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一種熔渣冶金熔融還原生產的方法與流程

文檔序號:12413337閱讀:344來源:國知局

本發明屬于非高爐煉鐵及資源綜合利用領域,具體涉及一種熔渣冶金熔融還原生產的方法。



背景技術:

高爐煉鐵法是目前生產鋼鐵的主要方法。經過長期的發展,高爐技術已經非常成熟。高爐煉鐵法的缺點是對冶金焦的強烈依賴,隨著焦炭資源的日益貧乏,冶金焦的價格越來越高,而儲量豐富的廉價非焦煤資源卻不能在煉鐵生產中充分利用。并且隨著高爐強化熔煉技術的提高,污染物排放總量持續提高,是國內污染物排放主要來源之一。

為了改變高爐煉鐵面臨的困境及環保政策的加強,形成了不同形式的非高爐煉鐵,目前,形成了以直接還原和熔融還原為主體的現代化非高爐煉鐵工業體系。

直接還原法限于以氣體、液體燃料或非焦煤為原料,是在鐵礦石呈固態的軟化溫度以下進行還原獲得金屬鐵的方法。這種溫度低,產品呈多孔,含碳低,未排除脈石雜質的金屬鐵產品,稱為直接還原鐵

熔融還原法則以非焦煤為能源,在高溫熔態下進行鐵氧化物還原,渣鐵能完全分離,其具有如下優點:(1)可以處理難選低品質鐵礦、含鐵復合礦、特殊礦,是資源綜合利用的重要手段,原料資源選擇范圍廣;(2)流程短,速度快,生產成本低,投資少;(3)環境污染小,更加清潔環保。

高爐渣是高爐還原過程中產生的,是鋼鐵聯合企業的第一固體廢棄物,2015年,總量已經達到3-4億噸,是冶金中間產品,不僅含有還原性物質,如焦炭、煤粉、碳素、碳粉等,而且含有較高含量CaO、MgO、SiO2等冶金熔劑及含鐵組分,我國每年排放3億噸以上高爐渣,每年帶走大量的CaO、MgO、SiO2、焦炭、煤粉、碳素、碳粉、鐵組分等有價組分,因此,高爐渣是一種重要的二次資源。由高爐放出的高爐熔渣溫度在1300℃~1600℃,每年排放大量的物理熱,因此,高爐熔渣也是重要的物理熱資源。

鋼渣產生于煉鋼過程,是冶金中間產品,我國每年排放1.5億噸以上,每年帶走1500萬噸以上的金屬鐵,3000萬噸以上的鐵氧化物,還帶走大量自由氧化鈣、五氧化二磷、二氧化硅等有價組分,因此,鋼渣是一種重要的二次資源。煉鋼過程放出的熔融鋼渣溫度高于1550℃,每年排放大量的物理熱,因此,熔融鋼渣也是重要的物理熱資源。



技術實現要素:

針對現有技術存在的問題,提供了一種熔渣冶金熔融還原生產的方法。該方法以高爐熔渣或熔融鋼渣作為熔渣體系,通過渣浴,實現熔渣冶金熔融還原,是一種由高爐熔渣或熔融鋼渣熔融還原煉鐵,并實現了熔渣調質處理的方法。該方法反應時間短、生產率高、生產成本低、原料適應性強、處理量大、環境友好、經濟收益高、可有效解決環境污染、熱能高效回收利用問題,是一種熔渣冶金新工藝,一種新的熔融還原工藝,是現有冶金工藝的完善與創新,是世界上首次開發出熔渣冶金工藝,熔渣不是廢棄物,而是冶金中間產品。

本發明的熔渣冶金熔融還原生產的方法,充分利用鋼鐵生產中間產物-高爐熔渣或熔融鋼渣的物理熱資源和熱態冶金熔劑,高爐熔渣與熔融鋼渣的高化學活性,通過向高爐熔渣或熔融鋼渣,加入含鐵物料,加熱至熔融狀態,噴吹氣體、還原劑及攪拌,渣浴還原,實現了熔融還原煉鐵,反應得到的熔渣經處理,使夾雜生鐵與繼續被還原的金屬鐵聚集、長大與沉降,磷組分富集于富磷相,通過分離,獲得金屬鐵或鋼、富磷相,還原后的熔渣中鐵氧化物、自由氧化鈣與氧化鎂消失,熔渣實現調質處理;熔融還原處理大宗含鐵物料,實現大宗含鐵物料熔融還原煉鐵,渣-金分離,得到鐵水與還原后的熔渣;還原后的熔渣可以作為水泥添加劑、水泥調整劑或直接作為水泥熟料,也可以添加其他組分生產高附加值的水泥熟料,實現資源高效綜合利用,是一種新的熔融還原煉鐵方法。

