一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法与流程

文档序号:12413335阅读:305来源:国知局

本发明属于非高炉炼铁与资源综合利用技术领域,具体涉及一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法。



背景技术:

白云鄂博矿是世界上罕见的铁、稀土、铌、钍等元素共生大型多金属共生矿,目前,铁储量14.6亿吨,稀土资源R2O3,1.35亿吨,居世界第一位,铌资源,Nb2O5占我国95%。我国采用“白云鄂博铁矿选矿-高炉-转炉”工艺流程,实现了白云鄂博铁矿的大规模利用。

含稀土高炉渣产生于白云鄂博铁矿的高炉炼铁过程。其RE2O3含量0.1~8%,0.01~0.08左右的ThO2,我国每年排放800万吨以上含铌稀土高炉渣,堆积已超过三千万吨含稀土高炉渣,含稀土高炉渣是一种重要的二次资源。由高炉放出的含稀土高炉熔渣温度高于1300℃,因此,含稀土高炉熔渣也是重要的物理热资源。

含铌钢渣产生于白云鄂博铁矿的炼钢过程,其金属铁含量为4~12%,铁氧化含量为10~35%,五氧化二铌含量为0.1~5%,五氧化二磷含量为0.2~6%,并含有自由氧化钙(10%左右),每年排放300万吨以上含铌钢渣,堆积已超过2000万吨以上,含铌钢渣是一种重要的二次资源。含铌炼钢熔渣温度高于1500℃,因此,含铌炼钢熔渣也是重要的物理热资源。

含稀土高炉渣和含铌钢渣同属人造矿,含稀土、铌、铁、磷、钙等物相分散细小,属难处理矿,其综合利用问题尚未得到高效解决,大量堆积,既浪费资源,又污染环境。

含稀土高炉熔渣和含铌熔融钢渣,蕴含着丰富的热能资源,含有大量的热态冶金熔剂,含有较高含量的稀土、铌、铁、磷、钙等多种有价元素,是重要的二次资源。熔融含稀土高炉熔渣与熔融含铌钢渣化学反应活性强,都是物理化学性质优良的熔渣体系,为熔渣冶金熔融还原提供了必要条件。含稀土高炉熔渣和熔融含铌钢渣不是废弃物,而是冶金中间产品。



技术实现要素:

针对现有技术存在的问题,提供了一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法。该方法以含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣作为熔渣体系,加入含铌稀土物料和/或含铁物料,通过渣浴,实现熔渣冶金熔融还原,是一种由含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣熔融还原炼铁,并实现了熔渣调质处理的方法。该方法反应时间短、生产率高、生产成本低、原料适应性强、处理量大、环境友好、经济收益高、可有效解决环境污染、热能高效回收利用问题,是一种熔渣冶金新工艺,一种新的熔融还原工艺,是现有冶金工艺的完善与创新,是世界上首次开发出熔渣冶金工艺,熔渣不是废弃物,而是冶金中间产品。

本发明的一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,充分利用钢铁生产中间产物-含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂,以及熔渣的高化学活性,通过向含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣,加入含铌稀土物料和/或含铁物料,加入还原性物质,加热至熔融状态,喷吹气体及搅拌,渣浴还原,实现熔融还原炼铁,反应得到的熔渣经处理,铌组分富集于金属铁或钢相,稀土组分富集于富稀土矿物相,使夹杂生铁与继续被还原的金属铁聚集、长大与沉降,磷组分富集于富磷相,通过分离,获得含铌金属铁/生铁或钢、富稀土相、富磷相,还原后的熔渣中铁氧化物、自由氧化钙与氧化镁消失,熔渣实现调质处理;熔融还原处理大宗含铁物料,实现大宗含铁物料熔融还原炼铁,渣-金分离,得到铁水与还原后的熔渣;还原后的熔渣可以作为水泥添加剂、水泥调整剂或直接作为水泥熟料,也可以添加其他组分生产高附加值的水泥熟料,实现资源高效综合利用,是一种新的熔融还原炼铁方法。

本发明的一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,按照以下步骤进行:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣,加入保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置,将其加热至熔融状态,形成反应熔渣,向反应熔渣中加入含铌稀土物料和/或含铁物料的同时,喷入还原剂;保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控,同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;

(a)反应熔渣在设定温度范围内;

(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;

调控方法为:

对应(a):

设定温度范围为1300~1650℃;

当反应装置采用保温装置时,反应熔渣的温度范围设定为1300~1650℃;

当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时,反应熔渣的温度范围设定为1350~1650℃:

控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法为:

当反应熔渣的温度<设定温度范围下限时,通过反应装置自身的加热功能,或向反应熔渣中加入燃料、熔融含铌钢渣或熔融普通钢渣,进行热量补偿,使反应熔渣的温度达到设定温度范围内;

当反应熔渣的温度>设定温度范围上限时,向反应熔渣中加入含铌稀土物料、含铁物料、冶金熔剂、含稀土高炉熔渣或普通高炉熔渣中的一种或几种,进行降温,使反应熔渣的温度达到设定温度范围内;

对应(b):

当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值<0.6时,向反应熔渣中加入碱性物料、碱性含铁物料或碱性含铌稀土物料中的一种或几种,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;

当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值>2.0时,向反应熔渣中加入酸性物料、酸性含铁物料或含铌稀土中的一种或几种,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;

步骤2,分离回收:

采用以下方法中的一种:

方法一,当反应装置采用保温装置时,采用方法A、方法B或方法C:

方法A:当反应装置采用不可倾倒的保温装置或可倾倒的保温装置时:

(1)将还原后的熔渣,冷却至室温,获得缓冷渣;其中,金属铁沉降到反应装置的底部,形成铁坨;

(2)人工取出铁坨;将剩余缓冷渣中金属铁层,破碎至粒度为20~400μm,磨矿,磁选分离出剩余金属铁;

