处理冶金渣的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种处理冶金渣的系统，包括：第一混合装置、第一成型装置、氧化焙烧装置、破碎装置、第二混合装置、第二成型装置、还原焙烧装置和磨矿磁选装置，第一成型装置与第一混合料出口相连；氧化焙烧装置具有第一物料球团入口、第一烟气出口和氧化焙烧产物出口，第一物料球团入口与第一物料球团出口相连；破碎装置与第一氧化焙烧产物出口相连；第二混合装置与破碎装置相连；第二成型装置与第二混合料出口相连；还原焙烧装置具有第二物料球团入口、第二烟气出口、还原焙烧产物出口，第二物料球团入口与第二成型装置相连；磨矿磁选装置与还原焙烧产物出口相连。采用该系统解决了冶金渣中铁橄榄石难还原的问题，有利于得到优质的低硫金属铁粉。
【专利说明】
处理冶金渣的系统
技术领域
[0001]本实用新型属于冶金行业技术领域，特别涉及一种处理冶金渣的系统。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，随着社会和经济的发展，有色金属产量和消费量也在日益增加。伴随着有色金属产品的冶炼过程，大量的冶炼渣和尾矿也被排放出来。这些冶炼渣大多是通过火法冶炼得到的高温熔融态渣，有些为了回收其中的有价元素，会将冶炼渣水淬降至室温后破碎使用化学药剂进行浮选，最终得到冶炼炉渣选矿尾渣。这些冶炼渣及选矿尾渣中一般还含有35?55wt%的铁，主要以铁橄榄石相存在。由于冶炼渣及尾渣的利用难度较大，大量以堆存形式存在，不仅占用土地，其中的重金属离子还会渗入土壤中污染环境;另一方面，对资源也造成了巨大的浪费。在各种矿产资源日益减少的现代社会中，如何实现对资源的有效回收利用成为研究的重点。
[0003]有色冶金渣中铁的主要物相是铁橄榄石(Fe2S14),难以还原。通过分析还原热力学可知，冶金渣的还原温度比普通铁矿还原温度要高，对还原气氛的要求更高。除此以外，铁橄榄石的熔点低导致冶金渣熔点约为1200°C。当含碳球团在大于1200°C还原时，冶金渣熔化使还原煤与炉渣分层，恶化了反应动力学条件；当反应温度更高，如1450°C以上，则属于熔融还原，虽然能够还原，但是能耗太高；如果还原温度低于冶金渣熔点，虽然球团不熔化，冶金渣与还原煤充分接触，但是铁橄榄石又难还原，还原速度慢，还原不彻底。
[0004]此外，有色冶金渣中含有0.5 % -1.5 %的硫，还原煤中含有> 0.5 %的硫，在还原过程中两种原料带入的硫大部分进入金属化球团中，在磨选过程中只能去掉少部分硫，使铁粉的硫含量高达0.5%以上，高于对炼钢生铁的要求，对后续炼钢过程不利，若增加脱硫工序，则提高了生产成本。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种通过还原冶金渣中铁橄榄石生产高品质低硫金属铁粉的处理冶金渣的系统。
[0006]为此，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理冶金渣的系统，所述系统适于实施前面所述的处理冶金渣的方法，所述系统包括:
[0007]第一混合装置，所述第一混合装置具有冶金渣入口、石灰石入口、粘结剂入口和第一混合物料出口 ；
[0008]第一成型装置，所述第一成型装置具第一混合料入口和第一物料球团出口，所述第一混合料入口与所述第一混合料出口相连；
[0009]氧化焙烧装置，所述氧化焙烧装置具有第一物料球团入口、第一烟气出口和氧化焙烧产物出口，所述第一物料球团入口与所述第一物料球团出口相连；
[0010]破碎装置，所述破碎装置与所述第一氧化焙烧产物出口相连；
[0011]第二混合装置，所述第二混合装置具有氧化焙烧产物入口、还原煤入口、粘结剂入口和第二混合料出口，所述氧化焙烧产物入口与所述破碎装置相连；
[0012]第二成型装置，所述第二成型装置具有第二混合料入口和第二物料球团出口，所述第二混合料入口与第二混合料出口相连；
[0013]还原焙烧装置，所述还原焙烧装置具有第二物料球团入口、第二烟气出口、还原焙烧产物出口，所述第二物料球团入口与所述第二物料球团出口相连;以及
[0014]磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有还原焙烧产物入口、金属铁粉出口和尾渣出口，所述还原焙烧产物入口与所述还原焙烧产物出口相连。