本發明的一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將高爐熔渣或熔融鋼渣加入保溫裝置或熔渣可流出的熔煉反應裝置中,得到反應熔渣,向反應熔渣中加入還原劑和含鐵物料,熔渣保持熔融狀態,進行熔融還原,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在設定范圍內;

(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;

(c)反應熔渣實現充分混合;

調控方法為:

對應(a):

設定溫度范圍為1300~1650℃;

當反應裝置采用保溫裝置時,反應熔渣的溫度范圍設定為1300~1650℃;

當反應裝置采用熔渣可流出的熔煉反應裝置時,反應熔渣的溫度范圍設定為1350~1650℃;

控制反應熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法為:

當反應熔渣的溫度<設定溫度范圍下限時,通過反應裝置自身的加熱功能,或向反應熔渣中加入燃料和/或熔融鋼渣,使反應熔渣的溫度達到設定溫度范圍內;

當反應熔渣的溫度>設定溫度范圍上限時,向反應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,進行降溫,使反應熔渣的溫度達到設定溫度范圍內;

對應(b):

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,使反應熔渣滿足參數(b);

當反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值>2.0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,使反應熔渣滿足參數(b);

對應(c):

反應熔渣實現充分混合的混合方式為自然混合或攪拌中的一種,所述的攪拌,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。

步驟2,分離再利用:

采用以下方法中的一種:

方法一:當反應裝置采用保溫裝置時,進行如下步驟:

(1)冷卻:將還原后的熔渣,冷卻至室溫,獲得緩冷渣;其中,金屬鐵沉降到反應裝置的底部,形成鐵坨;

(2)分離:人工取出鐵坨;將剩余緩冷渣中含金屬鐵層,破碎至粒度為20~400μm,磨礦,磁選分離出剩余金屬鐵;

(3)分離出金屬鐵后,得到尾礦;

(4)尾礦的回收利用有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-濕法冶金聯合法將尾礦中含磷組分分離出來。

方法二:當反應裝置采用熔渣可流出的熔煉反應裝置時,進行如下步驟:

方法I:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向還原后的熔渣中吹入預熱的氧化性氣體,當氧化鐵含量≥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)熔煉反應裝置下部鐵水送往轉爐煉鋼;

方法II:熔渣處理生產高附加值的水泥熟料

(1)向還原后的熔渣中加入熔融轉爐鋼渣、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;

(4)熔煉反應裝置下部鐵水送往轉爐煉鋼;

方法三:當反應裝置采用熔渣可流出的熔煉反應裝置時,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,冷卻沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;

(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;

(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;

其中,熔渣進行爐外熔渣處理,采用方法A、方法B、方法C、方法D、方法E、方法F或方法G中的一種:

方法A:熔渣空冷或水淬

熔渣直接空冷或水淬,用作礦渣水泥、水泥調整劑、水泥生產中的添加劑或水泥熟料;

方法B:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)還原后的熔渣倒入可傾倒的保溫裝置或熔渣可流出的熔煉反應裝置中,向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C:熔渣處理生產高附加值的水泥熟料

(1)熔渣倒入可傾倒的保溫裝置或熔渣可流出的熔煉反應裝置中,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;

方法D:熔渣澆筑微晶玻璃或作為礦渣棉;

方法E:部分或全部熔渣返回到反應混合熔渣

部分或全部熔渣返回到步驟1的反應熔渣,作為熱態冶金熔劑,調整反應熔渣成分,控制反應熔渣溫度。

方法F:熔渣冷卻分離

熔渣倒入保溫裝置中,采用方法一進行分離;

方法G:熔渣再熔融還原

熔渣倒入保溫裝置中,作為反應熔渣,實時監測保溫裝置內的反應熔渣,通過調控同時保證上述的(a)、(b)和(c)三個參數,調控方法同上述步驟1中的調控方法;

分離回收采用步驟2方法一或方法三中的方法A、方法D或方法E中的一種,進行處理。

所述的高爐熔渣為常溫固態高爐渣,或由出渣口獲得的熔融態高爐熔渣;

