一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法与流程

文档序号:12413339阅读:264来源:国知局

本发明属于非高炉炼铁及资源综合利用领域,具体涉及一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法。



背景技术:

近几年我国钢铁工业发展迅速,2015年生铁产量超过7亿吨,粗钢产量超过9亿吨。炼铁、炼钢产生了大量高炉渣、钢渣等钢铁冶金渣以及烟尘,截至2015年,高炉渣、钢渣、铁合金渣及烟尘总量已经超过4亿吨。

高炉渣是高炉还原过程中产生的,是冶金中间产品,不仅含有还原性物质,如焦炭、煤粉、碳素、碳粉等,而且含有较高含量CaO、MgO、SiO2等冶金熔剂及含铁组分,我国每年排放3亿吨以上高炉渣,每年带走大量的CaO、MgO、SiO2、焦炭、煤粉、碳素、碳粉、铁组分等有价组分,因此,高炉渣是一种重要的二次资源。由高炉放出的高炉熔渣温度在1300℃~1600℃,每年排放大量的物理热,因此,高炉熔渣也是重要的物理热资源。

钢渣产生于炼钢过程,是冶金中间产品,其金属铁含量为10%以上,铁氧化物含量为25%以上,并含有一定的自由氧化钙与五氧化二磷。我国每年排放1.5亿吨以上,每年带走1500万吨以上的金属铁,3000万吨以上的铁氧化物,还带走大量自由氧化钙、五氧化二磷、二氧化硅等有价组分,因此,钢渣是一种重要的二次资源。炼钢过程放出的熔融钢渣温度高于1550℃,每年排放大量的物理热,因此,熔融钢渣也是重要的物理热资源。

高炉熔渣和熔融钢渣,蕴含着丰富的热能资源,含有大量的热态冶金熔剂,而且含有较高含量的铁、磷、钙等多种有价元素,是重要的二次资源。液态熔融高炉熔渣与熔融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。同时,钢渣的化学组成、矿物组成与水泥熟料极其相近,高炉熔渣也含有与水泥熟料相近的化学组成。每年我国水泥熟料产量超过12亿吨,需要大量的矿物资源与物理热资源,成本在2000亿以上。高炉熔渣和熔融钢渣不是废弃物,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,本发明提供一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,提供了一种熔渣冶金的方法。该方法以混合熔渣作为熔渣体系,通过渣浴,实现熔渣冶金熔融还原,是一种由混合熔渣熔融还原回收生铁或钢、富磷相,并实现了熔渣调质处理的方法。该方法反应时间短、金属回收率高、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、冶金资源与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。

本发明的混合熔渣冶金熔融还原回收的方法,充分利用钢铁生产中间产物-高炉熔渣与熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂,以及高炉熔渣与熔融钢渣的高化学活性,通过高炉熔渣和熔融钢渣的混合,热态熔剂熔融反应,喷吹还原性物质及搅拌,渣浴还原,实现了混合熔渣冶金,熔融还原炼铁,使混合熔渣中的铁以铁水、生铁、钢形式回收,并实现了富磷相回收与混合熔渣调质,得到的熔渣可直接用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂、水泥熟料,或添加其他组分生产高附加值的水泥熟料。

本发明的一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将熔融态高炉熔渣和熔融态钢渣,加入保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在设定范围内;

(b)反应混合熔渣实现充分混合;

(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):

设定温度范围为1300~1650℃;

当反应装置采用保温装置时,反应混合熔渣的温度范围设定为1300~1580℃;

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

控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法为:

当反应混合熔渣的温度<设定温度范围下限时,通过反应装置自身的加热功能,或向反应混合熔渣中加入燃料和/或熔融钢渣,进行热量补偿,使反应混合熔渣的温度达到设定温度范围内;

当反应混合熔渣的温度>设定温度范围上限时,向反应混合熔渣中加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种,进行降温,使反应混合熔渣的温度达到设定温度范围内;

对应(b):

反应混合熔渣充分混合的混合方式为自然混合或搅拌中的一种;所述的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、中性气体搅拌与电磁搅拌相结合或中性气体搅拌与机械搅拌相结合。

对应(c):

当FeO的质量浓度>1.0%时,向反应混合熔渣中,通入还原性气体或加入还原剂,使反应混合熔渣满足参数(c);