[0015]在本实用新型中，所述第一成型装置和所述第二成型装置为造球盘。
[0016]在本实用新型中，所述氧化焙烧装置为具有氧化气氛的转底炉。
[0017]在本实用新型中，所述还原焙烧装置为具有还原气氛的转底炉。
【附图说明】
[0018]图1是根据本实用新型一个实施例的处理冶金渣的系统的结构示意图。
[0019]图2是利用本实用新型一个实施例的处理冶金渣的系统对冶金渣进行处理的方法流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0021]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理冶金渣的系统，根据本实用新型的具体实施例，下面参考图1详细描述本实用新型具体实施例的处理冶金渣的系统。
[0022]根据本实用新型具体实施例的处理冶金渣的系统包括:第一混合装置10、第一成型装置20、氧化焙烧装置30、破碎装置40、第二混合装置50、第二成型装置60、还原焙烧装置70和磨矿磁选装置80。
[0023]其中，第一混合装置10具有冶金渣入口 11、石灰石入口 12、粘结剂入口 13和第一混合物料出口 14;
[0024]第一成型装置20具第一混合料入口 21和第一物料球团出口 22，所述第一混合料入口 21和所述第一混合料出口 14相连；
[0025]所述氧化焙烧装置30具有第一物料球团入口31、第一烟气出口 32和氧化焙烧产物出口 33，所述第一物料球团入口 31与所述第一物料球团出口 14相连；
[0026]所述破碎装置40与所述第一氧化焙烧产物出口33相连；
[0027]所述第二混合装置50具有氧化焙烧产物入口 51、还原煤入口 52、粘结剂入口 53和第二混合料出口 54，所述氧化焙烧产物入口 51与所述破碎装置40相连；
[0028]所述第二成型装置60具有第二混合料入口 61和第二物料球团出口 62，所述第二混合料入口 61和第二混合料出口 54相连；
[0029]所述还原焙烧装置70具有第二物料球团入口71、第二烟气出口 72、还原焙烧产物出口 73，所述第二物料球团入口 71与所述第二物料球团出口 62相连;以及
[0030]所述磨矿磁选装置80具有还原焙烧产物入口 81、金属铁粉出口 82和尾渣出口 83，所述还原焙烧产物入口 81与所述还原焙烧产物出口 73相连。
[0031]该系统首先通过氧化焙烧装置破坏铁橄榄石结构，生成易还原的氧化铁，焙烧中使氧化铁颗粒聚集，为后续反应提供有利条件，同时第一次有效地脱除冶金渣带入的硫;进一步地通过还原焙烧装置将氧化铁还原同时第二次脱除还原煤带入的硫，采用破碎磨选方式将冶金渣中铁元素进行有效分离，得到高品质的低硫金属铁粉。由此采用该系统解决了冶金渣中铁橄榄石难还原的问题以及铁元素难以聚集的难题，采用二步脱硫的方法，分别在氧化焙烧阶段和还原焙烧阶段脱除冶金渣和还原煤带入的硫元素，进而得到高品位低硫富铁金属铁粉，提高了冶金渣的回收利用价值。
[0032]根据本实用新型的具体实施例，所述第一成型装置20和所述第二成型装置60为造球盘。由此可以进一步提尚造球效率。
[0033]根据本实用新型的具体实施例，所述氧化焙烧装置30为具有氧化气氛的转底炉。根据本实用新型的具体实施例，上述氧化焙烧装置30内进行的氧化焙烧处理的温度为700-950摄氏度。由此在该氧化温度下冶金渣中铁橄榄石结构被破坏，生产易于还原的氧化铁，焙烧中铁颗粒聚集，为后续反应提供有利条件。同时，石灰石与冶金渣中的硫进行反应，进行一步脱硫，减轻后续过程的脱硫负荷。
[0034]根据本实用新型的具体实施例，上述氧化焙烧装置30内进行的氧化焙烧处理的时间为20-50分钟。由此氧化焙烧处理的时间为20-50分钟能完成冶金渣中铁橄榄石氧化反应，进而生成铁聚集的氧化铁颗粒。同时，氧化焙烧时间为20-50分钟有利于石灰石与冶金渣中的硫进行反应，一步脱除冶金渣中的硫，减轻后续过程的脱硫负荷。
[0035]根据本实用新型的具体实施例，所述还原焙烧装置70为具有还原气氛的转底炉。根据本实用新型的具体实施例，上述还原焙烧装置70内进行的还原焙烧处理的温度为1100-1300摄氏度。由此在该还原温度下将氧化焙烧得到的氧化铁与还原煤进一步反应生产铁单质，同时通过氢氧化钙与还原煤带入的硫反应，进行二步脱硫，有利于生产优质的低硫金属铁粉。
