1.一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1,熔渣一步混合:
將熔融態高爐含鈦熔渣、熔融態含釩鈦鋼渣、含鐵物料中的兩種或三種物料混合配料,將混合配料后的物料加入熔渣可流出的熔煉反應裝置,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)兩個參數,獲得反應完成后的熔渣;
(a)要控制反應熔渣堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.4;
(b)保證渣浴的溫度為1300~1600℃;
調控方法為:
對應(a):
當反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值<0.6時,向反應熔渣中加入堿性物料或堿性含鐵物料中的一種或幾種;
當反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值>2.4時,向反應熔渣中加入酸性物料或酸性含鐵物料中的一種或幾種;
對應(b):
控制反應混合熔渣溫度在設定溫度范圍的方法為:
當反應混合熔渣溫度<設定溫度范圍下限時,通過反應裝置自身的加熱功能,使反應混合熔渣溫度滿足1300~1600℃;
當反應混合熔渣溫度>設定溫度范圍上限時,向反應混合熔渣中加入冶金熔劑、含鐵物料或高爐熔渣中的一種或幾種,使反應混合熔渣的溫度滿足1300~1600℃;
步驟2,分離回收:
采用以下方法中的一種:
方法一,反應完成后的熔渣進行冷卻處理:
將反應完成后的熔渣倒入保溫裝置中,進行如下步驟:
(1)將反應完成后的熔渣,冷卻至室溫,獲得緩冷渣,其中,緩冷渣從底部往上部依次為含釩金屬鐵沉降的鐵坨,含釩金屬鐵層,鐵氧化物層,富鈦相層與富釩相層和硅酸鹽礦物相層;
(2)人工取出含釩鐵坨和硅酸鹽礦物相層,將含釩金屬鐵層,鐵氧化物層、富鈦相層與富釩相層,破碎,通過直接還原后,磁選將鐵和鐵氧化物選出,同時得到富鈦物相與富釩礦物相;
(3)硅酸鹽礦物相的回收利用有2種:①作為水泥原料、建筑材料、代替碎石作骨料、路材或磷肥使用;②采用濕法冶金、選礦方法或選礦-濕法冶金聯合法將含磷組分分離出來;
方法二,將反應完成后的熔渣進行分離處理:
(1)將反應完成后的熔渣,沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水鐵水,含釩金屬鐵層,鐵氧化物層,富鈦相層與富釩相層和硅酸鹽礦物相層;
(2)將硅酸鹽礦物相層,進行爐外熔渣處理;
(3)將含釩鐵水送往轉爐提釩煉鋼;
(4)含釩金屬鐵層,鐵氧化物層、富鈦相層與富釩相層,水淬或空冷后,作為高爐煉鐵原料或直接還原煉鐵;破碎,經直接還原后,破碎,磁選將鐵和鐵氧化物選出,同時得到富鈦礦物相與富釩礦物相;
其中,硅酸鹽礦物相層,進行爐外熔渣處理,采用方法A、方法B或方法C中的一種:
方法A,硅酸鹽礦物相層作為水泥原料:
硅酸鹽礦物相層直接作為水泥原料或進一步處理做成高附加值的水泥原料;
方法B,部分或全部硅酸鹽礦物相層返回到反應混合熔渣:
部分或全部硅酸鹽礦物相層返回到反應混合熔渣,作為熱態冶金熔劑,調整混合熔渣成分,控制混合熔渣溫度;
方法C,硅酸鹽礦物相層澆筑微晶玻璃或作為礦渣棉;
方法三:反應完成后的熔渣進行分離處理:
反應完成后的熔渣,沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水,含釩金屬鐵層,鐵氧化物層,富鈦相層與富釩相層和硅酸鹽礦物相層,進行如下步驟:
(1)含釩金屬鐵層,鐵氧化物層,富鈦相層與富釩相層和硅酸鹽礦物相層,水淬或空冷后,作為高爐煉鐵原料或直接還原煉鐵或熔融還原煉鐵;
(2)含釩鐵水,送往轉爐提釩煉鋼;
其中,含釩金屬鐵層,鐵氧化物層,富鈦相層與富釩相層和硅酸鹽礦物相層直接還原后,破碎至粒度為20~400μm,磁選將鐵和鐵氧化物選出,同時得到富鈦礦物相與富釩礦物相與硅酸鹽礦物相;
硅酸鹽礦物相的后續處理方法采用方法二中的方法A、方法B或方法C中的一種;
方法四:反應完成后的熔渣進行直接處理,采用方法方法D、方法E或方法F中的一種方法:
方法D,反應完成后熔渣直接空冷或水淬:
(1)熔煉反應裝置上部熔渣直接空冷或水淬,用途有4種:①礦渣水泥;②水泥調整劑;③水泥生產中的添加劑;④水泥熟料;
(2)熔煉反應裝置下部含釩鐵水送往轉爐提釩煉鋼;
