫酸氢铵的溶剂再一次与矿渣反应，进行步骤二的反应；

步骤六：步骤四得到硫酸镁晶体加水或加母液，加热溶解后与步骤一或步骤二产生的氨气反应，得到固相氢氧化镁和反应液三；

步骤七：步骤六得到的固相氢氧化镁水洗，然后干燥得到粉状氢氧化镁，水洗液并入反应液三；反应液三经冷却或者浓缩冷却得到硫酸铵晶体和反应液四，反应液四再一次作为母液进行步骤六的反应；

步骤八：步骤七得到的硫酸铵晶体作为步骤一的原料使用。

本发明的另一种方案，所述步骤四：对步骤二和步骤三得到的反应液一和反应液二进行浓缩、冷却、结晶，过滤得到母液和硫酸镁结晶体，取出部分母液经浓缩后和红土矿混合，重新作为生产镍铁的原料，剩余母液作为硫酸氢铵的溶剂进行步骤二的反应。

上述两种方案中提及的母液因为含有部分硫酸氢铵，为提高其利用率，故可用作步骤二中硫酸氢铵的溶剂使用。

优化地，所述催化剂为含铝化合物或含镁化合物，或其混合物，催化剂呈多孔粉状，粒径细度不小于100目，用量按重量比为硫酸铵的0.05~5%，反应温度为150~350℃，反应时间为1~30小时。

优化地，所述步骤二中矿渣的粒径不小于20目，矿渣中镁、钙、镍、铁的摩尔数之和作为总摩尔数，总摩尔数与硫酸氢铵摩尔数之比为1:1.05~5，反应温度为10~150℃，反应压力为0~10 kgf/cm2。

优化地，所述步骤六的反应温度为5~100℃，反应时间为1~10小时。

优化地，所述反应温度为200~280℃。

优化地，所述催化剂为氢氧化铝或氢氧化镁或其氧化物。

优化地，反应温度为50~120℃。

优化地，所述硫酸氢铵和矿渣的反应以水或母液作为溶剂，矿渣的重量百分比含量为5~60%。

优化地，所述矿渣的重量百分比含量为10~40%。

本发明工艺流程图如图1所示。

步骤一所述的硫酸铵在催化剂存在下，分解制取硫酸氢铵和氨气，所用的催化剂为铝化合物或镁的化合物或其混合物，较好的为铝或镁的氢氧化物或氧化物，其用量一般为硫酸铵的0.05～５%重量比，以多孔粉状为宜，细度宜在100目以上，较好的为200目以上。