(3)对去除铁坨和金属铁层的缓冷渣,采用重力分选法进行分离,获得富稀土精矿和/或富铌精矿和尾矿;

(4)尾矿的回收利用有2种:①作为水泥原料、建筑材料、代替碎石作骨料、路材或磷肥使用;②采用湿法冶金、选矿方法或选矿-湿法冶金联合法将尾矿中含磷组分分离出来;

方法B:仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时:

(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150~1250℃,沉降,渣-金分离,将中部和上部的还原后的熔渣倒出后,空冷或水淬,用作水泥原料或建筑材料;

(2)将下部的还原后的熔渣,仍在可倾倒的保温装置中,按照方法A还原后的熔渣进行处理;

方法C:仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时:

(1)将还原后的熔渣,沉降渣-金分离,获得铁水与熔渣;

(2)当熔渣中RE2O3的质量分数≤1%时,直接将熔渣水淬,用作水泥原料或建筑材料;

(3)将铁水送往转炉炼钢;

方法二,当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时,分离回收采用方法D、方法E或方法F:

方法D:

(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150~1250℃,沉降,渣-金分离,将中部和上部的还原后的熔渣空冷或水淬,用作水泥原料或建筑材料;

(2)将下部的还原后的熔渣,倒入保温装置中,按照方法A的还原后的熔渣进行处理;

方法E:

(1)将还原后的熔渣,沉降渣熔渣-金分离,获得铁水与熔渣;

(2)将熔渣进行炉外熔渣处理;

(3)将铁水送往转炉炼钢;

其中,熔渣进行炉外熔渣处理,采用方法E-1、E-2、E-3、E-4、E-5或E-6中的一种:

方法E-1:熔渣直接水淬;

当熔渣中RE2O3的质量分数≤1%时,直接将熔渣水淬,用作水泥原料或建筑材料;

方法E-2:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)将熔渣倒入可倾倒的保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置中,向熔渣中吹入氧化性气体,直至熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;其中,在整个过程中,控制熔渣温度≥1450℃,控制方法为:

当温度<1450℃,喷入预热燃料,燃烧放热补充热量,或通过装置自身加热,使保温装置内熔渣温度≥1450℃;

(2)对氧化后熔渣直接空冷或水淬,用途有4种:①矿渣水泥;②水泥调整剂;③水泥生产中的添加剂;④水泥熟料;

方法E-3,熔渣处理生产高附加值的水泥熟料:

(1)将熔渣倒入可倾倒的保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置中,与熔融转炉含铌钢渣、电炉熔融还原渣、电炉熔融氧化渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、熔融稀土高炉渣中的一种或几种混合,形成混合熔渣;

(2)向混合熔渣中喷入氧化性气体,直至混合熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;其中,在整个过程中,控制混合熔渣温度≥1450℃,采用的控制方法为:

当温度<1450℃,喷入预热燃料或通过装置自身加热,使保温装置内混合熔渣温度≥1450℃;

(3)对氧化后熔渣直接空冷或水淬,制得高附加值的水泥熟料;

方法E-4:熔渣浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉;

方法E-5:熔渣作为热态冶金熔剂:

将熔渣加入步骤1中的反应熔渣,作为热态冶金熔剂,调整反应熔渣成分,控制反应熔渣温度;

方法E-6,熔渣再次熔融还原:

将熔渣,倒入保温装置,作为反应熔渣,实时监测保温装置内的反应熔渣,通过调控同时保证上述的(a)和(b)两个参数,调控方法同上述步骤1中的调控方法;

分离回收采用方法A、方法B或方法C中的一种;

方法F,采用方法F-1或F-2中的一种:

方法F-1:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向还原后的熔渣中吹入氧化性气体,直至还原后的熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;其中,在整个过程中,控制熔渣温度≥1450℃,控制方法为:

当温度<1450℃,喷入预热燃料,燃烧放热补充热量,或通过装置自身加热,使保温装置内熔渣温度≥1450℃;

(2)对氧化后熔渣直接空冷或水淬,用途有4种:①矿渣水泥;②水泥调整剂;③水泥生产中的添加剂;④水泥熟料;

方法F-2,熔渣处理生产高附加值的水泥熟料:

(1)将还原后的熔渣与熔融转炉含铌钢渣、电炉熔融还原渣、电炉熔融氧化渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、熔融稀土高炉渣中的一种或几种混合,形成混合熔渣;

(2)向混合熔渣中喷入氧化性气体,直至混合熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;其中,在整个过程中,控制混合熔渣温度≥1450℃,采用的控制方法为:当温度<1450℃,喷入预热燃料或通过装置自身加热,使保温装置内混合熔渣温≥1450℃;

(3)对氧化后熔渣直接空冷或水淬,制得高附加值的水泥熟料;

(4)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢。

所述的含稀土高炉熔渣为常温固态含稀土高炉熔渣,或由高炉出渣口获得的熔融态含稀土高炉熔渣。

所述的含稀土高炉熔渣中,含有RE2O3的质量分数为0.1~8%。

所述的含铌熔融钢渣为常温固态含铌熔融钢渣,或由钢渣出渣口获得的熔融态含铌熔融钢渣。

所述的含铌熔融钢渣中,含有Nb2O5的质量分数为0.1~6%。

所述的步骤1中,含铌熔融钢渣为转炉熔融含铌钢渣或电炉熔融含铌钢渣中的一种或两种。

所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法中,含铌稀土物料为常温或从冶炼炉直接获得具有出炉温度的含稀土高炉渣、含铌钢渣、提铌尾渣、选稀土尾矿、低品位铌稀土矿、白云鄂博铁矿直接还原铁、白云鄂博铁矿铁精矿、白云鄂博铁矿铁精矿金属化球团、白云鄂博铁矿铁精矿含碳预还原球团、白云鄂博铁矿铁精矿烧结矿、白云鄂博铁矿铁精矿球团矿、高炉富稀土渣、高炉转型稀土渣、熔分稀土渣中的一种或几种,所述的出炉温度为600~1550℃;