[0036]根据本实用新型的具体实施例，上述还原焙烧装置70内进行的还原焙烧处理的时间为20-40分钟。由此还原焙烧处理的时间为20-40分钟有利于氧化铁与还原煤之间的充分反应生成单质铁，同时保证了氢氧化钙与还原煤之间的二步脱硫反应，生成优质的低硫金属铁粉。
[0037]为了方便理解本实用新型具体实施例的处理冶金渣的系统，下面对利用具体实施例的处理冶金渣的系统处理冶金渣的方法进行详细描述。
[0038]下面参考图2描述本实用新型具体实施例的处理冶金渣的方法。
[0039]根据本实用新型具体实施例的处理冶金渣的方法包括:将所述冶金渣与石灰石和粘结剂进行第一成型处理，以便得到第一物料球团；将所述第一物料球团进行氧化焙烧处理，以便使所述冶金渣中的铁橄榄石转为氧化铁，同时脱除硫，并得到氧化焙烧产物;将所述氧化焙烧产物进行破碎处理，以便得到破碎的氧化焙烧产物;将所述破碎的氧化焙烧产物与还原煤、粘结剂和水进行第二成型处理，以便得到第二物料球团；将所述第二物料球团进行还原焙烧处理，以便使所述第二物料球团中的氧化铁转化为铁，同时脱除硫，并得到还原焙烧产物；以及将所述还原焙烧产物进行磨矿磁选处理，以便得到金属铁粉和尾渣。
[0040]该方法首先通过氧化焙烧破坏铁橄榄石结构，生成易还原的氧化铁，焙烧中使氧化铁颗粒聚集，为后续反应提供有利条件，同时第一次有效地脱除冶金渣带入的硫;进一步地通过还原焙烧将氧化铁还原同时第二次脱除还原煤带入的硫，采用破碎磨选方式将冶金渣中铁元素进行有效分离，得到高品质的低硫金属铁粉。由此采用该方法解决了冶金渣中铁橄榄石难还原的问题以及铁元素难以聚集的难题，采用二步脱硫的方法，分别在氧化焙烧阶段和还原焙烧阶段脱除冶金渣和还原煤带入的硫元素，进而得到高品质低硫富铁金属铁粉，提高了冶金渣的回收利用价值。
[0041]根据本实用新型的具体实施例，将上述冶金渣与石灰石和粘结剂按照70-90:10-20:5-10质量比进行所述第一成型处理。由此，可以提高冶金渣中硫的脱除率，提高氧化焙烧的处理效率。
[0042]根据本实用新型的具体实施例，上述破碎球团的平均粒径不大于2毫米。由此将破碎球团平均粒径控制在2毫米以下有利于氧化铁颗粒与还原煤之间的充分接触，进而促进氧化铁与还原煤之间还原反应的充分进行。发明人发现破碎球团的粒径过大，在该工艺条件内不便于还原反应充分进行，进而需要更高的温度或者更长的反应时间完成该还原反应，过多地消耗了大量能耗，增加生产成本;发明人发现破碎球团的粒径不大于2毫米，能保证还原反应充分进行，无需过多的增加生产工艺或生产成本。
[0043]根据本实用新型的具体实施例，将上述破碎球团与还原煤、粘结剂按照55-80: 15-40:5-10质量比进行所述第二成型处理。由此，可以显著提高还原焙烧的处理效率。
[0044]根据本实用新型的具体实施例，上述第二成型处理过程中，所述水的加入量为所述破碎球团、还原煤和粘结剂的总质量的5-10%。由此在所述第二成型处理过程中加入水有利于氧化焙烧过程中由石灰石分解的氧化钙反应生产氢氧化钙，进而有利于氢氧化钙与还原煤带入的硫反应，进行二步脱硫，脱除还原煤带入的硫，便于生产优质的低硫金属铁粉。
[0045]下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。
[0046]实施例1
[0047]某冶炼铜渣，其成分为:TFe 41.52%,Cu 0.36%,S 0.35%。还原煤固定碳72%，S0.32%。按铜渣:石灰石:粘结剂=100:18:10的比例进行混合，混合物料进行造球处理。球团烘干后进行氧化焙烧，焙烧温度8500C，焙烧时间25分钟。焙烧后球团S含量0.02 %。将球团破碎至-2mm以下，按焙烧后铜渣:还原煤:粘结剂:水=100:25:5:10的比例进行混合压球，球团烘干后进行还原焙烧，焙烧温度12000C，焙烧时间40分钟。焙烧后的球团水淬冷却后进行磨矿磁选，最终得到TFe92.89%的金属铁粉，铁粉中S含量0.021 %。
[0048]实施例2