方法E,反應完成后熔渣氧化后空冷或水淬:
(1)向反應完成后熔渣中吹入預熱的氧化性氣體,當熔渣氧化鐵含量≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后的熔渣,其中,氧化性氣體的預熱溫度為0~1200℃;
其中,整個過程中,要保證熔渣溫度≥1450℃,采用的控制方法為:
當溫度<1450℃,噴入預熱燃料,燃燒放熱、補充熱量,或裝置自身加熱,使熔渣溫度在≥1450℃;
(2)氧化后的熔渣直接空冷或水淬,用途有4種:①礦渣水泥;②水泥調整劑;③水泥生產中的添加劑;④水泥熟料;
(3)熔煉反應裝置下部含釩鐵水送往轉爐提釩煉鋼;
方法F,熔渣處理生產高附加值的水泥熟料:
(1)加入熔融轉爐鋼渣、電爐熔融還原鋼渣、電爐熔融氧化鋼渣、、石灰、粉煤灰、堿性鐵貧礦、鋁土礦、含鈦高爐熔渣、普通高爐熔渣中的一種或幾種,充分混合,獲得熔渣混合物料;
(2)向熔渣混合物料中吹入預熱的氧化性氣體,當熔渣混合物料氧化鐵含量≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后的熔渣混合物料,其中,氧化性氣體的預熱溫度為0~1200℃;
其中,整個過程中,要保證熔渣混合物料溫度≥1450℃,采用的控制方法為:
當溫度<1450℃,噴入預熱燃料,燃燒放熱,補充熱量,或裝置自身加熱,使熔渣混合物料溫度在≥1450℃;
(3)氧化后的熔渣混合物料,進行空冷或水淬,制得高附加值的水泥熟料;
(4)熔煉反應裝置下部含釩鐵水送往轉爐煉鋼
方法五:反應完成后的熔渣,冷卻沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水、含釩金屬鐵層,鐵氧化物層與硅酸鹽相熔渣,進行如下步驟:
(1)含釩鐵水,送往轉爐提釩煉鋼;
(2)含釩金屬鐵層,硅酸鹽相和鐵氧化物熔渣倒入保溫裝置中,按如下方法G、方法H或方法I中的一種進行處理:
方法G,熔渣直接空冷或水淬:
(1)熔煉反應裝置上部熔渣直接空冷或水淬,用途有4種:①礦渣水泥;②水泥調整劑;③水泥生產中的添加劑;④水泥熟料;
方法H,熔渣氧化后空冷或水淬:
(1)向反應完成后的熔渣中吹入預熱的氧化性氣體,當熔渣氧化鐵含量≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后的熔渣,其中,氧化性氣體的預熱溫度為0~1200℃;
其中,整個過程中,要保證熔渣溫度≥1450℃,采用的控制方法為:
當溫度<1450℃,噴入預熱燃料,燃燒放熱、補充熱量,或裝置自身加熱,使熔渣溫度在≥1450℃;
(2)氧化后的熔渣直接空冷或水淬,用途有4種:①礦渣水泥;②水泥調整劑;③水泥生產中的添加劑;④水泥熟料;
方法I,熔渣處理生產高附加值的水泥熟料:
(1)加入熔融轉爐鋼渣、電爐熔融還原鋼渣、電爐熔融氧化鋼渣、石灰、粉煤灰、堿性鐵貧礦、鋁土礦、高爐熔渣中的一種或幾種,充分混合,獲得熔渣混合物料;
(2)向熔渣混合物料中吹入預熱的氧化性氣體,當熔渣混合物料氧化鐵含量≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后的熔渣混合物料,其中,氧化性氣體的預熱溫度為0~1200℃;
其中,整個過程中,要保證熔渣混合物料溫度≥1450℃,采用的控制方法為:
當溫度≤1450℃,噴入預熱燃料,燃燒放熱,補充熱量,或裝置自身加熱,使熔渣混合物料溫度在≥1450℃;
(3)氧化后的熔渣混合物料,進行空冷或水淬,制得高附加值的水泥熟料。
2.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,所述的熔融態含鈦熔渣由出渣口獲得,或將含鈦熔渣加熱至熔融狀態,所述的含鈦熔渣為含鈦高爐熔渣或電爐鈦渣中的一種或幾種;所述的熔融態含釩鈦鋼渣由出渣口獲得,或將含釩鈦鋼渣加熱至熔融狀態;所述的含釩鈦鋼渣為轉爐煉鋼鋼渣或電爐煉鋼氧化鋼渣中的一種或幾種。
3.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,所述的含鐵物料為常溫或從冶煉爐直接獲得具有溫度的普通鐵精礦、普通鐵精礦燒結礦、普通鐵精礦球團礦、普通鐵精礦金屬化球團、普通鐵精礦直接還原鐵、普通鐵精礦含碳預還原球團、普通鋼渣、鐵水預脫硫渣、高爐瓦斯灰、高爐煙塵、轉爐煙塵、電爐煙塵、氧化鐵皮、濕法煉鋅過程的鋅浸出渣、氧化鋁生產過程產生的赤泥、粉煤灰、銅冶煉渣、硫酸燒渣、鋅浸出大窯渣、鎳鐵渣、鉛鋅冶煉渣、含高鐵鋁土礦物料、含釩鈦物料、含鈮稀土物料、鎳冶煉渣或鉛冶煉渣中的一種或幾種;