判断步骤1结束的条件为:

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

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,进行如下步骤:

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

(3)分离出金属铁后,得到尾矿;

(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。

方法二:当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时,进行如下步骤:

方法I:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向还原后的熔渣中吹入预热的氧化性气体,当氧化铁含量≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后的熔渣,其中,氧化性气体的预热温度为0~1200℃;

其中,整个过程中,要保证熔渣温度≥1450℃,采用的控制方法为:

当温度<1450℃,喷入预热燃料,燃烧放热、补充热量,或装置自身加热,使熔渣温度在≥1450℃;

(2)氧化后的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;

(3)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢;

方法II:熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)向还原后的熔渣中加入熔融转炉钢渣、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,充分混合,获得熔渣混合物料;

(2)向熔渣混合物料中吹入预热的氧化性气体,当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后的熔渣混合物料,其中,氧化性气体的预热温度为0~1200℃;

其中,整个过程中,要保证熔渣混合物料温度≥1450℃,采用的控制方法为:

当温度<1450℃,喷入预热燃料,燃烧放热,补充热量,或装置自身加热,使熔渣混合物料温度在≥1450℃;

(3)氧化后的熔渣混合物料,进行空冷或水淬,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;

方法三:当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,冷却沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;

(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;

(3)铁水,送往转炉炼钢;

其中,熔渣进行炉外熔渣处理,采用方法A、方法B、方法C、方法D、方法E、方法F或方法G中的一种:

方法A:熔渣空冷或水淬

熔渣直接空冷或水淬,用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂或水泥熟料;

方法B:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)还原后的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,向熔渣中吹入预热的氧化性气体,当熔渣氧化铁含量≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后的熔渣,其中,氧化性气体的预热温度为0~1200℃;

其中,整个过程中,要保证熔渣温度≥1450℃,采用的控制方法为:

当温度<1450℃,喷入预热燃料,燃烧放热、补充热量,或装置自身加热,使熔渣温度在≥1450℃;

(2)氧化后的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C:熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)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,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,充分混合,获得熔渣混合物料;

(2)向熔渣混合物料中吹入预热的氧化性气体,当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt%,完成喷吹,获得氧化后的熔渣混合物料,其中,氧化性气体的预热温度为0~1200℃;

其中,整个过程中,要保证熔渣混合物料温度≥1450℃,采用的控制方法为:

当温度<1450℃,喷入预热燃料,燃烧放热,补充热量,或装置自身加热,使熔渣混合物料温度在≥1450℃;

(3)氧化后的熔渣混合物料,进行空冷或水淬,制得高附加值的水泥熟料;

方法D:熔渣浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉;

方法E:部分或全部熔渣返回到反应混合熔渣

部分或全部熔渣返回到步骤1的反应混合熔渣,作为热态冶金熔剂,调整反应混合熔渣成分,控制反应混合熔渣温度。

方法F:熔渣分却分离

熔渣倒入保温装置中,作为反应混合熔渣,分离回收采用步骤2方法一,进行处理。

方法G:熔渣再熔融还原

熔渣倒入保温装置中,作为反应混合熔渣,实时监测保温装置内的反应混合熔渣,通过调控同时保证上述的(a)、(b)和(c)三个参数,调控方法同上述步骤1中的调控方法;

分离回收采用步骤2方法一或方法三中的方法A、方法D或方法E中的一种,进行处理。

所述的熔融态高炉熔渣由出渣口获得,或将高炉渣加热至熔融状态。

所述的熔融态钢渣由出渣口获得,或将钢渣加热至熔融状态。

所述的钢渣为转炉炼钢钢渣或电炉炼钢钢渣中的一种或两种。

所述的保温装置为可倾倒的保温装置或不可倾倒的保温装置;可倾倒的保温装置为保温渣罐,其升高温度方法为加入燃料;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的固定式熔炼反应装置;所述的可倾倒的熔炼反应装置为转炉、感应炉或可倾倒的熔炼反应渣罐中的一种;所述的底部带有渣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、矿热炉、鼓风炉或反射炉中的一种。

所述的控制混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,向混合熔渣中加入燃料和熔融钢渣时,燃料和熔融钢渣为任意比。