所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法中,含铁物料为常温或从冶炼炉直接获得具有出炉温度的普通铁精矿、普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、普通铁精矿直接还原铁、普通钢渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、氧化铁皮、湿法炼锌过程的锌浸出渣、氧化铝生产过程产生的赤泥、粉煤灰、硫酸烧渣、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣、铅冶炼渣、转炉烟尘或电炉烟尘中的一种或几种,所述的出炉温度为600~1550℃;

其中,所述的普通铁精矿含碳预还原球团中的FeO含量≥60%,普通铁精矿金属化球团中的金属化率≥70%。

所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法中,含铁物料是粉状物料或球状物料,其中,粉状物料的粒度≤150μm。

所述的冶金熔剂为含CaO或SiO2的矿物,具体为石英砂、赤泥、白云石或石灰石中的一种或几种;

所述的步骤1中,保温装置为可倾倒的保温装置或不可倾倒的保温装置;所述的不可倾倒的保温装置为保温地坑,其升高温度方法为加入燃料;所述的可倾倒的保温装置为可倾倒的保温渣罐,其升高温度方法为加入燃料。

所述的燃料是煤粉。

所述的保温渣罐和保温地坑,使用前需预热,预热温度为100~1200℃。

所述的步骤1中,熔渣可流出的熔炼反应装置为可倾倒的熔炼反应装置或底部带有渣口或铁口的固定式熔炼反应装置,所述的可倾倒的熔炼反应装置为可倾倒的转炉、可倾倒的熔炼反应渣罐或感应炉;所述的底部带有渣口或铁口的固定式熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉或矿热炉、鼓风炉或反射炉。

所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、氧气-氮气混合气、空气-氮气混合气、氧气-氩气混合气、空气-氩气混合气中的一种,氧化性气体通过耐火喷枪插入反应熔渣内部喷入。

所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法中,还原剂为固体还原剂或气体还原剂。

所述的固体还原剂为煤粉、焦粉、烟煤、含碳高炉粉尘、含碳铅锌渣、脱铝后高炉瓦斯泥、锌浸出大窑渣或无烟煤中的一种。

所述的固体还原剂采用以氧化性气体载入的方式,喷吹加入反应熔渣内部,氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、氧气-氮气混合气、空气-氮气混合气、氧气-氩气混合气、空气-氩气混合气中的一种;所述的喷吹方式采用耐火喷枪插入反应熔渣内部喷入熔渣内部,采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种。

所述的气体还原剂为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气、天然气或装置产生的回收尾气中的一种或几种,气体还原剂的预热温度为0~1200℃,喷吹时间与流量的关系为1~90L/(min·kg),通入方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部吹入,所述的气体还原剂的喷吹时间与流量依熔渣质量、温度及需要还原的程度而定。

当气体还原剂为混合气体时,混合比例为任意比。

所述的步骤1中,控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中,向反应熔渣中同时加入燃料、熔融含铌钢渣或熔融普通钢渣时,比例为任意比。

所述的控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中,燃料的预热温度为0~1200℃,煤粉的加入量根据所需温度及煤粉的热值计算理论质量,加入的实际质量比理论质量多1~2wt.%。

所述的步骤1中,控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中,燃料为煤粉。

所述的控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中,向反应熔渣中加入燃料的同时需要通入氧化性气体,燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入反应熔渣,所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,插入方式为低吹、侧吹或顶吹中的一种或几种。

所述的步骤1中,控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中,当反应熔渣的温度>设定温度上限时,加入含铌稀土物料、含铁物料、冶金熔剂或高炉熔渣中的一种或几种,目的是:

一、避免温度过高,保护熔炼反应装置,抑制含稀土高炉熔渣中含铌生铁、含铌熔融钢渣中含铌粒铁及被还原的金属铁的氧化,提高金属铁的回收率;

二、处理含铁物料,提高金属铁的生产率。

所述的方法中,对应(b),所述的碱性物料为石灰粉、赤泥、白云石粉或生石灰粉中的一种;所述的碱性含铁物料为CaO/SiO2≥1的含铁物料;所述的碱性含铁物料为碱性烧结矿、碱性铁精矿、碱性预还原球团或碱性金属化球团中的一种;

所述的方法中,对应(b),所述的酸性物料为硅石;所述的酸性含铁物料为CaO/SiO2≤1的含铁物料;所述的酸性含铁物料为酸性烧结矿、酸性铁精矿、酸性预还原球团、酸性金属化球团、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣或铅冶炼渣中的一种或几种;

所述的方法中,对应(b),调节反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值,向反应熔渣中加入物料为二种或三种的混合物时,为任意比。

所述的方法中,保证(a)和(b)参数的同时,使反应混合熔渣充分混合,混合方式为自然混合或搅拌混合,搅拌方式为以下方式中的一种:中性气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌中的一种,或通入中性气体与电磁搅拌相结合,或喷吹中性气体与机械搅拌相结合。

所述的中性气体是惰性气体、氩气或N2中的一种或几种,中性气体的预热温度为0~1200℃,喷吹时间与流量的关系为1~90L/(min·kg),中性气体的通入方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部吹入,起到增强搅拌的作用。

当中性气体为混合气体时,混合比例为任意比。

所述的步骤1中,反应熔渣熔融还原过程中,对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气;其中,采用耐火喷枪喷吹,富氧空气的氧气体积含量为25~35%。富氧空气的预热温度为0~1200℃,喷吹时间与流量的关系为1~90L/(min·kg),

喷吹富氧空气的作用为:加入的C反应,生成CO,未充分燃烧的CO与富氧空气作用,进行二次燃烧,使反应熔渣进行充分熔融还原反应;

