專利名稱：利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于有色金屬生產(chǎn)技術領域，涉及廢舊有色金屬的回收利用，具體涉及一種用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法。
背景技術：
鎳是重要的有色金屬，工業(yè)上主要用于生產(chǎn)合金和用作催化劑，全球約66%的精煉鎳用于制造不銹鋼。鎳作為不銹鋼合金原料之首，不銹鋼的產(chǎn)量和鎳需求量息息相關。工業(yè)生產(chǎn)和廢舊電池產(chǎn)生大量廢舊鎳粉，是寶貴的有色金屬資源，利用廢舊鎳粉冶煉生產(chǎn)中間合金，不僅節(jié)省資源，增加經(jīng)濟效益，還減少對環(huán)境的污染。廢舊鎳粉中含有碳、硅、硫、磷等有害雜質(zhì)，需要在生產(chǎn)合金時去除。處理有害雜質(zhì)的方法有化學方法，即用酸溶化被加工原料，再進行萃取，該過程產(chǎn)生大量廢液，污染環(huán)境。公開號為101020935A的中國發(fā)明專利申請公開一種“用含鎳鉻煙塵或氧化皮冶煉鎳鉻生鐵的方法及產(chǎn)品”，該方法“在礦熱爐或電爐中進行，以煙塵或氧化皮中鉻含量為參照，配以5-7%的螢石、20-25%的焦末、5-10% 的石灰石/生石灰，投入爐中冶煉成鎳鉻生鐵。”該發(fā)明專利申請為鎳鉻資源的充分利用提供了一條新的途徑，為不銹鋼和特殊鋼的冶煉提供一個新的原料來源。但是該專利申請回收率不高，并且不能實現(xiàn)廢舊鎳粉生產(chǎn)中間合金。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法，以提高廢舊鎳粉的回收利用率，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)廢舊鎳粉的綜合利用。本發(fā)明利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法，步驟如下 (1)分析廢舊鎳粉原料中鎳、碳、硅、硫和磷的含量。⑵根據(jù)步驟⑴分析出的原料鎳、碳、硅、硫和磷的含量，根據(jù)分析結(jié)果配置輔料，輔料包括氧化鈣、碳化硅和硅酸鈉。氧化鈣的量為測定出原料中硫質(zhì)量含量1 1. 5倍，碳化硅的量為被冶煉物料總重量的1%- (wt%)，硅酸納為冶煉物料總重量的10%-15% (wt%)0 被冶煉物料包括廢舊鎳粉和各種輔料。⑶將廢舊鎳粉和輔料一起混合、壓塊成型、晾干。⑷將壓塊置入熔煉爐進行冶煉，冶煉過程分為熔化期、氧化期、還原期，過程如下
①熔化期，熔煉爐溫度1500°C，使廢舊鎳粉熔化，物料融化達到75% (wt%)時，加入螢石，螢石加入量為廢舊鎳粉的0. (wt)。熔化期輔料和原料充分接觸、擴散、自行反應，脫除碳、硅和磷。加入螢石能夠加大熔渣的流動性，促進原料和輔料的自行擴散和反應，加快脫除碳、硅和磷。②氧化期，當物料全部熔化，進入氧化期，氧化期冶煉溫度為1500°C，對電弧爐進行吹氧，持續(xù)時間為2-2. 5小時；取樣分析碳、磷、硅的含量，碳、磷、硅含量不合格時加入 Fe3O2和氧化鈣進行調(diào)整，F(xiàn)e3O2的加入量為磷質(zhì)量含量的15 20倍和氧化鈣加入量為磷質(zhì)量含量的3 5倍；碳、磷、硅含量合格后排出氧化渣；③還原期，分析熔煉爐中物料的氧、硫含量，加入碳化硅和氧化鈣，碳化硅的加入量為氧、硫質(zhì)量含量的1.5倍，氧化鈣加入量為氧、硫質(zhì)量含量的2. 5倍，升溫至1600°C，持續(xù)進行20分鐘；