所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,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.%。

所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,向反应混合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,插入方式为底吹、侧吹或顶吹中的一种或几种。

所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,燃料为煤粉。

所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,所述的冶金熔剂为含CaO或SiO2的矿物,具体为石英砂、赤泥、白云石或石灰石的一种或几种;

所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,所述常温或从冶炼炉直接获得具有出炉温度的含铁物料为普通铁精矿、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、普通铁精矿直接还原铁、普通铁精矿含碳预还原球团、普通钢渣、铁水预脱硫渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、电炉烟尘、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、铜冶炼渣、硫酸烧渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、含高铁铝土矿物料、含钒钛物料、含铌稀土物料、镍冶炼渣或铅冶炼渣中的一种或几种;所述的出炉温度为600~1550℃;

所述的普通铁精矿金属化球团的中金属化率≥70%,普通铁精矿含碳预还原球团的中FeO的含量≥60%。

所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,所述的含铁物料是粉状物料或球状物料,其中,粉状物料的粒度≤150μm;粉状物料以喷吹的方式加入反应混合熔渣,载入气体为空气、氮气、氩气、氮气-氩气混合气、氩气-氧气、氮气-氧气混合气、空气-氩气混合气或空气-氮气混合气;所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入熔渣内部吹入粉状物料。

所述的含钒钛物料为含钛高炉渣、含钒钛钢渣、提钒尾渣、选钛尾矿、低品位钒钛磁铁矿、钒钛磁铁精矿、钒钛磁铁精矿金属化球团、钒钛磁铁精矿含碳预还原球团、直接还原钛、钒钛磁铁精矿烧结矿、钒钛磁铁精矿球团矿中的一种或几种;

所述的含铌稀土物料为含稀土高炉渣、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;

在本体系中,加入含钒钛物料和/或含铌稀土物料的目的在于,1.保护反应装置的含碳保温脱模耐火材料;2.可以实现还原炼铁。

所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中,向反应混合熔渣中加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种时,几种物料的质量比为任意比。

所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,所述的加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种,目的在于:

一、避免温度过高,保护熔炼反应设备,抑制高炉熔渣中生铁、熔融钢渣中粒铁及被还原金属铁的氧化,提高金属铁的回收率;

二、规模处理含铁物料,提高金属铁的生产率。

所述的控制充分混合的方法中,所述的中性气体为惰性气体或N2中的一种或几种;中性气体的预热温度为0~1200℃,中性气体的喷吹时间与流量的关系为1~90L/(min·kg),中性气体的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入,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。

所述的还原性气体为高炉煤气、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,还原性气体的温度为0~1200℃,喷吹时间与流量的关系为1~90L/(min·kg),还原性气体的吹入方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入;所述的还原性气体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。

当还原性气体为混合气体时,混合比例为任意比。

所述的还原剂是煤粉、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。

所述的还原剂采用喷吹的方式加入反应混合熔渣内部,载入气体为空气、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;所述的喷吹方式采用喷枪以喷吹的方式喷入熔渣内部,采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种。

在加入还原剂、燃料的同时向体系喷入氧化性气体,目的在于将还原性物质及燃料氧化,使C氧化为CO,进一步提高反应速度,同时提高熔渣温度;

所述的混合熔融冶金熔融还原回收的方法中,反应混合熔渣熔融还原过程中,对反应混合熔渣表面持续喷吹富氧空气;其中,采用耐火喷枪进行喷吹,富氧空气的氧气体积含量为25~35%;富氧空气的温度为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:熔渣内部的C反应,生成CO,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,提高反应混合熔渣温度,使反应混合熔渣进行充分熔融还原反应;

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。

本发明的混合熔渣冶金熔融还原回收的方法,方法一对应的Fe的回收率为92~96%;方法二中,采用方法I或方法II对还原后的熔渣进行处理时,对应的Fe的回收率均为85~90%;方法三,采用方法A、方法B、方法C、方法D或方法E进行炉外熔渣处理时,对应的Fe的回收率均为90~95%;方法三,采用方法F进行炉外熔渣处理时,对应的Fe的回收率为96~98%。