喷入富氧空气的目的在于:1.提高CO二次燃烧率;2.升高温度;3.保证燃烧完全;

二次燃烧后,剩余的CO逸出后,进行收集,回收利用,利用方法为:

1.返回作为还原剂;2.返回作为热源;3.返回发电使用;4.返回烧结矿做燃料。

当步骤1中采用含铌熔融钢渣时,步骤2分离回收中,对应的铁水为含铌铁水,对应的金属铁为含铌金属铁,对应的金属铁层为含铌含铌金属铁层。

所述的步骤2,将熔渣进行空冷或水淬的装置为可倾倒的保温装置。

所述的步骤2,方法A、方法B和方法D中,冷却方式为自然冷却或旋转冷却;

所述的步骤2中,沉降方式为自然沉降、旋转沉降或电磁沉降。

所述的步骤2,旋转冷却与旋转沉降的具体操作为:装有还原后的含稀土与铌熔渣的保温装置置于旋转平台上,按照一定速度进行旋转,旋转速度依熔渣质量与保温装置高度或深度而定,旋转时间依熔渣质量与熔渣凝固情况而定;将装有还原后的含稀土与铌熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转,目的是加速金属铁、富稀土矿相、富铌相的聚集、长大与沉降,缩短沉降时间,改善沉降效果,提高生产效率。

所述的步骤2中,金属铁回收率均为92~97%。

所述的步骤2,方法A(3)中,对去除铁坨和含铌金属铁层的缓冷渣上、中、下部,分别采用重力分选法进行分离,获得富稀土精矿、富铌精矿和尾矿。

所述的步骤2中,重力分选法是摇床分选、溜槽分选或者二者相结合。

所述的步骤2,方法A中,稀土精矿中RE2O3的质量分数为6~60%,稀土组分的回收率为50~80%;方法B中,稀土精矿中RE2O3的质量分数为5~58%,稀土组分的回收率为48~78%。

所述的步骤2中,湿法冶金是稀酸浸出法,其中稀酸浸出法是无机酸浸、有机酸浸中的一种。所述的无机酸选用硫酸、盐酸、磷酸的一种或几种,有机酸选用草酸、乙酸、柠檬酸中的一种或几种。

所述的还原方法中,所述的氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、氧气-氮气混合气、空气-氮气混合气、氧气-氩气混合气、空气-氩气混合气中的一种或几种;所述氧化性气体的预热温度因气体不同而异;所述的氧化性气体插入熔渣内部吹入,插入方式为低吹、侧吹或顶吹中的一种或几种。

所述的步骤2中,所述的燃料为煤粉,所述的燃料的温度为0~1200℃;煤粉的加入量根据所需温度及煤粉的热值计算理论质量,加入的实际质量比理论质量多1~2wt.%;加入燃料的同时需要通入氧化性气体,燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入混合熔渣,所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部。

与现有技术相比,本发明的特点是:

(1)本发明的一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,充分利用钢铁生产中间产物-含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂,以及熔渣的高化学活性,通过向含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣,加入含铌稀土物料和/或含铁物料,加入还原性物质,加热至熔融状态,喷吹气体及搅拌,渣浴还原,实现了熔融还原炼铁,反应得到的熔渣经处理,铌组分富集于金属铁或钢相,稀土组分富集于富稀土矿物相,使夹杂生铁与继续被还原的金属铁聚集、长大与沉降,磷组分富集于富磷相,通过分离,获得含铌金属铁、生铁或钢、富稀土相、富磷相,还原后的熔渣中铁氧化物、自由氧化钙与氧化镁消失,熔渣实现调质处理;熔融还原处理大宗含铁物料,实现大宗含铁物料熔融还原炼铁,渣-金分离,得到铁水与还原后的熔渣;还原后的熔渣可以作为水泥添加剂、水泥调整剂或直接作为水泥熟料,也可以添加其他组分生产高附加值的水泥熟料,实现资源高效综合利用,是一种新熔融还原炼铁方法;(2)气体、燃料与还原剂喷入熔渣内部,增大了化学反应比表面积,提高了燃烧反应速度与还原反应速度;(3)采用中性气体、电磁搅拌、机械搅拌,提高了还原反应速度,促进金属铁聚集、长大与沉降,提高回收率,缩短沉降时间;(4)喷吹还原性气体或还原剂,还原反应速度加快,金属铁回收率提高;(5)处理大宗热态含铁物料和/或含铌稀土物料,充分利用热资源,提高反应速度,降低生产成本;(6)熔渣表面喷吹富氧空气,未充分燃烧从熔渣中逸出的CO与富氧空气作用,进行二次燃烧,二次燃烧率提高,反应混合熔渣温度升高,使反应混合熔渣进行充分熔融还原反应,降低生产成本;(7)实现未反应CO回收利用,有效节约能源;(8)喷吹气体结束后,磷组分继续迁移、富集于Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相;(9)熔渣冷却后,含铌金属铁沉降到底部,形成铁坨,回收金属铁,同时采用磁选分离剩余缓冷渣中含铌金属铁层,分离出剩余含铌金属铁,实现了含稀土高炉熔渣与熔融含铌钢渣中粒铁及铁氧化物中铁的高效回收,金属铁回收率高;(10)由于金属铁沉降在下部,因此,需分选炉渣量小,磨矿、磁选成本低,同时,赋存于富硅钙相界面的富磷相有助于硅钙相解离;(11)稀土、铌、磷分别富集于富稀土相、富铌相、富磷相,实现了富稀土相、富铌相、富磷相回收;(12)熔渣实现调质后,熔渣中自由氧化钙与自由氧化镁消失,金属铁几乎消失,可磨性增加,而且水硬性矿物C2S增加,可直接用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂,进一步通过加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、高炉熔渣中的一种或几种,调整碱度,喷入氧化性气体,调整氧化铁含量,生成铁酸盐,使其更接近于所需的水泥熟料组成,具有高的A矿,水硬性胶粘矿物增加,胶粘性增加,水泥的早期强度增加,可以直接作为水泥熟料;(13)自由氧化钙与自由氧化镁消失,金属铁与铁氧化物几乎消失,易于磨矿,熔渣实现调质,尾矿利用限制因素消失,尾矿的回收利用有2种:①作为水泥原料、建筑材料、代替碎石作骨料、路材或磷肥使用;②采用湿法冶金、选矿方法或选矿-湿法冶金联合法将尾矿中含磷组分分离出来。尾矿利用价值大,应用范围广;(14)该方法可以连续或间断进行,满足了工业生产的实际需要。

