CN101792866A - 一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法，涉及冶金技术领域。它主要是利用烧碱或纯碱等钠盐焙烧氧化铝基镍触媒，再经沸水溶解得到铝酸钠的水溶液和含镍的镍渣；将镍渣经电弧炉、矿热炉、高炉或热风炉等冶炼镍铁合金。本发明具有方法简单、成本低廉、利用率高、污染小，能够直接得到适合钢铁企业使用的高含量纯净镍铁，适合规模化生产，同时符合国家循环经济的发展政策。

Description

一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是一种提炼镍铁合金的方法。
背景技术
氧化铝基镍触媒，是广泛应用于石油，化工，化肥，制药等行业的一种工业催化剂，目前我国全年废弃的氧化铝基镍触媒共计超过10万吨，其典型化学成分(重量百分比)为：60.5％的Al2O3，5.1％的Ni，4.31％的Fe，2.83％的CaO，1.43％的MgO，5.41％的SiO2，2％的C，1％的P，0.2％的S。目前大多数的废氧化铝基镍触媒中各成分含量与前述差不多。
目前，研究从废氧化铝基镍触媒中提炼镍的方法和专利有很多，其中主要的是经过酸浸溶出，再经选择性沉淀得到镍金属沉淀或镍盐，如专利申请号为200710303806.8、名称为“一种氧化镍废催化剂的溶解处理方法”的中国发明专利申请；还有采用碱焙烧然后进行镍渣还原造锍熔炼得到锍镍，如专利申请号为200310105096.x、名称为“从废铝基含镍催化剂回收镍和铝的方法”的中国专利申请。这些方法都能处理一部分氧化铝基镍触媒，但是，其工艺复杂，流程较长，处理能力不强，利用率低，同时污染严重，难以实现工业产业化。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低、利用率高、环境友好、易于实现产业化、规模化生产的利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法。
实现上述目的的技术方案如下：
一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a，按照镍触媒中氧化铝的含量配入钠盐，钠盐为烧碱或纯碱，钠盐配入量为与镍触媒所含氧化铝反应生成铝酸钠所需要的摩尔量的1～3倍，配料后进行焙烧，其焙烧温度为600～1300℃；
b，将焙烧后的产物粉碎后投入水中加热到沸腾，沸腾10～20min至可见到沸水冒大泡即停止加热；
c，将b步骤所得溶液过滤、洗涤，得到铝酸钠的水溶液和含镍的镍渣；
d，将c步骤得到的镍渣干燥，配入碳质还原剂和造渣辅料混合后加入电弧炉或矿热炉或高炉或热风炉中冶炼，得到镍铁合金和炉渣。冶炼采用常规的冶炼方法。
本方案中涉及的化学反应方程式：
氧化铝和烧碱反应方程式：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O；
氧化铝和纯碱反应方程式：Al2O3+Na2CO3＝2NaAlO2+CO2；
根据前述方法所得到的镍铁合金的成分范围(重量百分比)如下：Ni：20-60％；C：0.5-4％；P：0.5-5％；S：0.1-5％；Fe：余量。
根据前述方案得到的镍铁合金再进行精炼，即对前述的镍铁合金进行脱硫、脱磷、脱碳处理，经精炼后得到的镍铁合金成分范围(重量百分比)如下：Ni：20～60％；C≤0.5％；P≤0.5％；S≤0.1％；Fe余量。脱硫、脱磷、脱碳处理采用当前冶炼行业常规的冶炼方法。
前述的方法的d步骤中，碳质还原剂为煤或碳粉或石墨，造渣辅料为石灰、萤石中的一种或两种。
本发明的有益效果是工艺简单、生产周期短、成本低、产率高、对环境污染小，易于产业化，有较明显的经济效益和社会效益。
具体实施方式：
以下给出本发明的两个具体实施例：
实施例一：
将废氧化铝基镍触媒烘干磨粉后化验，其各成分重量百分比如下：
60.1％的Al2O3，4.82％的Ni，4.31％的Fe，2.83％的CaO，1.43％的MgO，5.41％的SiO2，2％的C，1％的P，0.2％的S。
取5吨上述废氧化铝基镍触媒，加入3.070吨烧碱混匀成球，将球投入600℃左右的回转窑焙烧2小时，出炉后自然冷却至常温，粉碎，将得到的粉末投入到水中加热，水沸腾后20分钟，看到反应器中有大气泡冒出，停止加热，用冷水稀释降温冷却后即可开始过滤，期间不断对滤渣(含镍的镍渣)进行洗涤，将滤液回收得到铝酸钠的水溶液，将赤泥(即镍渣)回收烘干，重量为1.788吨，化验成分如下(重量百分比，下同)：9.54％的Al2O3，13.41％的Ni，12.05％的Fe，8.21％的CaO，8.14％的MgO，9.2％的SiO2，0.69％的C，0.1％的P，0.01％的S。
将赤泥配入适量碳粉成球，配碳量按Ni+Fe∶C＝1∶1.2(摩尔比)进行。将赤泥球投入电弧炉进行还原冶炼，同时加入石灰50公斤，萤石15公斤造渣，待反应充分结束后排渣出铁，得到镍铁合金430公斤，化验成分如下：55％的Ni，2.3％的C，0.6％的P，0.1％的S，Fe余量。
实施例二：
将废氧化铝基镍触媒烘干磨粉后化验，其各成分重量百分比如下：
60.1％的Al2O3，4.82％的Ni，4.31％的Fe，2.83％的CaO，1.43％的MgO，5.41％的SiO2，2％的C，1％的P，0.2％的S。
取5吨上述废氧化铝基镍触媒，加入3.2吨纯碱混匀成球，将球投入1300℃左右回转窑焙烧2小时，出炉后自然冷却至室温，粉碎，将得到的粉末投入到水中加热，水沸腾后10分钟，看到反应器中有大气泡冒出，停止加热，用冷水稀释降温冷却后即可开始过滤，期间不断对滤渣进行洗涤，将滤液回收得到铝酸钠的水溶液，将赤泥(即滤渣)回收烘干，重量为1.68吨，化验成分如下：
8.95％的Al2O3，14.3％的Ni，12.88％的Fe，7.22％的CaO，7.64％的MgO，8.71％的SiO2，0.39％的C，0.1％的P，0.01％的S。
将上述赤泥配入适量碳粉成球，配碳量按Ni+Fe∶C＝1∶1.2(摩尔比)进行。将赤泥球投入电弧炉进行还原冶炼，同时配入石灰50公斤，萤石20公斤造渣，待反应充分结束后排渣。
反应进入精炼周期，进行氧化脱磷脱碳，还原脱硫等，待产品P、S、C等微量元素达到要求后出炉，得到镍铁合金400公斤，化验成分如下：58.5％的Ni，0.02％的C，0.015％的P，0.02％的S，Fe余量。