所述步骤2中,所述的湿法冶金是稀酸浸出法,其中,稀酸浸出法是无机酸浸或有机酸浸中的一种;所述的无机酸选用硫酸、盐酸或磷酸的一种或几种;有机酸选用草酸、乙酸或柠檬酸的一种或几种。

所述混合熔渣冶金熔融还原回收的方法中,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;氧化性气体的预热温度为0~1200℃,所述的氧化性气体插入熔渣内部吹入,插入方式为底吹、侧吹或顶吹中的一种或几种;

所述混合熔渣冶金熔融还原回收的方法中,所述的燃料是煤粉,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.%;加入燃料的同时,通入氧化性气体,燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入熔渣内部,插入方式为底吹、侧吹或顶吹中的一种或几种。

所述步骤1中,所述的喷吹还原性物质或搅拌,目的在于保证熔渣中铁氧化物被充分还原为金属铁Fe,保证熔渣中金属铁颗粒不被氧化。熔融钢渣中夹杂的粒铁及被还原的金属铁水实现聚集、长大与沉降。

所述的步骤2中,所述的冷却为自然冷却或旋转冷却。

所述的步骤2中,所述的沉降为自然沉降、旋转沉降或电磁沉降中的一种。

所述步骤2,所述的旋转冷却,旋转沉降将装有还原后的熔渣的保温装置或反应装置置于旋转平台上,旋转平台的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;将装有还原后的熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转,目的是加速金属铁聚集、长大与沉降,促进硅钙组分、富磷相的富集与长大,缩短沉降时间,改善沉降效果,提高生产效率,实现熔渣调质处理;

所述步骤2,冷却过程中,还原后的混合熔渣中硅与钙组分继续迁移、富集于富硅钙相,并实现长大,金属铁水继续聚集、长大与沉降,并实现长大与沉降,磷组分继续迁移、富集于Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相,分布于富硅钙相与其它矿物相的两相之间的相界面,有利于富硅钙相的矿物解离,利于选矿分离,还原后的混合熔渣中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,实现熔渣调质。

本发明的一种混合熔渣熔渣冶金熔融还原回收的方法,与现有技术相比,本发明的特点及有益效果是:

(1)本发明充分利用钢铁生产中间产物-高炉熔渣与熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂,以及高炉熔渣与熔融钢渣的高化学活性,通过高炉熔渣和熔融钢渣的混合,热态熔剂反应,喷吹还原性物质及搅拌,渣浴熔融还原,实现了混合熔渣冶金,熔融还原炼铁,使混合熔渣中的铁以铁水、生铁、钢形式回收;熔渣处理、冷却与分离,渣中剩余粒铁及继续被还原的金属铁聚集、长大与沉降,熔渣中磷组分硅钙组分分别迁移、富集于富磷相、富硅钙相,并实现聚集、长大与沉降,实现回收金属铁或钢、富磷相与熔渣调质和高效分离回收;得到的熔渣可直接用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂、水泥熟料,或添加其他组分生产高附加值的水泥熟料,而且可以处理热态固态物料,同时实现熔渣调质处理,应用范围更广,达到二次资源高效综合利用的目的。该方法反应时间短、高效节约能源、金属回收率高、生产成本低、原料适应性强、处理量大、环境友好、经济收益高、可有效解决冶金资源与热能高效回收,实现了绿色冶金与节能减排,实现了冶金资源与热资源的高效利用;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;

(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)加入冶金炉出炉的热态含铁物料,不仅可以有效节约能源,降低成本,而且充分利用热资源,提高热态含铁物料的处理量,提高了反应速度和生产率,降低生产成本,实现节能减排,实现绿色冶金;

(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,有效降低燃料消耗,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)熔渣冷却后,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金属铁层,分离出剩余金属铁,实现了高炉熔渣中熔融钢渣中粒铁及铁氧化物中铁的高效回收,金属铁回收率高;

(9)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;

(10)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;熔渣中加入含钛物料,增加水泥的强度,可制备高标号水泥;

(11)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。

(12)该方法可以连续或间断进行,满足了工业生产的实际需要。

(13)通过两种熔渣混合,热态熔剂反应,并喷吹还原性气体或还原剂,通过渣浴,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,得到铁水与熔渣;熔渣处理,渣中剩余粒铁及继续被还原的金属铁聚集、长大与沉降,;