( 取樣檢驗熔融物料中鎳、碳、硅、硫、磷和鐵的含量，符合要求后排出還原渣，澆鑄成中間合金錠。輔料中碳化硅為SiC > 45%(wt%)，粒度彡Imm碳化硅礦粉，氧化鈣的粒度彡Imm, 硅酸鈉為9水硅酸鈉(Na2Si03 ·9Η20)。中間合金主要成分為鎳和鐵，中間合金的碳含量小于2% (wt)，硅含量小于1% (wt)，硫含量小于0.06% (wt)，磷含量小于0.04% (wt)，鎳和鐵的含量根據(jù)被冶煉原料的成分和客戶需求確定。熔煉爐為電弧爐。廢舊鎳粉中鎳含量用丁二酮肟-氨水分光光度法測定，碳、硫用紅外碳硫分析儀測定，磷用氟化鈉-氯化亞錫光度法測定，硅用亞鐵還原硅鉬藍光度法測定。步驟③氧化期和步驟ω使用全元素光譜分析儀對熔煉爐中產(chǎn)品進行分析，測定熔融物料中鎳、碳、硅、 硫、磷和鐵的含量。被冶煉物料包括廢舊鎳粉和輔料氧化鈣和碳化硅粉末混合，以硅酸納 (Na2Si03 · 9H20)為粘合劑，在常溫下混合用托煤球機進行壓塊，自然晾干。本發(fā)明以廢舊鎳粉為原料，用廉價的氧化鈣、硫、碳化硅和硅酸鈉組成的輔料為添加劑，在熔煉爐中進行冶煉回收，為廢舊有色金屬的回收利用提供了有效的途徑，用該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品按市場鎳含量計價，回收再利用價值可觀，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。用廢舊鎳粉與輔料混合壓塊進行冶煉，原料和輔料的擴散性和反應效果好，有利于提高鎳的回收率，以粉狀原料進行冶煉的收率為60%，以壓塊原料進行冶煉，收率可達85 95%。冶煉過程產(chǎn)生的粉塵和熔渣可以回收再利用，熔渣可用作水泥、建筑砌塊等建筑材料的原料，實現(xiàn)廢舊鎳粉的綜合利用，環(huán)境危害小。本發(fā)明工藝簡單、回收率較高、運行成本低。


圖1為本發(fā)明利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的過程如圖1所示，⑴對廢舊鎳粉原料進行分析，測定出原料中鐵、鎳、碳、硅、硫和磷的含量，分別為鎳6%、碳3. 5%、硅3%、硫0. 2%和磷 0. 15%。⑵根據(jù)步驟1分析出的原料中鎳、碳、硅、硫和磷的含量配置輔料，輔料包括氧化鈣和化硅、硅酸鈉為粘合劑。碳化硅為SiC > 45%(wt%)、粒度< Imm的碳化硅礦粉，氧化鈣的粒度< 1mm，硅酸鈉為9水硅酸鈉。氧化鈣的用量為測定出原料中硫質(zhì)量含量1. 2倍，碳化硅的用量為被冶煉物料總重量的1.5% (wt%)，被冶煉物料總重量包括廢舊鎳粉和各種輔料的重量。⑶將廢舊鎳粉和輔料一起混合，以被冶煉物料總重量12% (wt%)的9水硅酸鈉為粘合劑在常溫下混合用托煤球機進行壓塊，自然晾干。⑷將晾干后的壓塊置入電弧爐進行冶煉，冶煉過程分為熔化期、氧化期、還原期。①熔化期，電弧爐升溫至溫度1500°C，使廢舊鎳粉熔化，熔化期原料和輔料充分接觸，自行擴散反應脫除碳、硅和磷雜質(zhì)。當物料融化達到75% (重量)時，加入廢舊鎳粉0. 2% (wt%)的螢石，用以加大熔渣的流動性，促進反應和擴散。
②氧化期，當電弧爐中的物料全部融化后，對電弧爐進行吹氧，控制冶煉溫度為 1500°C，持續(xù)時間為2-2. 5小時。取樣分析碳、磷、硅的含量，碳、磷、硅含量不合格時加入 Fe3O2和氧化鈣進行調(diào)整。！^ 加入量為磷質(zhì)量含量的17倍，氧化鈣的加入量為磷質(zhì)量含量的4倍。碳、磷、硅含量合格后，排出氧化渣。③還原期，分析熔煉爐中物料的氧、硫含量，(氧硫主要以狗0、FeS形式存在)。根據(jù)分析結(jié)果加入碳化硅和氧化鈣，碳化硅的加入量為氧、硫質(zhì)量含量的1. 5倍，氧化鈣加入量為氧、硫質(zhì)量含量的2. 5倍，升溫至1600°C，持續(xù)進行20分鐘。還原期主要是脫除氧、硫雜質(zhì)，碳化硅為還原劑，氧化鈣為造渣劑。ω還原期結(jié)束后取樣檢驗熔融物料中鎳、碳、硅、硫、磷和鐵的含量，符合要求后排出還原渣，澆鑄成鎳-鐵中間合金錠。鎳-鐵中間合金錠的質(zhì)量要求為碳含量小于^1(Wt), 硅含量小于1% (wt)，硫含量小于0. 06% (wt)，磷含量小于0. 04% (Wt)0鐵和鎳的含量根據(jù)被冶煉原料具體情況和廠家需要確定。冶煉過程中產(chǎn)生還原渣可做水泥、建筑砌塊等建筑材料，實現(xiàn)了廢舊鎳粉的綜合利用。