所述的熔融鋼渣為常溫固態鋼渣,或由出渣口獲得的熔融態鋼渣;

所述的熔融鋼渣為轉爐煉鋼鋼渣或電爐煉鋼鋼渣中的一種或兩種;

所述的保溫裝置為可傾倒的保溫裝置或不可傾倒的保溫裝置;可傾倒的保溫裝置為保溫渣罐,其升高溫度方法為加入燃料;不可傾倒的保溫裝置為保溫地坑,其升高溫度方法為加入燃料。

所述的保溫渣罐和保溫地坑,使用前需預熱,預熱溫度為100~1200℃。

所述的燃料是煤粉。

所述的熔渣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、礦熱爐、鼓風爐或反射爐中的一種。

所述的熔渣冶金熔融還原生產的方法,所述的含鐵物料為常溫或從冶煉爐直接獲得具有出爐溫度的普通鐵精礦、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;所述的出爐溫度為600~1550℃。

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%。

所述的熔渣冶金熔融還原生產的方法,所述的含鐵物料是粉狀物料或球狀物料,其中,粉狀物料的粒度≤150μm;粉狀物料以噴吹的方式加入反應混合熔渣,載入氣體為空氣、氮氣、氬氣、氮氣-氧氣混合氣、氮氣-氬氣混合氣、富氧空氣、氬氣-氧氣混合氣、空氣-氬氣混合氣或空氣-氮氣混合氣;所述的噴吹方式為采用耐火噴槍插入熔渣內部吹入粉狀物料,插入方式為側吹、底吹或頂吹中的一種。

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;

所述的含鈮稀土物料為常溫或從冶煉爐直接獲得具有溫度的含稀土高爐渣、含鈮鋼渣、提鈮尾渣、選稀土尾礦、低品位鈮稀土礦、白云鄂博鐵礦鐵精礦、白云鄂博鐵礦鐵精礦金屬化球團、白云鄂博鐵礦鐵精礦含碳預還原球團、白云鄂博鐵礦鐵精礦燒結礦、白云鄂博鐵礦鐵精礦球團礦、高爐富稀土渣、高爐轉型稀土渣、熔分稀土渣中的一種或幾種;

在本體系中,加入含釩鈦物料和/或含鈮稀土物料的目的在于,1.保護反應裝置的含碳保溫脫模耐火材料;2.可以實現還原煉鐵。

所述的熔渣冶金熔融還原生產的方法,所述的還原劑為固體還原劑或氣體還原劑;

所述的固體還原劑是煤粉、焦粉、煙煤、含碳高爐粉塵、含碳鉛鋅渣、脫鋁后高爐瓦斯泥、鋅浸出大窯渣或無煙煤中的一種。

采用固體還原劑時,采用以氧化性氣體載入的方式,噴吹加入反應熔渣內部,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;所述的噴吹方式采用耐火噴槍插入反應熔渣內部噴入,采用側吹、頂吹或底吹中的一種或幾種。

所述的氣體還原劑為高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、發生爐煤氣、天然氣或裝置產生的回收尾氣中的一種或幾種,氣體還原劑的溫度為0~1200℃,氣體還原劑的吹入方式為采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入;所述的氣體還原劑的噴吹時間與流量依熔渣質量、溫度及需要還原的程度而定。

所述的控制反應熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,向反應熔渣中加入燃料和熔融鋼渣時,燃料和熔融鋼渣為任意比。

所述的控制反應熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的燃料的溫度為0~1200℃;煤粉的加入量根據所需溫度及煤粉的熱值計算理論質量,加入的實際質量比理論質量多1~2wt.%。

所述的控制反應熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,燃料采用噴吹的方式加入反應熔渣,所述的噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應熔渣內部噴入燃料;向反應熔渣中加入燃料的同時需要通入氧化性氣體,燃料和氧化性氣體從噴槍槍口噴入反應熔渣內部,采用側吹、頂吹或底吹中的一種或幾種。

所述的控制反應熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,燃料為煤粉。

所述的控制反應熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的冶金熔劑為含CaO或SiO2的礦物,具體為石英砂、赤泥、白云石或石灰石的一種或幾種;

所述的控制反應熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,向反應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時,含鐵物料和高爐熔渣為任意比。