(14)冷却过程中,熔渣中铁组分继续迁移,富集于金属铁,磷组分继续迁移富集于富磷相,并实现聚集、长大,混合熔渣中硅与钙组分继续迁移、富集于富硅钙相,实现长大;混合熔渣中磷组分继续迁移、富集于Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相,分布于富硅钙与其它矿物相的两相之间的相界面,利于选矿分离。装有混合熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转,加速金属铁、富磷相的聚集、长大与沉降,缩短沉降时间,改善沉降效果,提高生产效率;

(15)采用人工分拣、磁选结合的方法,分离沉降在底部的金属铁、富磷相,实现混合熔渣中铁组分、硅钙组分、磷组分的高效回收;由于后续的分离过程采用物理选矿(磁选),使得整个混合熔渣工艺具有流程短、操作简单、铁、硅、磷、钙回收率高、无废水产生,具有高效、清洁、环保的特点;

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

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

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将由出渣口获得熔融态高炉熔渣和加热至熔融态电炉炼钢钢渣,按质量比,熔融态高炉熔渣∶电炉炼钢钢渣=(200∶300)kg配料,加入预热温度为1200℃的保温地坑中,混合形成反应混合熔渣,熔渣混合过程中,熔渣中铁氧化物发生熔融还原反应,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度为1300~1580℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):混合后反应混合熔渣的温度为1544℃,在设定范围内;

对应(b):装置加入搅拌桨,采用机械搅拌,搅拌速率为300r/min,使反应混合熔渣充分的混合;

对应(c):FeO的质量浓度为1.8%,向反应混合熔渣中,采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以底吹的方式吹入预热温度为300℃的转炉煤气2min,喷吹时间与流量的关系为60L/(min·kg),FeO的质量浓度为1.0%,满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为0℃的富氧空气;富氧空气的氧气体积含量为35%;喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

步骤2,分离回收:

采用方法一:进行如下步骤:

(1)冷却:将还原后的熔渣,自然冷却至室温,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)分离:人工取出铁坨;将剩余缓冷渣中含金属铁层,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96%;

(3)分离出金属铁后,得到尾矿;

(4)尾矿的回收利用:作为水泥原料。

实施例2

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将从出渣口得到熔融态高炉熔渣和将从出渣口得到的熔融态转炉炼钢钢渣,按质量比,熔融态高炉熔渣∶转炉炼钢钢渣=(50∶300)kg配料,加入转炉,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣的温度为1655℃,超出设定温度范围,向装置中加入常温金属化率≥70%的普通铁精矿金属化球团、常温FeO的含量≥60%的普通铁精矿含碳预还原球团和含高铁铝土矿物料,三种物料的质量比为2∶1∶1,反应混合熔渣的温度为1470℃,在设定范围内;

对应(b):采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以侧吹的方式吹入Ar气,Ar气的预热温度为0℃,喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg),使反应混合熔渣充分的混合;

对应(c):FeO的质量浓度为1.6%,用空气载入,向反应混合熔渣中,喷入含碳高炉粉尘、锌浸出大窑渣、含锌浸出渣和焦粉,四者的对应质量比例为1∶1∶1∶1,使反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为1200℃的富氧空气;富氧空气的氧气体积含量为25%;喷吹时间与流量的关系为60L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

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:

采用方法三,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,自然沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;(3)铁水,送往转炉炼钢;此时,Fe的回收率为95%;

熔渣,进行炉外熔渣处理,采用方法A:熔渣空冷或水淬;

熔渣直接水淬,用作水泥调整剂。

实施例3

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将由出渣口获得的熔融态高炉熔渣和加热至熔融态的转炉炼钢钢渣,按质量比,熔融态高炉熔渣∶转炉炼钢钢渣=(20∶400)kg配料,加入鼓风炉中,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣的温度为1660℃,超出设定温度范围,向装置中加入从冶炼炉直接获得的铜冶炼熔渣、铅冶炼熔渣、热态金属化率≥70%的普通铁精矿金属化球团和热态FeO的含量≥60%的普通铁精矿含碳预还原球团,四者的质量比为4∶3∶2∶1,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行电磁搅拌,使反应混合熔渣充分的混合;