權(quán)利要求
1.一種利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法，步驟如下(1)分析廢舊鎳粉原料中鎳、碳、硅、硫和磷的含量；⑵根據(jù)步驟⑴分析出的原料中鎳、碳、硅、硫和磷的含量，根據(jù)分析結(jié)果配置輔料，所述輔料包括氧化鈣、碳化硅和硅酸鈉；所述氧化鈣的量為測定出原料中硫質(zhì)量含量1 1. 5 倍，碳化硅的量為被冶煉物料總重量的1%- (wt%)，硅酸納為冶煉物料總重量的10%-15% (wt%)；⑶將廢舊鎳粉和輔料一起混合、壓塊成型、晾干；⑷將壓塊置入熔煉爐進行冶煉，冶煉過程分為熔化期、氧化期和還原期，過程如下①熔化期，熔煉爐溫度1500°C，使廢舊鎳粉熔化，物料融化達到75%(wt%)時，加入螢石，螢石加入量為廢舊鎳粉的0. 2% (wt)；②氧化期，冶煉溫度為1500°C，對電弧爐進行吹氧，持續(xù)時間為2-2.5小時；取樣分析碳、磷、硅的含量，碳、磷、硅含量不合格時加入!^e3O2和氧化鈣進行調(diào)整，F(xiàn)e3O2加入量為磷質(zhì)量含量的15 20倍和氧化鈣加入量為磷質(zhì)量含量的3 5倍；碳、磷、硅含量合格后，排出氧化渣；③還原期，分析熔煉爐中物料的氧、硫含量，加入碳化硅和氧化鈣，碳化硅的加入量為氧、硫質(zhì)量含量的1. 5倍，氧化鈣加入量為氧、硫質(zhì)量含量的2. 5倍，升溫至1600°C，持續(xù)進行20分鐘；( 取樣檢驗熔融物料中鎳、碳、硅、硫、磷和鐵的含量，符合要求后排出還原渣，澆鑄成中間合金錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法，其特征是所述輔料中碳化硅為SiC > 45% (wt%)、粒度彡Imm的碳化硅礦粉，氧化鈣的粒度度彡1mm，硅酸鈉為9水硅酸鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法，其特征是所述中間合金主要成分為鎳和鐵，所述中間合金的碳含量小于21 (wt)，硅含量小于1% (wt)，硫含量小于 0. 06% (wt)，磷含量小于 0. 04% (Wt)0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法，其特征是所述熔煉爐為電弧爐或電阻爐。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用廢舊鎳粉冶煉中間合金的方法，過程包括⑴分析廢舊鎳粉原料中鎳、碳、硅、硫和磷的含量。⑵根據(jù)分析結(jié)果配置輔料，輔料包括氧化鈣、碳化硅和硅酸鈉。⑶將廢舊鎳粉和輔料一起混合、壓塊成型、晾干。⑷將壓塊置入熔煉爐進行冶煉，冶煉過程分為①熔化期冶煉溫度1500℃，②氧化期冶煉溫度為1500℃，對電弧爐進行吹氧，持續(xù)進行2-2.5小時，③還原期溫度1600℃，持續(xù)進行20分鐘。⑸合格后排出還原渣，澆鑄成鎳鐵中間合金錠。本發(fā)明以廢舊鎳粉為原料，用廉價的氧化鈣、碳化硅和硅酸鈉組成的輔料為添加劑，在熔煉爐中進行冶煉回收，為廢舊有色金屬的回收了利用提供了有效途徑。壓塊原料進行冶煉，鎳的回收率高。
文檔編號C22C35/00GK102492847SQ20111041751
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者彭保旺, 欒東海, 潘海闊 申請人:中航上大金屬再生科技有限公司