Claims (5)

1.一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法，其特征在于：包括如下步骤：a，按照镍触媒中氧化铝的含量配入钠盐，钠盐为烧碱或纯碱，钠盐配入量为与镍触媒所含氧化铝反应生成铝酸钠所需要的摩尔量的1～3倍，配料后进行焙烧，其焙烧温度为600～1300℃；
b，将焙烧后的产物粉碎后投入水中加热到沸腾，沸腾至可见到沸水冒大泡即停止加热；
c，将b步骤所得溶液过滤、洗涤，得到铝酸钠的水溶液和含镍的镍渣；
d，将c步骤得到的镍渣干燥，配入碳质还原剂和造渣辅料混合后加入电弧炉或矿热炉或高炉或热风炉中冶炼，得到镍铁合金和炉渣。
2.根据权利要求1所述的一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法，其特征在于：所述得到的镍铁合金的成分的重量百分比如下：Ni：20-60％；C：0.5-4％；P：0.5-5％；S：0.1-5％；Fe：余量。
3.根据权利要求1所述的一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法，其特征在于：将所述的镍铁合金再进行精炼，对所述的镍铁合金进行脱硫、脱磷、脱碳处理，经精炼后得到的镍铁合金成分重量百分比如下：Ni：20～60％；C≤0.5％；P≤0.5％；S≤0.1％；Fe余量。
4.根据权利要求1所述的一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法，其特征在于：所述的d步骤中，配入的碳质还原剂的量与镍渣中所含镍和铁的总量的摩尔量比为1-1.5∶1。
5.根据权利要求1或4所述的一种利用废氧化铝基镍触媒提炼镍铁的方法，其特征在于：所述的d步骤中，碳质还原剂为煤或碳粉或石墨，造渣辅料为石灰、萤石中的一种或两种。
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