对应(c):当FeO的质量浓度为1.9%时,采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以底吹的方式吹入天然气,天然气的温度为0℃,喷吹时间与流量的关系为1L/(min·kg),使反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为900℃的富氧空气;富氧空气的氧气体积含量为25%;喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

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:

采用方法三,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,自然冷却沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;(3)铁水,送往转炉炼钢;此时,Fe的回收率为93%;

熔渣,进行炉外熔渣处理,采用方法B:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)还原后的熔渣倒入可倾倒的保温渣罐中,通过耐火喷枪向熔渣内部,以顶吹的方式吹入预热温度为1000℃的氧气-氮气混合气,氧气-氮气混合气中,氧气与氮气的体积比为3∶1;氧气-氮气混合气的流量为60L/(min·kg),此时,熔渣温度为1470℃,喷吹结束后,熔渣内Fe2O3为3.12wt%;完成喷吹,获得氧化后的熔渣;

(2)氧化后的熔渣直接空冷,用作水泥生产中的添加剂。

实施例4

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将加热至熔融态的高炉熔渣和加热至熔融态的转炉炼钢钢渣,按质量比,高炉熔渣∶转炉炼钢钢渣=(500∶560)kg配料,加入等离子炉中,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣的温度为1290℃,低于设定温度范围,装置自身加热,使反应混合熔渣的温度为1350℃,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行搅拌,搅拌方式为N2搅拌与电磁搅拌相结合;N2的预热温度为30℃,喷吹时间与流量的关系为80L/(min·kg),喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部以底吹的方式吹入;

对应(c):FeO的质量浓度为1.6%,采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以底吹的方式吹入焦炉煤气,焦炉煤气的预热温度为500℃,喷吹时间与流量的关系为10L/(min·kg),使反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为200℃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20L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

步骤2,分离回收:

采用方法三,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,电磁冷却沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;(3)铁水,送往转炉炼钢;其中,Fe的回收率为92%;

熔渣进行炉外熔渣处理,采用方法C:熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)熔渣倒入可倾倒的熔炼反应渣罐中,此时,熔渣温度为1490℃,加入熔融转炉钢渣、电炉熔融氧化钢渣、粉煤灰、铝土矿,充分混合,此时,物料温度为1350℃,喷入预热温度为30℃的燃料-煤粉后,温度为1450℃,获得熔渣混合物料;

(2)向熔渣混合物料中吹入预热温度为600℃氧气-氩气混合气体,氧气与氩气的混合体积比为3∶1,喷吹时间为5min,喷吹流量为60L/(min·kg),当熔渣混合物料氧化铁含量为4wt%,完成熔渣混合物料的氧化,获得氧化后的熔渣混合物料;

(3)氧化后的熔渣混合物料,进行空冷,制得高附加值的水泥熟料。

实施例5

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将加热至熔融态的高炉熔渣和加热至熔融态的转炉炼钢钢渣,按质量比,高炉熔渣∶转炉炼钢钢渣=(400∶350)kg配料,加入熔炼反应渣罐中,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,调控同时保证(a)、(b)和(c):

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣的温度为1450℃,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行搅拌,搅拌方式为Ar搅拌与机械搅拌相结合;Ar的预热温度为100℃,喷吹时间与流量的关系为20L/(min·kg),喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部以侧吹的方式吹入;机械搅拌的搅拌速率为200r/min;

对应(c):FeO的质量浓度为1.7%,采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以侧吹的方式吹入高炉煤气,高炉煤气的预热温度为1000℃,喷吹时间与流量的关系为10L/(min·kg),使反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为200℃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30L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

步骤2,分离回收:

采用方法三,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,旋转冷却沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;(3)铁水,送往转炉炼钢;其中,Fe的回收率为94%;

熔渣,进行炉外熔渣处理,采用方法D:熔渣浇筑微晶玻璃;

实施例6

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将加热至熔融态的高炉熔渣和加热至熔融态的转炉炼钢钢渣,按质量比,高炉熔渣∶转炉炼钢钢渣=(560∶600)kg配料,加入熔炼反应渣罐中,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣温度为1320℃,低于设定温度,向装置中,加入燃料,燃料的温度为50℃,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1wt.%;同时,用耐火喷枪插入反应熔渣内部以侧吹方式,通入氧气,氧气的预热温度为50℃;喷吹完成后,测定反应混合熔渣的温度为1550℃,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行搅拌,搅拌方式为电磁搅拌;使反应混合熔渣充分混合;

