一种利用富铁冶金渣制备铁基合金和磁性高熵合金的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用富铁冶金渣制备铁基合金和磁性高熵合金的方法，涉及冶金渣资源化利用技术领域。本发明专利技术通过熔融氧化将富铁冶金渣中的含铁物相进行高温矿相重构，将Fe、Ni、Co和Cu元素转化为(Fe,Ni,Co,Cu)Fe2O4磁铁矿相，然后通过磁选实现上述金属的提取回收，利用煤基直接还原

【技术实现步骤摘要】
一种利用富铁冶金渣制备铁基合金和磁性高熵合金的方法


[0001]本专利技术涉及冶金渣资源化利用
，具体涉及一种利用富铁冶金渣制备铁基合金和磁性高熵合金的方法。

技术介绍

[0002]镍渣和铜渣是冶金行业产渣量较大的工业固体废弃物，主要由火法冶炼产生，大量的镍渣和铜渣不仅占用土地，而且污染环境，更造成了资源的巨大浪费。镍渣、铜渣中TFe(全铁)品位超过40％，同时还赋存Ni、Co和Cu等有价金属元素。镍渣和铜渣中铁的主要物相为铁橄榄石相，以弱磁性的铁橄榄石(2FeO
·
SiO2)的形式存在，铁橄榄石是复杂硅酸盐组成的共熔体，是Si
‑
O原子相互连接的复杂网状晶体，采用传统矿物加工方法很难实现Si
‑
Fe的有效分离。而且，传统的镍渣以及铜渣的还原处理方法通常针对其中的单一金属元素(例如铁)，无法兼顾Ni、Co、Cu等有价金属共同富集提取。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用富铁冶金渣制备铁基合金和磁性高熵合金的方法，本专利技术提供的方法能够实现富铁冶金渣中Fe、Ni、Co和Cu的共同富集和高效提取回收。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种利用富铁冶金渣制备铁基合金的方法，包括以下步骤：
[0006]将富铁冶金渣与CaO混合，进行熔融氧化后第一冷却，得到氧化冶金渣；
[0007]将所述氧化冶金渣进行磁选，得到磁铁矿粉；
[0008]将所述磁铁矿粉、煤粉和制球剂混合，依次进行制球、煤基还原和第二冷却，得到金属化球团；
[0009]将所述金属化球团进行熔分处理，得到铁基合金。
[0010]优选的，所述富铁冶金渣包括镍渣和/或铜渣；所述镍渣包括以下质量百分含量的组分：TFe 30～50％，SiO230～50％，MgO 1～15％，CaO 1.5～5％，Al2O32.5～6％，Ni 0.3～0.6％，Co 0.05～01％，Cu 0.2～0.4％；
[0011]所述铜渣包括以下质量百分含量的组分：TFe 40～60％，Cu 0.5％～6％，SiO220～40％，MgO 1～8％，CaO 1～20％，Ni＜0.1％、Co＜0.1％。
[0012]优选的，所述富铁冶金渣与CaO的质量比为1：0.08～0.25；
[0013]所述熔融氧化的温度为1350～1500℃，保温时间为30～60min；
[0014]所述第一冷却的冷却速率为5～10℃/min。
[0015]优选的，所述磁选的条件包括：磁场强度为100～300mT，所述氧化冶金渣以氧化冶金渣水悬浮液形式使用，所述氧化冶金渣水悬浮液的流速为1～2L/min。
[0016]优选的，所述制球剂包括碳酸钠和膨润土；所述碳酸钠和膨润土的质量比为1：1～4；
[0017]所述磁铁矿粉、煤粉和制球剂的质量比为1：0.25～0.4：0.03～0.06；
[0018]所述制球得到的磁铁矿球团的直径为12～18mm；
[0019]所述煤基还原的温度为1150～1350℃，保温时间为30～60min；
[0020]所述第二冷却的冷却速率为30～100℃/min，所述第二冷却在隔绝空气条件下进行。
[0021]优选的，所述熔分处理的温度为1550～1750℃，保温时间为40～120min。
[0022]本专利技术提供了上述技术方案所述方法制得的铁基合金，包括以下质量百分含量的组分：Fe 90～99％，Ni 0.01～1％，Co 0.01～0.35％，Cu 0.5～8％。
[0023]本专利技术提供了一种磁性高熵合金的制备方法，包括以下步骤：
[0024]将上述技术方案所述的铁基合金、Ni、Co和Cu混合，将所得混合料进行真空熔炼，得到磁性高熵合金得到混合料；所述混合料中Fe、Ni、Co和Cu的摩尔比为1：1：1：0.4～1。
[0025]优选的，所述真空熔炼的温度为1600～2000℃，保温时间为10～60min，真空度为3
×
10
‑3～5
×
10
‑3Pa。
[0026]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制得的磁性高熵合金。