[0049]某冶炼铜渣，其成分为:TFe 41.52%,Cu 0.36%,S 0.35%。还原煤固定碳72%，S0.32%。按铜渣:石灰石:粘结剂=100:15:10的比例进行混合，混合物料进行造球处理。球团烘干后进行氧化焙烧，焙烧温度850 0C，焙烧时间25分钟。焙烧后球团S含量0.027 %。将球团破碎至-2mm以下，按焙烧后铜渣:还原煤:粘结剂:水=100:25:5:10的比例进行混合压球，球团烘干后进行还原焙烧，焙烧温度12000C，焙烧时间40分钟。焙烧后的球团水淬冷却后进行磨矿磁选，最终得到TFe92.03 %的金属铁粉，铁粉中S含量0.030 %。
[0050] 实施例3
[0051 ] 某冶炼铜渣，其成分为:TFe 41.52%,Cu 0.36%,S 0.35%。还原煤固定碳72%，S
0.32%。按铜渣:石灰石:粘结剂=100:15:10的比例进行混合，混合物料进行造球处理。球团烘干后进行氧化焙烧，焙烧温度900 0C，焙烧时间20分钟。焙烧后球团S含量0.022 %。将球团破碎至-2mm以下，按焙烧后铜渣:还原煤:粘结剂:水=100:25:5:10的比例进行混合压球，球团烘干后进行还原焙烧，焙烧温度13000C，焙烧时间25分钟。焙烧后的球团水淬冷却后进行磨矿磁选，最终得到TFe93.14%的金属铁粉，铁粉中S含量0.021 %。
[0052]实施例4
[0053]某冶炼镍渣，其成分为:TFe 43.22%,S 0.95%。还原煤固定碳72%，S 0.32%。按镍渣:石灰石:粘结剂=100:18:10的比例进行混合，混合物料进行造球处理。球团烘干后进行氧化焙烧，焙烧温度9000C，焙烧时间20分钟。焙烧后球团S含量0.035 %。将球团破碎至-2_以下，按焙烧后铜渣:还原煤:粘结剂:水=100:30:5:10的比例进行混合压球，球团烘干后进行还原焙烧，焙烧温度1300 °C，焙烧时间25分钟。焙烧后的球团水淬冷却后进行磨矿磁选，最终得到TFe93.55 %的金属铁粉，铁粉中S含量0.029 %。
[0054]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0055]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0056]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0057]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种处理冶金渣的系统，其特征在于，包括: 第一混合装置，所述第一混合装置具有冶金渣入口、石灰石入口、粘结剂入口和第一混合物料出口； 第一成型装置，所述第一成型装置具第一混合料入口和第一物料球团出口，所述第一混合料入口与和所述第一混合料出口相连； 氧化焙烧装置，所述氧化焙烧装置具有第一物料球团入口、第一烟气出口和氧化焙烧产物出口，所述第一物料球团入口与所述第一物料球团出口相连； 破碎装置，所述破碎装置与所述第一氧化焙烧产物出口相连； 第二混合装置，所述第二混合装置具有氧化焙烧产物入口、还原煤入口、粘结剂入口和第二混合料出口，所述氧化焙烧产物入口与所述破碎装置相连； 第二成型装置，所述第二成型装置具有第二混合料入口和第二物料球团出口，所述第二混合料入口与第二混合料出口相连； 还原焙烧装置，所述还原焙烧装置具有第二物料球团入口、第二烟气出口、还原焙烧产物出口，所述第二物料球团入口与所述第二物料球团出口相连;以及 磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有还原焙烧产物入口、金属铁粉出口和尾渣出口，所述还原焙烧产物入口与所述还原焙烧产物出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一成型装置和所述第二成型装置为造球盘。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧化焙烧装置为具有氧化气氛的转底炉。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原焙烧装置为具有还原气氛的转底炉。
【文档编号】C22B1/242GK205635723SQ201620367145
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】王敏, 吴道洪
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司