对应(c):FeO的质量浓度为1.0%,满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为200℃富氧空气;富氧空气的氧气体积含量为25%;喷吹时间与流量的关系为60L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

步骤2,分离回收:

采用方法三,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,旋转沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;(3)铁水,送往转炉炼钢;其中,Fe的回收率为90%;

熔渣,进行炉外熔渣处理,采用方法E:部分或全部熔渣返回到反应混合熔渣

全部熔渣返回到步骤1的反应混合熔渣,作为热态冶金熔剂,调整反应混合熔渣成分,控制反应混合熔渣温度,控制的温度范围为1350~1580℃。

实施例7

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将加热至熔融态的高炉熔渣和加热至熔融态的电炉炼钢氧化钢渣,按质量比,高炉熔渣∶电炉炼钢氧化钢渣=(200∶250)kg,加入转炉中形成反应混合熔渣,熔渣混合过程中,熔渣中铁氧化物发生熔融还原反应,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):混合后熔渣的温度为1651℃,超出反应混合熔渣的设定温度;加入热态普通铁精矿球团矿和常温普通铁精矿烧结矿,并采用耐火喷枪以底吹的喷吹的方式,加入平均粒度为150μm的高炉瓦斯灰、电炉烟尘粉状物料和钒钛磁铁精矿金属化球团,四种物料的质量比为1∶1∶1∶0.1,载入气体空气-氮气混合气,反应混合熔渣温度为1520℃;

对应(b):对反应混合熔渣进行搅拌,搅拌方式为机械搅拌,搅拌速率为100r/min,使反应混合熔渣充分混合;

对应(c):FeO的质量浓度为2.0%,向反应混合熔渣内部,加入含碳铅锌渣和脱铝后高炉瓦斯泥,两种物料的质量比为1∶1,载入气体为氧气,使反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为300℃的富氧空气;富氧空气的氧气体积含量为35%;喷吹时间与流量的关系为30L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

锌组分、铅组分挥发进入烟尘,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。

步骤2,分离回收:

采用方法三,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,自然沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;(3)铁水,送往转炉炼钢;

其中,熔渣进行炉外熔渣处理,采用方法F:

分离回收采用方法一,进行处理:

(1)冷却:将熔渣,旋转冷却至室温,获得缓冷渣。金属铁沉降到反应装置的底部,形成铁坨;

(2)分离:人工取出铁坨,将剩余缓冷渣中含金属铁层,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97%;

(3)分离出金属铁后,得到尾矿;

(4)尾矿的回收利用为:采用湿法冶金法将尾矿中含磷组分分离出来,富磷相中P2O5含量为23%,采用2wt%磷酸,其中,重选富磷相和磷酸的固液比为1∶2(g∶L),将P2O5分离出来,P2O5回收率为65%。

实施例8

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将加热至熔融态的高炉熔渣和加热至熔融态的电炉炼钢氧化钢渣,按质量比,高炉熔渣∶电炉炼钢氧化钢渣=(200∶250)kg,加入交流电弧炉中,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,调控同时保证(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣温度为1210℃,电弧炉自身加热,温度至1550℃,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行电磁搅拌,使反应混合熔渣充分混合;

对应(c):FeO的质量浓度为1.9%,采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以底吹的方式吹入装置回收的尾气-CO,CO的预热温度为1200℃,喷吹时间与流量为10L/(min·kg),使反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为800℃的富氧空气;富氧空气的氧气体积含量为25%;喷吹时间与流量的关系为15L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

步骤2,分离回收:

采用方法三,进行如下步骤:

(1)还原后的熔渣,自然沉降,渣-金分离,获得铁水与熔渣;(2)熔渣,进行炉外熔渣处理;(3)铁水,送往转炉炼钢;

其中,熔渣进行炉外熔渣处理,采用方法G:熔渣再熔融还原

熔渣倒入保温渣罐中,实时监测熔渣,通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数,得到二次还原后的熔渣:

(a)熔渣的温度在1300~1580℃;(b)熔渣实现充分混合;(c)熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;

