一种从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置及方法
阅读说明：本技术 一种从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置及方法 (Device and method for recovering nickel, copper and cobalt from nickel smelting water-quenched slag ) 是由 李怀明 于 2021-06-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置,包括槽体(1)、传动机构(2)、搅拌桨(3)、提升机构(4),搅拌桨(3)设置于槽体(1)内部,传动机构(2)与搅拌桨(3)连接；槽体(1)的一端加工有溢流口(5)、另一端加工有尾矿排料口(6)；提升机构(4)设置于槽体(1)的一端；槽体(1)设置有进料口(7)、多个烟气加入口(8)、废气吸收口(9)。回收方法包括以下步骤：将镍冶炼水淬渣磨细；将磨细后的水淬渣和水加入到槽体中；向槽体中通入含有二氧化硫的冶炼工业废气,启动搅拌桨,得到含有镍、铜、钴的浸出产品和浸出后的残渣。本发明能够以较低的成本回收水淬渣中的有价金属。(The invention discloses a device for recovering nickel, copper and cobalt from nickel smelting water-quenched slag, which comprises a tank body (1), a transmission mechanism (2), a stirring paddle (3) and a lifting mechanism (4), wherein the stirring paddle (3) is arranged inside the tank body (1), and the transmission mechanism (2) is connected with the stirring paddle (3); one end of the tank body (1) is provided with an overflow port (5), and the other end is provided with a tailing discharge port (6); the lifting mechanism (4) is arranged at one end of the tank body (1); the tank body (1) is provided with a feed inlet (7), a plurality of flue gas inlet openings (8) and a waste gas absorption opening (9). The recovery method comprises the following steps: finely grinding nickel smelting water-quenched slag; adding the levigated water quenching slag and water into a tank body; introducing the smelting industrial waste gas containing sulfur dioxide into the tank body, and starting the stirring paddle to obtain a leaching product containing nickel, copper and cobalt and leached residues. The method can recover valuable metals in the water-quenched slag at lower cost.)
技术领域
本发明属于有色金属冶炼
技术领域
，具体涉及一种从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置及方法。背景技术
水淬渣是在镍冶炼过程中排放的一种工艺废渣，以FeO·SiO2为主要成份的溶体经水淬后形成的粒化炉渣，某镍冶炼厂每年就要排放水淬渣150万吨，年利用约10万吨，其余堆积在企业渣场，累计存量已达到3000万吨左右，对企业周边生态环境和人居环境造成了严重的环保影响。