[0027]本专利技术通过熔融氧化将富铁冶金渣中的含铁物相进行高温矿相重构，将Fe、Ni、Co和Cu元素转化为(Fe,Ni,Co,Cu)Fe2O4磁铁矿相，然后通过磁选将对磁铁矿进行提取回收，然后利用煤基直接还原
‑
熔分工艺，制备得到铁基合金，实现了富铁冶金渣中的Fe、Ni、Co和Cu的共同富集和高效提取回收，且Fe、Ni、Co和Cu的回收率高，所得铁基合金中杂质含量少，品质高，实现了富铁冶金渣中有价金属元素的提取及高值化再利用，大大提高了富铁冶金渣的经济价值，对促进铜、镍冶炼企业的可持续发展产生重要影响；同时，减少了富铁冶金渣工业固体废弃物的堆存，减少了富铁冶金渣对环境的污染。而且，本专利技术提供的方法操作简单，成本低，适宜工业化生产。
[0028]本专利技术将所述铁基合金与Ni、Co和Cu进行真空熔炼，得到磁性高熵合金，实现富铁冶金渣中Fe、Ni、Co、Cu元素的高值化再利用，具有很高的经济价值。
附图说明
[0029]图1为实施例1制备的磁性高熵合金的磁滞回线图；
[0030]图2为实施例2制备的磁性高熵合金的磁滞回线图；
[0031]图3为实施例3制备的磁性高熵合金的磁滞回线图；
[0032]图4为实施例4制备的磁性高熵合金的磁滞回线图；
[0033]图5为实施例5制备的磁性高熵合金的磁滞回线图；
[0034]图6为实施例6制备的磁性高熵合金的磁滞回线图。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供了一种利用富铁冶金渣制备铁基合金的方法，包括以下步骤：
[0036]将富铁冶金渣与CaO混合，进行熔融氧化后第一冷却，得到氧化冶金渣；
[0037]将所述氧化冶金渣进行磁选，得到磁铁矿粉；
[0038]将所述磁铁矿粉、煤粉和制球剂混合，依次进行制球、煤基还原和第二冷却，得到金属化球团；
[0039]将所述金属化球团进行熔分处理，得到铁基合金。
[0040]如无特殊说明，本专利技术采用的原料均为市售商品。
[0041]本专利技术将富铁冶金渣与CaO混合，进行熔融氧化后第一冷却，得到氧化冶金渣。
[0042]在本专利技术中，所述富铁冶金渣优选包括镍渣和/或铜渣。在本专利技术中，所述镍渣优选包括以下质量百分含量的组分：TFe(全铁)30～50％，SiO230～50％，MgO 1～15％，CaO 1.5～5％，Al2O32.5～6％，Ni 0.3～0.6％，Co0.05～01％，Cu 0.2～0.4％。在本专利技术中，所述铜渣优选包括以下质量百分含量的组分：TFe 40～60％，Cu 0.5％～6％，SiO220～40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用富铁冶金渣制备铁基合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：将富铁冶金渣与CaO混合，进行熔融氧化后第一冷却，得到氧化冶金渣；将所述氧化冶金渣进行磁选，得到磁铁矿粉；将所述磁铁矿粉、煤粉和制球剂混合，依次进行制球、煤基还原和第二冷却，得到金属化球团；将所述金属化球团进行熔分处理，得到铁基合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富铁冶金渣包括铜渣和/或镍渣；所述镍渣包括以下质量百分含量的组分：TFe30～50％，SiO230～50％，MgO1～15％，CaO1～5％，Al2O32.5～6％，Ni0.3～0.6％，Co0.05～01％，Cu0.2～0.4％；所述铜渣包括以下质量百分含量的组分：TFe40～60％，Cu0.5％～6％，SiO220～40％，MgO1～8％，CaO1～20％，Ni＜0.1％、Co＜0.1％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述富铁冶金渣与CaO的质量比为1：0.08～0.25；所述熔融氧化的温度为1350～1500℃，保温时间为30～60min；所述第一冷却的冷却速率为5～10℃/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁选的条件包括：磁场强度为100～300mT，所述氧化冶金渣以氧化冶金渣水悬浮液形式使用，所述氧化冶金渣水悬浮液的流速为1～2L/min。5.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜雪岩，李彬，申莹莹，李晋琳，孙明轩，杨路顺，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：