调控方法如下:

对应(a):熔渣的温度为1300℃,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行搅拌,搅拌方式为机械搅拌,搅拌速率为200r/min,使反应混合熔渣充分混合;

对应(c):FeO的质量浓度为0.9,反应混合熔渣满足参数(c);

分离回收采用方法三中的方法A:还原后的熔渣空冷或水淬进行处理:

还原后的熔渣直接空冷,用作水泥生产中的添加剂。

实施例9

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将由出渣口获得的熔融态高炉熔渣和加热至熔融态的转炉炼钢钢渣,按质量比,熔融态高炉熔渣∶转炉炼钢钢渣=(500∶400)kg配料,加入鼓风炉中,混合形成反应混合熔渣,实时监测同时保证(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣的温度为1657℃,超出设定温度范围,向装置中加入从冶炼炉直接获得的热态普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿直接还原铁、常温镍铁渣和白云鄂博铁矿铁精矿含碳预还原球团,四种物料的对应质量比例为5∶3∶2∶0.2,测定反应混合熔渣的温度为1420℃,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行电磁搅拌,使反应混合熔渣充分的混合;

对应(c):当FeO的质量浓度为1.9%时,采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以顶吹的方式吹入天然气,天然气的温度为0℃,喷吹时间与流量的关系为1L/(min·kg),使反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为800℃的富氧空气;富氧空气的氧气体积含量为25%;喷吹时间与流量的关系为60L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

步骤2,分离回收:

采用方法二,进行如下步骤:

方法I:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向还原后的熔渣中,通过耐火喷枪向熔渣内部,以顶吹方式吹入预热温度为1000℃的氧气,氧气的流量为流量为60L/(min·kg),此时,熔渣温度为1450℃,喷吹结束后,熔渣内Fe2O3为3.46wt%,完成喷吹,获得氧化后的熔渣;

(2)氧化后的熔渣直接空冷用作水泥调整剂;

(3)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢,Fe的回收率为90%。

实施例10

一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法,按照以下步骤进行:

步骤1,混合熔渣冶金熔融还原

将加热至熔融态的高炉熔渣和加热至熔融态的转炉炼钢钢渣,按质量比,高炉熔渣∶转炉炼钢钢渣=(400∶360)kg配料,加入等离子炉中,混合形成反应混合熔渣,实时监测反应混合熔渣,通过调控同时保证(a)、(b)和(c)三个参数:

(a)反应混合熔渣的温度在1350~1650℃;(b)反应混合熔渣实现充分混合;(c)反应混合熔渣中,FeO的质量浓度≤1.0%;调控方法如下:

对应(a):反应混合熔渣的温度为1280℃,低于设定温度范围,装置自身加热,使反应混合熔渣的温度为1350℃,在设定范围内;

对应(b):对反应混合熔渣进行搅拌,搅拌方式为N2搅拌与电磁搅拌相结合;N2的预热温度为50℃,喷吹时间与流量的关系为40L/(min·kg),喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以顶吹的方式吹入;

对应(c):FeO的质量浓度为1.6%,采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部,以底吹方式吹入温度为500℃的焦炉煤气,喷吹时间与流量关系为10L/(min·kg),反应混合熔渣满足参数(c);

反应混合熔渣熔融还原过程中,采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为200℃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20L/(min·kg);

反应混合熔渣中,当FeO的质量浓度≤1.0%时,停止步骤1操作,获得还原后的熔渣。

步骤2,分离回收:

采用方法二,进行如下步骤:

方法II:熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)向还原后的熔渣中加入电炉熔融还原钢渣、石灰、碱性铁贫矿、高炉熔渣,充分混合,此时,物料温度为1380℃,通过等离子炉自身加热,物料温度为1490℃,获得熔渣混合物料;

(2)向熔渣混合物料中吹入预热温度为800℃氧气-氮气混合气体,氧气与氮气的混合体积比为5∶1,喷吹时间为6min,喷吹流量为40L/(min·kg),当熔渣混合物料氧化铁含量为5.12wt%,完成熔渣混合物料的氧化,获得氧化后的熔渣混合物料;

(3)氧化后的熔渣混合物料,进行空冷或水淬,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。

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