所述的普通鐵精礦金屬化球團的中金屬化率≥70%,普通鐵精礦含碳預還原球團的中FeO的含量≥60%;
所述的含釩鈦物料為常溫或從冶煉爐直接獲得具有溫度的含鈦高爐渣、含釩鈦鋼渣、提釩尾渣、選鈦尾礦、低品位釩鈦磁鐵礦、釩鈦磁鐵精礦、釩鈦磁鐵精礦金屬化球團、釩鈦磁鐵精礦含碳預還原球團、直接還原鈦、釩鈦磁鐵精礦燒結礦、釩鈦磁鐵精礦球團礦中的一種或幾種。
4.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,所述的渣液可流出的熔煉反應裝置,為可傾倒的熔煉反應裝置或底部帶有渣口的固定式熔煉反應裝置;所述的可傾倒的熔煉反應裝置為轉爐、感應爐或可傾倒的熔煉反應渣罐中的一種;所述的底部帶有渣口的固定式熔煉反應裝置為等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐或礦熱爐一種;
所述的保溫裝置內層為保溫脫模耐火材料;所述的保溫脫模耐火材料是硅質、半硅質、粘土質、高鋁質、鎂質、白云石質、橄欖石質、尖晶石質、冷態高爐渣、冷態鋼渣中的一種或幾種。
5.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,所步驟1中,原料中含有含鐵物料或含釩物料時,各物料加入渣液可流出的熔煉反應裝置的方法為:先將熔融態高爐熔渣或熔融態熔融鋼渣加入裝置中,再以中性氣體或氧化性氣體為載氣,向裝置中噴吹含鐵物料或含釩物料;
所述的氧化性氣體為空氣、氧氣、富氧空氣、氧氣-氮氣混合氣、空氣-氮氣混合氣、氧氣-氬氣混合氣、空氣-氬氣混合氣中的一種或幾種;所述的噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入;
所述的中性氣體為惰性氣體或N2中的一種或幾種;中性氣體的預熱溫度為0~1200℃,中性氣體的噴吹時間與流量的關系為1~90L/(min·kg),中性氣體的噴吹方式為采用耐火噴槍噴入插入反應混合熔渣內部吹入。
6.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,所述的燃料為煤粉;向反應混合熔渣中加入燃料的同時需要通入氧化性氣體,燃料和氧化性氣體采用噴吹的方式加入混合熔渣,所述的噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應熔渣內部;所述的氧化性氣體為空氣、氧氣、富氧空氣、氧氣-氮氣混合氣、空氣-氮氣混合氣、氧氣-氬氣混合氣、空氣-氬氣混合氣中的一種或幾種;所述的氧化性氣體采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入。
7.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,步驟1中,對反應混合熔渣進行攪拌,攪拌方式為以下方式中的一種:中性氣體攪拌、電磁攪拌、機械攪拌、中性氣體攪拌與電磁攪拌相結合或中性氣體攪拌與機械攪拌相結合;
所述的控制充分攪拌的方法中,中性氣體為中性氣體為惰性氣體或N2中的一種或兩種;中性氣體的預熱溫度為0~1200℃,中性氣體的噴吹時間與流量的關系為1~90L/(min·kg),中性氣體的噴吹方式為采用耐火噴槍噴入,其中,中性氣體可以從裝置底部或側面噴入。
8.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,所述的保溫裝置為保溫渣罐或保溫地坑中的一種;所述的保溫渣罐和保溫地坑,使用前需預熱,預熱溫度為300~1200℃。
9.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,所述步驟2,所述的冷卻為自然冷卻或旋轉冷卻;所述重選法是搖床分選、溜槽分選或者二者相結合;所述直接還原煉鐵在直接還原爐窯中進行,所述直接還原爐窯為回轉窯、豎爐、轉底爐、車底爐或隧道窯中的一種。
10.根據權利要去1所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法,其特征在于,Fe的回收率為92~96%。