水淬渣的主要矿物相有辉石(含镁)、橄榄石等，另外含有大量的玻璃相，其主要存在三种组织：(1)呈柱状分布的铁镁橄榄石(Fe,Mg)2SiO4及铁橄榄石FeSi4结晶相；(2)结晶相之间不规则的硅氧化物填充相；(3)星散状分布于上述两种组织之间的铜镍钴铁硫化物。水淬渣中含有大量的铁质元素和二氧化硅，另外还有少量的镍、铜、钴、铅、锌等金属元素主要以氧化物和硫化物的形式存在。水淬渣长期堆存，不但造成环境污染，而且是巨大的资源浪费，同时也表明镍冶炼弃渣具有巨大的开发利用价值。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种能够充分利用废弃的镍冶炼水淬渣资源、以较低的成本回收水淬渣中的有价金属的从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置及方法。
本发明采用以下技术方案：
一种从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置，其特征在于，所述装置包括槽体(1)、传动机构(2)、搅拌桨(3)、提升机构(4)，搅拌桨(3)设置于槽体(1)内部，传动机构(2)与搅拌桨(3)连接；槽体(1)的一端加工有溢流口(5)，槽体(1)的另一端加工有尾矿排料口(6)；提升机构(4)设置于槽体(1)加工有溢流口(5)的一端；槽体(1)设置有进料口(7)、多个烟气加入口(8)、废气吸收口(9)。
根据上述的从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置，其特征在于，所述槽体(1)倾斜放置，槽体(1)加工有尾矿排料口(6)的一端高于槽体(1)加工有溢流口(5)的一端。所述槽体(1)的底面与水平面的夹角为14°-18°。
根据上述的从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置，其特征在于，所述搅拌桨(3)为螺旋搅拌桨；提升机构(4)为螺旋提升机构；废气吸收口(9)的上方设有废气吸收罩。
一种基于上述的从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置的回收方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤(一)：将镍冶炼水淬渣磨细，得到磨细后的水淬渣；
步骤(二)：将磨细后的水淬渣和水加入到槽体中；磨细后的水淬渣和水的质量比为1：(4-6)；
步骤(三)：向槽体中通过多个烟气加入口通入含有二氧化硫的冶炼工业废气，启动搅拌桨，得到含有镍、铜、钴的浸出产品和浸出后的残渣；含有镍、铜、钴的浸出产品通过溢流口溢出，浸出后的残渣通过尾矿排料口排出；向槽体中通入含有二氧化硫的冶炼工业废气的流量与水淬渣的质量比为(2-3)：1，含有二氧化硫的冶炼工业废气中二氧化硫的浓度为8％-10％，含有二氧化硫的冶炼工业废气的温度为120℃～220℃。
根据上述的从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置的回收方法，其特征在于，步骤(一)中磨细后的水淬渣粒度小于3mm的含量大于等于80％。
根据上述的从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置的回收方法，其特征在于，步骤(三)中搅拌桨的转速为3r/min-10r/min。
本发明的有益技术效果：采用本发明的装置及方法能够在充分利用工业烟气的基础上，不用新加酸液，利用含有二氧化硫的工业烟气进行快速浸出，高效综合回收镍冶炼水淬渣的镍、铜和钴元素，达到了工业固体废弃物资源综合利用的目的。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置，包括槽体1、传动机构2、搅拌桨3、提升机构4，搅拌桨3设置于槽体1内部，搅拌桨3为螺旋搅拌桨，搅拌桨3的直径为1000mm-2400mm、长度为8000mm-14000mm；传动机构2与搅拌桨3连接；槽体1的一端加工有溢流口5，槽体1的另一端加工有尾矿排料口6；槽体1倾斜放置，槽体1加工有尾矿排料口6的一端高于槽体1加工有溢流口5的一端。提升机构4设置于槽体1加工有溢流口5的一端，提升机构4为螺旋提升机构。槽体1设置有进料口7、多个烟气加入口8、废气吸收口9，废气吸收口9的上方设有废气吸收罩。
装置的工作原理为：将磨细的水淬渣通过给料机均匀给入槽体中，再向槽体中加水，将含有二氧化硫的工业高温废烟气从烟气加入口通入，在螺旋搅拌的作用下发生酸浸反应，浸出液为产品，浸出渣为尾料。烟气加入口沿槽体两侧交错分布，距槽底100mm，通入点的个数为5-6个，点与点之间的间距1000mm，通入量的大小随矿浆的深度而增加，用阀门控制。通入的喷嘴伸入在旋转叶片的中间，其伸入长度为200mm。装置的生产能力为4.0-7.0t/h，装置的规格型号可根据单位生产能力的增大而增大，装置的槽体需要防腐处理，搅拌桨及叶片需用防腐耐磨材料。
从镍冶炼水淬渣中回收镍、铜、钴的装置的回收方法，包括以下步骤：
步骤(一)：将镍冶炼水淬渣磨细，得到磨细后的水淬渣；镍冶炼水淬渣中包含的组分及其质量百分含量为：MgO 1.5％-14％、CaO 0.8％-5.0％、Ni 0.15％-0.5％、Cu 0.2％-0.3％、Co0.06％-0.3％、Fe 30％-45％、S 0.5％-1.2％、其余为SiO2及与上述金属对应的化合物。镍冶炼水淬渣中主要包含铁质元素和二氧化硅，其中，铁质元素的质量百分含量可以达到30％-45％，SiO2的质量百分含量可以达到30％-42％。磨细后的水淬渣粒度小于3mm的含量大于等于80％。