本发明的有益效果:

(1)熔渣表面喷吹富氧空气,提高了二次燃烧率,有效降低燃料消耗,提高熔渣温度;

(2)本发明的一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,充分利用钢铁生产中间产物-含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂,以及熔渣高化学活性,通过向含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣,加入含铌稀土物料和/或含铁物料,还原性物质,渣浴还原,实现熔融还原炼铁;实现大宗含铁物料熔融还原炼铁,渣-金分离,得到铁水与还原后熔渣;还原后熔渣可作为水泥添加剂、水泥调整剂或直接作为水泥熟料,也可添加其他组分生产高附加值水泥熟料;是一种熔渣冶金新工艺,一种新熔融还原工艺,是现有冶金工艺的完善与创新,是世界上首次提出熔渣冶金工艺,熔渣不是废弃物,而是重要的冶金中间产品;

(3)利用熔渣物理热资源和热态冶金熔剂,以及熔渣的高化学活性,并喷吹还原性气体或还原剂,通过渣浴熔融还原大宗含铌稀土物料和/或含铁物料,提高还原反应速度,实现了熔融还原炼铁,熔渣中的铁氧化物得到充分还原为金属铁,渣-金分离,得到含铌铁水与熔渣;熔渣处理,渣中剩余含铌粒铁及继续被还原的金属铁聚集、长大与沉降;

(4)加入冶金炉出炉的热态含铁物料和/或含铁物料,不仅可以有效节约能源,降低成本,而且提高热态含铁物料的处理量,提高生产率,实现节能减排,实现绿色冶金;

(5)采用中性气体、还原性气体、电磁搅拌、机械搅拌,提高了还原反应速度,促进金属铁聚集、长大与沉降,提高回收率,缩短沉降时间;

(6)冷却过程中,熔渣中含铌铁组分继续迁移,富集于含铌金属铁,磷组分继续迁移富集于富磷相,并实现聚集、长大,混合熔渣中稀土与钙组分继续迁移、富集于富稀土相,实现长大;铌组分分别富集于金属铁、富铌相;混合熔渣中磷组分继续迁移、富集于Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相。装有混合熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转,加速含铌金属铁、富铌相、富稀土相的聚集、长大与沉降,缩短沉降时间,改善沉降效果,提高生产效率,同时有利于富磷相的聚集与长大;

(7)采用人工分拣、磁选结合的方法,分离沉降在底部的含铌金属铁,实现熔渣中铁组分、铌组分的分离;由于后续的分离过程采用物理选矿(磁选),使得整个熔渣熔融还原工艺具有流程短、操作简单、铁、铌、稀土、硅、磷、钙回收率高、无废水产生,具有高效、清洁、环保的特点;自由氧化钙与自由氧化镁消失,金属铁与铁氧化物几乎消失,矿物可磨性增加,熔渣实现调质,尾矿回收利用有2种:①作为水泥原料、建筑材料、代替碎石作骨料、路材或磷肥使用;②采用湿法冶金、选矿方法或选矿-湿法冶金联合法将尾矿中含磷组分分离出来。尾矿利用价值大,应用范围广;

(8)熔渣实现调质后,熔渣中自由氧化钙与自由氧化镁消失,金属铁几乎消失,可磨性增加,且水硬性矿物C2S增加,可直接用作矿渣水泥、水泥调整剂或水泥生产中添加剂,进一步通过加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿中一种或几种混合,调整碱度,喷入氧化性气体,调整氧化铁含量,生成铁酸盐,使其更接近于所需的水泥熟料组成,具有高的A矿,水硬性胶粘矿物增加,胶粘性增加,水泥早期强度增加,可直接作水泥熟料,熔渣中加入含钛物料,增加水泥强度,可制备高标号水泥;

(9)整个过程无需热补偿或需少量热补偿,可操作性强,生产成本低;

(10)整个过程无固体废弃物产生,反应条件温和,实现节能减排,是一种绿色冶金工艺;

(11)本发明充分利用钢铁生产中间产物-含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂,以及熔渣的高化学活性,通过向含稀土高炉熔渣或含铌熔融钢渣,加入含铌稀土物料和/或含铁物料,加入还原性物质,加热至熔融状态,喷吹气体及搅拌,渣浴还原,实现熔融还原炼铁,得到含铌铁水与熔渣;反应得到熔渣经处理,铌组分富集于金属铁、富铌相,稀土组分富集于富稀土矿物相,使夹杂生铁与继续被还原的含铌金属铁聚集、长大与沉降,磷组分富集于富磷相,通过分离,获得含铌金属铁或钢、富稀土相、富磷相,还原后的熔渣中铁氧化物、自由氧化钙与氧化镁消失,熔渣实现调质处理;熔融还原处理大宗含铁物料,实现大宗含铁物料熔融还原炼铁,渣-金分离,得到铁水与还原后的熔渣;还原后熔渣可以作为水泥添加剂、水泥调整剂或直接作为水泥熟料,也可添加其他组分生产高附加值水泥熟料,实现资源高效综合利用,是一种新熔融还原炼铁方法。

具体实施方式:

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将由高炉出渣口流出的含有0.1wt%RE2O3的熔融态含稀土高炉熔渣,加入预热温度为100℃的保温地坑,形成反应熔渣,并加入常温白云鄂博铁矿直接还原铁和常温普通铁精矿烧结矿共,充分混合,同时,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以氧气为载气,以底吹的方式,向反应熔渣中喷吹预热温度为100℃的煤粉,保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现自然混合;

对应(a):反应熔渣的温度为1680℃,按质量比1∶2,加入石英砂和石灰石,并按质量比1∶2,加入常温普通铁精矿、常温普通铁精矿烧结矿、常温普通铁精矿球团矿和金属化率≥70%的常温普通铁精矿金属化球团混合物,反应熔渣温度降至1630℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.7,在设定范围内;

反应熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应熔渣表面持续喷吹预热温度为0℃的富氧空气,富氧空气的氧气体积含量为25%,喷吹时间与流量关系为90L/(min·kg);

步骤2,分离回收采用方法A:

(1)将还原后的熔渣,旋转冷却至室温,获得缓冷渣,金属铁自然沉降到反应装置的底部,形成铁坨;其中,旋转冷却方式为,将装有还原后的熔渣的保温装置置于旋转平台上,按照一定速度进行旋转,旋转速度依熔渣质量与保温装置高度或深度而定,旋转时间依熔渣质量与熔渣凝固情况而定;(2)人工取出铁坨;将剩余缓冷渣中金属铁层,破碎至粒度为20~400μm,磨矿,磁选分离出剩余金属铁,金属铁回收率为97%;(3)对去除铁坨和金属铁层的缓冷渣上、中、下部,分别采用重力分选法进行分离,下部缓冷渣经溜槽一次粗选,摇床一次精选,两次扫选,将富稀土矿相与脉石相分离,得到主要物相为铈钙硅石相的稀土精矿和尾矿,稀土精矿中RE2O3的质量分数为53.57%,稀土组分回收率为80%;(4)尾矿中的富磷相中P2O5的质量分数为21%,采用2%稀盐酸,其中,重选富磷相和稀盐酸的固液比1∶2(g:L),将P2O5分离出来,回收率在81%以上。

实施例2

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将由高炉出渣口流出的含有8wt%RE2O3的熔融态含稀土高炉熔渣,倒入预热温度为900℃的保温渣罐,形成反应熔渣后,加入高炉富稀土渣,充分混合,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以氧气为载气,以底吹的方式,向反应熔渣中喷吹预热温度为200℃的煤粉和锌浸出大窑渣,保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现自然混合;

对应(a):反应熔渣的温度为1660℃,按质量比1∶1∶2∶3∶1向反应熔渣中加入常温含稀土高炉渣、常温含铌钢渣、FeO含量≥60%的常温普通铁精矿含碳预还原球团、常温普通铁精矿直接还原铁、常温普通钢渣和常温铁水预脱硫渣混合物,使反应熔渣的温度降至1580℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=2.2,按质量比2∶1∶1∶3向反应熔渣中加入硅石、酸性烧结矿、酸性铁精矿和酸性预还原球团的混合物,使反应熔渣中碱度比值降至1.8;

反应熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪,对反应熔渣表面持续喷吹预热温度为1200℃的富氧空气,富氧空气的氧气体积含量为30%,喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg);

将烟尘回收后,获得氧化锌;

步骤2,分离回收采用方法B:

(1)将还原后的反应熔渣的温度降温至1250℃,旋转沉降,将中部和上部的还原后的反应熔渣空冷,用作水泥原料;(2)将下部的还原后的反应熔渣自然冷却至室温,获得缓冷渣;(3)由于含铌金属铁沉降到反应装置的底部,形成铁坨,人工取出铁坨;将剩余缓冷渣中含铌金属铁层,破碎至粒度为20~400μm,磨矿,磁选分离出剩余含铌金属铁,金属铁回收率93%;(4)由于大部分富稀土矿相沉积在底部,对去除铁坨和含铌金属铁层的缓冷渣上、中、下部,分别采用重力分选法进行分离,下部缓冷渣经溜槽一次粗选,摇床一次精选,一次扫选,上、中部缓冷渣经溜槽一次粗选,摇床一次精选,两次扫选,将富稀土矿相与脉石相分离,得到主要物相为铈钙硅石相的稀土精矿、富铌精矿和尾矿,稀土精矿中RE2O3的质量分数为5.4%,稀土组分回收率为48%,富铌精矿中Nb2O5的质量分数为15.28%;(5)尾矿中的富磷相中P2O5的质量分数为31%,用作磷肥。

实施例3

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将由高炉出渣口流出的含有10.5wt%RE2O3的熔融态含稀土高炉熔渣,倒入预热温度为1200℃的保温渣罐,形成反应熔渣,并加入普通铁精矿,充分混合,同时采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以空气为载气,喷吹预热温度为400℃的焦粉、含碳铅锌渣与含锌浸出大窑渣,保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣的温度为1670℃,按质量比1∶1∶2∶1∶1向反应熔渣中加入从冶炼炉直接获得具有出炉温度的热态普通铁精矿烧结矿、热态普通铁精矿球团矿、金属化率≥70%的热态普通铁精矿金属化球团、热态普通铁精矿直接还原铁和FeO含量≥60%的熔融态普通铁精矿含碳预还原球团混合物,反应熔渣温度降温至1590℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=2.1,按质量比1∶1∶1∶3向反应熔渣中加入酸性金属化球团、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣和镍铁渣的混合物,使碱度降至1.9;并采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,吹入预热温度为500℃的氩气,喷吹时间与流量的关系为40L/(min·kg),使反应熔渣实现充分搅拌;

锌组分、铅组分、铟组分与银组分挥发进入烟尘,将反应后的烟尘进行回收,获得氧化锌与氧化铅,回收率>95%以上,铟组分回收率>90%,银组分回收率>90%;

步骤2,分离回收采用方法C:

(1)将还原后的反应熔渣,自然沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)经测得,熔渣中RE2O3质量分数≤1%,熔渣直接水淬,用作水泥原料或建筑材料;(3)将铁水送往转炉炼钢。

实施例4

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

由高炉出渣口流出的含有3.48wt%Re2O3的熔融态含稀土高炉熔渣,加入可倾倒的熔炼反应渣罐,形成反应熔渣,加入普通铁精矿烧结矿,充分混合,同时,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以富氧空气为载气,以侧吹的方式,喷吹预热温度为500℃的烟煤和脱铝后高炉瓦斯泥,保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣的温度为1510℃;对应(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=2.4,按质量比1∶1∶1∶3∶1向反应熔渣中加入白云石、含锌浸出渣、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣和铅冶炼渣的混合物,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2降至1.8;并对反应熔渣进行电磁搅拌,使反应熔渣实现充分搅拌;

锌组分、铅组分、铟组分与银组分挥发进入烟尘,将反应后的烟尘进行回收,获得氧化锌与氧化铅,回收率>95%以上,铟组分回收率>90%,银组分回收率>90%;

步骤2,分离回收采用方法D:

(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150℃,旋转沉降,将中部和上部的还原后的熔渣空冷,用作水泥原料;(2)将下部的还原后的熔渣,倒入保温地坑中,按照方法A的还原后的熔渣进行处理。

实施例5

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将高炉出渣口中获得含有6.75wt%RE2O3的熔融态含稀土高炉熔渣,倒入直流电弧炉,形成反应熔渣,并加入高炉转型稀土渣和普通铁精矿直接还原铁,充分混合,通过直流电弧炉自身加热至熔融状态,同时,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以顶吹的方式,喷吹预热温度为0℃的高炉煤气,喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg),保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣充分混合;

对应(a):反应熔渣的温度为1270℃,通过直流电弧炉自身加热,使反应混和熔渣温度升至1340℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=2.1,按质量比1∶1向反应熔渣中加入硅石和酸性烧结矿,使反应熔渣中碱度降至1.6;

步骤2,分离回收采用方法二中的方法E,炉外熔渣处理采用方法E-1:

(1)将还原后的反应熔渣,自然沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)测得,熔渣中RE2O3质量分数≤1%,将熔渣水淬,用作水泥原料或建筑材料;(3)将铁水送往转炉炼钢。

实施例6

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将钢渣出渣口流出的含有3.15wt%Nb2O5的熔融态电炉熔融氧化含铌钢渣,倒入交流电弧炉,形成反应熔渣,并加入白云鄂博铁矿直接还原铁,充分混合,通过交流电弧炉自身加热至熔融状态,同时,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以顶吹的方式,喷吹预热温度为300℃焦炉煤气,喷吹时间与流量的关系为50L/(min·kg),保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现自然混合;

对应(a):反应熔渣的温度为1590℃;对应(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.3,按质量比2∶1∶2∶3∶1向反应熔渣中加入石英砂、赤泥、石灰粉、碱性烧结矿和碱性铁精矿的混合物,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2升至0.8;

反应熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应熔渣表面持续喷吹预热温度为100℃富氧空气,富氧空气的氧气体积含量为35%,喷吹时间与流量的关系为55L/(min·kg);

步骤2,分离回收采用方法二中的方法E,炉外熔渣处理采用方法E-2:

(1)将还原后的熔渣,自然沉降渣-金分离,获得含铌铁水与熔渣;(2)将熔渣倒入可倾倒保温渣罐,向保温渣罐内吹入预热温度为1050℃氧气,直至熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;过程中测得,熔渣温度为1410℃,采用耐火喷枪插入熔渣内部,以氧气作为载气,喷入预热温度为1100℃煤粉,获得氧化后熔渣,温度为1460℃;(3)对氧化后熔渣直接空冷,用作矿渣水泥或水泥调整剂;(4)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例7

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将钢渣出渣口流出的含有1.52wt%Nb2O5的熔融态电炉熔融氧化含铌钢渣,倒入可倾倒的转炉,形成反应熔渣,并加入高炉富稀土熔渣充分混合,同时,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以侧吹的方式,喷吹预热温度为1200℃的转炉煤气,喷吹时间与流量的关系为1L/(min·kg),保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣的温度为1280~1290℃,向反应熔渣中加入熔融态的转炉熔融氧化含铌钢渣,使反应熔渣温度升至1320℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.3,按质量比1∶1∶2∶1向反应熔渣中加入白云石粉、生石灰粉、碱性预还原球团和碱性金属化球团的混合物,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2升至0.8;并对反应熔渣进行机械搅拌,使反应熔渣实现充分搅拌;

步骤2,分离回收采用方法二中的方法E,炉外熔渣处理采用方法E-3:

(1)将还原后的熔渣,电磁沉降渣-金分离,获得含铌铁水与熔渣;(2)将熔渣倒入交流电弧炉,与粉煤灰和电炉熔融还原渣混合,形成混合熔渣,向混合熔渣中吹入预热温度为1100℃的氧气,直至混合熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;过程中测得,混合熔渣温度为1440℃,通过交流电弧炉自身加热,使混和熔渣升温至1470℃;(3)对氧化后熔渣水淬,用于生产高附加值的水泥熟料;(4)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例8

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将钢渣出渣口流出的含有2.32wt%Nb2O5的熔融态电炉熔融氧化含铌钢渣,倒入等离子炉,形成反应熔渣,并加入普通铁精矿充分混合,加热至熔融状态,同时,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以侧吹的方式,喷吹预热温度为800℃的发生炉煤气和天然气,喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg),其中,发生炉煤气和天然气体积比为1∶1,保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣的温度为1250℃,采用等离子炉自身加热,使反应熔渣的温度升至1320℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.5,向反应熔渣中加入白云石粉,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2升至0.9;并采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,吹入预热温度为800℃的氩气,喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg),对反应熔渣喷吹氩气的同时进行机械搅拌,使反应熔渣实现充分搅拌;

