1.一种熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,按照以下步骤进行:
步骤1,熔渣冶金熔融还原:
将高炉熔渣或熔融钢渣加入保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置中,得到反应熔渣,向反应熔渣中加入还原剂和含铁物料,熔渣保持熔融状态,进行熔融还原,实时监测反应熔渣,通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数,获得还原后的熔渣;
(a)反应熔渣的温度在设定范围内;
(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;
(c)反应熔渣实现充分混合;
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和/或熔融钢渣,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或碱性含铁物料中的一种或几种,使反应熔渣满足参数(b);
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或酸性含铁物料中的一种或几种,使反应熔渣满足参数(b);
对应(c):
反应熔渣实现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,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;
步骤2,分离再利用:
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F:熔渣冷却分离
熔渣倒入保温装置中,采用方法一进行分离;
方法G:熔渣再熔融还原
熔渣倒入保温装置中,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)、(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的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。
2.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,所述的高炉熔渣为常温固态高炉渣,或由出渣口获得的熔融态高炉熔渣;所述的熔融钢渣为常温固态钢渣,或由出渣口获得的熔融态钢渣;所述的熔融钢渣为转炉炼钢钢渣或电炉炼钢钢渣中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,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。
4.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,所述的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%;
所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,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-氧气混合气、氮气-氩气混合气、富氧空气、氩气-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,插入方式为侧吹、底吹或顶吹中的一种;
所述的含钒钛物料为常温或从冶炼炉直接获得具有温度的含钛高炉渣、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常温或从冶炼炉直接获得具有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。
5.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,所述的还原剂为固体还原剂或气体还原剂;
所述的固体还原剂是煤粉、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;
采用固体还原剂时,采用以氧化性气体载入的方式,喷吹加入反应熔渣内部,所述的喷吹方式采用耐火喷枪插入反应熔渣内部喷入,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,气体还原剂的温度为0~1200℃,气体还原剂的吹入方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入,采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,所述的燃料为煤粉,煤粉的温度为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.%;
所述的控制反应熔渣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;
燃料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喷入燃料;向反应熔渣中加入燃料的同时需要通入氧化性气体,燃料和氧化性气体从喷枪枪口喷入反应熔渣内部。
7.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,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。
8.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,所述的控制充分混合的方法中,采用搅拌方法加入的中性气体为惰性气体或N2中的一种或两种;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熔渣内部吹入,采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种;
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,采用耐火喷枪进行喷吹,富氧空气的氧气体积含量为25~35%;
所述步骤1与2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。
9.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,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。
10.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法,其特征在于,所述的方法一对应的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%。