步骤(二)：将磨细后的水淬渣通过给料机均匀给入到槽体1中，再向槽体1中加水，磨细后的水淬渣和水的质量比为1：(4-6)。
步骤(三)：向槽体1中通过多个烟气加入口8通入含有二氧化硫的高温冶炼工业废气，含有二氧化硫的高温冶炼工业废气的通入流量与水淬渣的质量比为(2-3)：1，含有二氧化硫的冶炼工业废气中二氧化硫的浓度为8％-10％，含有二氧化硫的冶炼工业废气的温度为120℃～220℃，确保溶液温度在40℃～90℃；启动搅拌桨3，搅拌桨3的转速为3r/min-10r/min，在搅拌桨搅动下，水淬渣中的镍、铜、钴以硫酸盐离子的形式进入溶液，得到含有镍、铜、钴的浸出产品和浸出后的残渣；含有镍、铜、钴的浸出产品通过溢流口5溢出，浸出产品经蒸发结晶后，含镍4.0％-8.0％、含铜2.0％-5.0％、含钴1.0％-3.0％，送冶炼系统(火法或湿法)进行处理回收镍、铜、钴有价金属；浸出后的残渣通过螺旋输送到尾矿排料口6排出，为浸出尾矿。浸出槽液面溢散处的废气经废气吸收口抽出进入工业尾气吸收系统处理。
本发明的回收方法的原理：将水淬渣磨细均匀给入装置中，同时加入水形成矿浆，再将含有二氧化硫的高温工业废气通入到矿浆中,废气中的SO2与矿浆中的水和氧气发生反应生产硫酸，水淬渣中含有镍、铜、钴的硫化物或氧化物与硫酸发生反应，镍、铜、钴以硫酸盐的形式进入溶液被回收。
主要化学反应方程式为：
2H2O+2SO2+O2→2H2SO4
2Ni3S2+2H2SO4+9O2→6NiSO4+2H2O
2Cu2S+2H2SO4+5O2→4CuSO4+2H2O
CoS+H2SO4+O2→CoSO4+H2O
NiO+H2SO4→NiSO4+H2O
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
CoO+H2SO4→CoSO4+H2O
实施例1
将镍冶炼水淬渣磨细，磨细后的水淬渣粒度小于3mm的含量为82％；镍冶炼水淬渣中包含的组分及其质量百分含量为：Ni 0.16％、Cu 0.22％、Co 0.086％。
将磨细后的水淬渣通过给料机均匀给入到槽体中，给料量为4.0t/h，向槽体中加入水控制液固比为4:1。
向槽体中以9.6m3/h的流量通入二氧化硫的浓度为8％-10％的冶炼工业废气，发生酸浸反应，得到含有镍、铜、钴的浸出产品和浸出后的残渣；浸出产品经蒸发结晶后，含镍4.16％、含铜4.14％、含钴1.21％，镍回收率为37.2％，铜回收率为26.7％，钴回收率为19.3％。产品送火法冶炼系统进一步回收镍、铜、钴有价金属。
实施例2
将镍冶炼水淬渣磨细，磨细后的水淬渣粒度小于3mm的含量为83％；镍冶炼水淬渣中包含的组分及其质量百分含量为：Ni 0.31％、Cu 0.24％、Co 0.20％。
将磨细后的水淬渣通过给料机均匀给入到槽体中，给料量为6.0t/h，向槽体中加入水控制液固比为4:1。
向槽体中以14.22m3/h的流量通入二氧化硫的浓度为8％-10％的冶炼工业废气，发生酸浸反应，得到含有镍、铜、钴的浸出产品和浸出后的残渣；浸出产品经蒸发结晶后，含镍5.13％、含铜3.34％、含钴1.94％，镍回收率为41.4％，铜回收率为34.6％，钴回收率为24.2％。产品送火法冶炼系统进一步回收镍、铜、钴有价金属。
实施例3
将镍冶炼水淬渣磨细，磨细后的水淬渣粒度小于3mm的含量为84％；镍冶炼水淬渣中包含的组分及其质量百分含量为：Ni 0.43％、Cu 0.25％、Co 0.22％。
将磨细后的水淬渣通过给料机均匀给入到槽体中，给料量为6.5t/h，向槽体中加入水控制液固比为4:1。
向槽体中以14.4m3/h的流量通入二氧化硫的浓度为8％-10％的冶炼工业废气，发生酸浸反应，得到含有镍、铜、钴的浸出产品和浸出后的残渣；浸出产品经蒸发结晶后，含镍6.48％、含铜3.17％、含钴2.30％，镍回收率为43.3％，铜回收率为35.4％，钴回收率为28.8％。产品送火法冶炼系统进一步回收镍、铜、钴有价金属。
实施例4
将镍冶炼水淬渣磨细，磨细后的水淬渣粒度小于3mm的含量为87％；镍冶炼水淬渣中包含的组分及其质量百分含量为：Ni 0.60％、Cu 0.30％、Co 0.28％。
将磨细后的水淬渣通过给料机均匀给入到槽体中，给料量为7.0t/h，向槽体中加入水控制液固比为4:1。
向槽体中以16.59m3/h的流量通入二氧化硫的浓度为8％-10％的冶炼工业废气，发生酸浸反应，得到含有镍、铜、钴的浸出产品和浸出后的残渣；浸出产品经蒸发结晶后，含镍7.68％、含铜2.90％、含钴2.16％，镍回收率为51.3％，铜回收率为41.4％，钴回收率为30.8％。产品送火法冶炼系统进一步回收镍、铜、钴有价金属。
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