步骤2,分离回收采用方法二中的方法E,炉外熔渣处理采用方法E-4:

(1)将还原后的熔渣,自然沉降渣-金分离,获得含铌铁水与熔渣;(2)将熔渣浇筑微晶玻璃;(3)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例9

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将钢渣出渣口流出的含有6wt%Nb2O5的熔融态转炉熔融含铌钢渣,倒入感应炉,形成反应熔渣,并加入普通铁精矿烧结矿充分混合,同时采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以侧吹的方式,喷吹预热温度为800℃的转炉煤气,保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣的温度为1450℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.4,按质量比1∶1向反应熔渣中加入生石灰粉和碱性烧结矿,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2升至0.7;并采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,吹入预热温度为600℃的氩气,喷吹时间与流量的关系为80L/(min·kg),对反应熔渣喷吹氩气的同时进行电磁搅拌,使反应熔渣实现充分搅拌;

步骤2,分离回收采用方法二中的方法E,炉外熔渣处理采用方法E-5:

(1)还原后的熔渣,自然沉降渣-金分离,获得含铌铁水与熔渣;(2)将熔渣加入步骤1中的反应熔渣,作为热态冶金熔剂,调整反应熔渣成分,控制反应熔渣温度和粘度;(3)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例10

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将钢渣出渣口流出的含有5.2wt%Nb2O5的熔融态转炉熔融含铌钢渣,倒入反射炉,形成反应熔渣,并加入高炉转型稀土渣和普通铁精矿直接还原铁,充分混合,同时采用耐火喷枪,以侧吹方式吹入预热温度为200℃的空气,喷入焦粉,保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣的温度为1660℃,按质量比1∶1∶2∶3向反应熔渣中加入从冶炼炉直接获得的熔融态镍铁渣、热态普通铁精矿烧结矿、热态铜冶炼渣和热态锌浸出大窑渣,使反应熔渣温度降至1630℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.5,按质量比1∶1向反应熔渣中加入碱性预还原球团和碱性金属化球团,使反应熔渣中碱度CaO/SiO2升至0.9;并对反应熔渣进行电磁搅拌,实现充分搅拌;

反应熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应熔渣表面持续喷吹预热温度为120℃的富氧空气,富氧空气的氧气体积含量为34%,喷吹时间与流量的关系为25L/(min·kg);

锌组分、铅组分、铟组分与银组分挥发进入烟尘,将反应后的烟尘进行回收,获得氧化锌与氧化铅,回收率>95%以上,铟组分回收率>90%,银组分回收率>90%;

步骤2,分离回收采用方法二中的方法E,炉外熔渣处理采用方法E-6:

(1)还原后的熔渣,旋转沉降渣-金分离,获得含铌铁水与熔渣,将含铌铁水送往转炉提铌炼钢;(2)将熔渣倒入可倾倒的保温渣罐,作为反应熔渣,实时监测保温装置内反应熔渣,通过调控保证上述(a)和(b)两参数,调控方法同上述步骤1,获得二次还原后的熔渣;(3)将二次还原后的熔渣,自然沉降渣-金分离,获得含铌铁水与二次熔渣;(4)当二次熔渣中RE2O3质量分数≤1%时,直接将二次熔渣水淬,用作水泥原料或建筑材料;(5)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例11

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将钢渣出渣口流出的熔融态电炉熔融氧化含铌钢渣,倒入可倾倒的熔炼反应渣罐,形成反应熔渣,并加入白云鄂博铁矿直接还原铁,充分混合,喷入预热温度为600℃的无烟煤,加热至熔融状态,同时,采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以顶吹的方式,喷吹预热温度为300℃的焦炉煤气,喷吹时间与流量的关系为50L/(min·kg),保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)和(b)两个参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣的温度为1590℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.8;并对反应熔渣进行机械搅拌,使反应熔渣实现充分搅拌;

步骤2,分离回收采用方法F-1:

(1)将还原后的熔渣,旋转沉降渣-金分离,获得含铌铁水与熔渣;(2)向熔渣中吹入预热温度为1050℃的氧气,直至熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;过程中测得,熔渣温度为1410℃,采用耐火喷枪插入熔渣内部,以氧气作为载气,喷入预热温度为1050℃的煤粉,获得氧化后熔渣,温度为1460℃;(3)对氧化后熔渣直接空冷,用作矿渣水泥或水泥调整剂;(4)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例12

一种含稀土或铌熔渣冶金熔融还原生产的方法,包括以下步骤:

步骤1,熔渣冶金熔融还原:

将钢渣出渣口流出的熔融态电炉熔融氧化含铌钢渣,倒入可倾倒的转炉,形成反应熔渣,并加入高炉富稀土渣,充分混合,并喷吹预热温度为1000℃的粉煤,加热至熔融状态,同时采用耐火喷枪插入反应熔渣内部,以侧吹方式喷吹预热温度为1100℃转炉煤气,喷吹时间与流量关系为10L/(min·kg),保持熔融状态,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证(a)(b)两参数,获得还原后的熔渣;(a)反应熔渣温度1300~1650℃范围内;(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;并使反应熔渣实现充分搅拌;

对应(a):反应熔渣温度为1310~1320℃;(b):反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值=0.7;并对反应熔渣进行机械搅拌,使反应熔渣实现充分搅拌;

步骤2,分离回收采用方法F-2:

(1)将还原后的熔渣,自然沉降渣-金分离,获得含铌铁水与熔渣;(2)向熔渣中加入粉煤灰合电炉熔融还原渣,形成混合熔渣,向混合熔渣中吹入预热温度为1100℃的氧气,直至混合熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后熔渣;(3)对氧化后熔渣水淬,用于生产高附加值的水泥熟料;(4)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

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