所述的控制反應熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的加入含鐵物料和/或高爐熔渣,目的在于:

一、避免溫度過高,保護熔煉反應設備,抑制高爐熔渣中生鐵、熔融鋼渣中粒鐵及被還原金屬鐵的氧化,提高金屬鐵的回收率;

二、規模處理含鐵物料,提高金屬鐵的生產率。

所述的方法中,對應(b),所述的堿性物料為石灰粉、赤泥、白云石粉或生石灰粉中的一種;所述的堿性含鐵物料為CaO/SiO2≥1的含鐵物料;所述的堿性含鐵物料為堿性燒結礦、堿性鐵精礦、堿性預還原球團或堿性金屬化球團中的一種;

所述的方法中,對應(b),所述的酸性物料為硅石;所述的酸性含鐵物料為CaO/SiO2≤1的含鐵物料;所述的酸性含鐵物料為酸性燒結礦、酸性鐵精礦、酸性預還原球團、酸性金屬化球團、銅冶煉渣、鋅浸出大窯渣、鎳鐵渣、鉛鋅冶煉渣、鎳冶煉渣或鉛冶煉渣中的一種;

所述的方法中,對應(b),調節反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值,向反應熔渣中加入物料為二種或三種的混合物時,為任意比。

所述的控制充分混合的方法中,混合方式為攪拌時,噴入的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插入反應熔渣內部吹入,起到增強攪拌的作用。

當中性氣體為混合氣體時,混合比例為任意比。

所述的步驟1中,反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為25~35%。

噴吹富氧空氣的作用為:加入的C反應,生成CO,未充分燃燒的CO與富氧空氣作用,進行二次燃燒,提高反應熔渣溫度,使反應熔渣進行充分熔融還原反應;

二次燃燒后,剩余的CO逸出后,進行收集,回收利用,利用方法為:

1.返回作為還原劑;2.返回作為熱源;3.返回發電使用;4.返回燒結礦做燃料。

所述步驟2中,所述的濕法冶金是稀酸浸出法,其中,稀酸浸出法是無機酸浸或有機酸浸中的一種;所述的無機酸選用硫酸、鹽酸或磷酸的一種或幾種;有機酸選用草酸、乙酸或檸檬酸中的一種或幾種。

所述步驟1與2中,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;所述氧化性氣體的預熱溫度因氣體不同而異;所述的氧化性氣體插入熔渣內部吹入;

所述步驟1與2中,所述的燃料是煤粉,燃料的預熱溫度為0~1200℃。煤粉的加入量根據所需溫度及煤粉的熱值計算理論質量,加入的實際質量比理論質量多1~2wt.%;加入燃料的同時,通入氧化性氣體,燃料和氧化性氣體采用噴吹的方式加入熔渣內部;

本發明的熔渣冶金熔融還原生產的方法,所述的方法一對應的Fe的回收率為92~96%;方法二中,采用方法I或方法II對還原后的熔渣進行處理時,對應的Fe的回收率均為85~90%;方法三,采用方法A、方法B、方法C、方法D或方法E進行爐外熔渣處理時,對應的Fe的回收率均為90~95%;方法三,采用方法F進行爐外熔渣處理時,對應的Fe的回收率為96~98%。

所述的步驟2中,所述的冷卻為自然冷卻或旋轉冷卻。

所述的步驟2中,所述的沉降為自然沉降、旋轉沉降或電磁沉降中的一種。

所述的步驟2,旋轉冷卻、旋轉沉降的具體操作為:裝有熔渣的保溫裝置或反應裝置置于旋轉平臺上,按照一定速度進行旋轉,旋轉速度依熔渣質量與保溫裝置高度或深度而定,旋轉時間依熔渣質量與熔渣凝固情況而定。旋轉冷卻與沉降的作用為促進金屬鐵沉降與分離,縮短操作時間,提高回收率,降低成本。

本發明的一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,與現有技術相比,本發明的特點及有益效果是:

(1)本發明充分利用了熱態高爐熔渣或熱態鋼渣高化學活性、含有大量熱態冶金熔劑及大量物理熱資源,高效節約能源;加入還原劑、含鐵物料,加熱至熔融狀態,噴吹氣體及攪拌,實現渣浴熔融還原,反應得到的熔渣經處理,使夾雜生鐵與繼續被還原的金屬鐵聚集、長大與沉降,磷組分富集于富磷相,通過分離,獲得金屬鐵或鋼、富磷相,還原后的熔渣中鐵氧化物、自由氧化鈣與氧化鎂消失,熔渣實現調質處理;熔融還原處理大宗固態含鐵物料,實現了大宗固態含鐵物料的熔融還原煉鐵,渣-金分離,得到鐵水與還原后的熔渣;還原后的熔渣可以作為水泥添加劑、水泥調整劑或直接作為水泥熟料,也可以添加其他組分生產高附加值的水泥熟料,實現資源高效綜合利用,實現了綠色冶金與節能減排,實現了冶金資源與熱資源的高效利用;是一種熔渣冶金新工藝,一種新的熔融還原煉鐵工藝,是現有冶金工藝的完善與創新,是世界上首次提出熔渣冶金工藝,熔渣不是廢棄物,而是重要的冶金中間產品;

(2)氣體、燃料與還原劑噴入熔渣內部,增大了化學反應比表面積,提高了燃燒反應速度與還原反應速度;

(3)采用中性氣體、電磁攪拌、機械攪拌,提高了還原反應速度,促進金屬鐵聚集、長大與沉降,提高回收率,縮短沉降時間;

(4)噴吹還原性氣體或還原劑,還原反應速度加快,金屬鐵回收率提高;

(5)處理熱態含鐵物料,充分利用熱資源,提高了反應速度,不僅可以有效節約能源,降低成本,而且提高熱態含鐵物料的處理量,提高生產率,實現節能減排,實現綠色冶金;

(6)熔渣表面噴吹富氧空氣,未充分燃燒從熔渣中逸出的CO與富氧空氣作用,進行二次燃燒,二次燃燒率提高,有效降低燃料消,反應混合熔渣溫度升高,使反應混合熔渣進行充分熔融還原反應,降低生產成本;

(7)實現未反應CO回收利用,有效節約能源;

(8)經熔渣處理,熔融鋼渣中夾雜的生鐵及繼續被還原的金屬鐵開始聚集、長大,當接近一定尺寸后,開始沉降,大部分沉降到熔渣底部,形成整塊鐵錠;自然冷卻過程中,熔渣中鐵組分富集于金屬鐵,磷組分遷移、富集于富磷相,并實現聚集、長大,混合熔渣中硅與鈣組分繼續遷移、富集于富硅鈣相,并實現長大;混合熔渣中磷組分遷移、富集于Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相,分布于富硅鈣相與其它礦物相的兩相之間的相界面,利于選礦分離。裝有混合熔渣的保溫裝置置于旋轉平臺上旋轉,加速金屬鐵、富磷相的聚集、長大與沉降,縮短沉降時間,改善沉降效果,提高生產效率;

(9)采用人工分揀、磁選結合的方法,分離沉降在底部的金屬鐵、富磷相,實現熔渣中鐵組分、硅鈣組分、磷組分的高效回收;由于金屬鐵、富磷相沉降在底部,因此,需分選爐渣量小,磨礦、磁選成本低;由于后續的分離過程采用物理選礦(磁選),分離的介質為水,水在選礦過程中可以循環,因而分離過程中不會產生環境污染,使得整個混合熔渣工藝具有流程短、操作簡單、鐵、硅、磷、鈣回收率高、無廢水產生,具有高效、清潔、環保的特點;

尾礦的回收利用有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-濕法冶金聯合法將尾礦中含磷組分分離出來。尾礦利用價值大,應用范圍廣;

(10)熔渣實現調質后,熔渣中自由氧化鈣與自由氧化鎂消失,金屬鐵幾乎消失,可磨性增加,而且水硬性礦物C2S增加,可直接用作礦渣水泥、水泥調整劑或水泥生產中的添加劑,進一步通過加入熔融轉爐鋼渣、電爐熔融還原鋼渣、電爐熔融氧化鋼渣、石灰、粉煤灰、堿性鐵貧礦中的一種或幾種混合,調整堿度,噴入氧化性氣體,調整氧化鐵含量,生成鐵酸鹽,使其更接近于所需的水泥熟料組成,具有高的A礦,水硬性膠粘礦物增加,膠粘性增加,水泥的早期強度增加,可以直接作為水泥熟料;

(11)該方法可以連續或間斷進行,滿足了工業生產的實際需要;

(12)本發明不僅實現了混合熔渣中鐵、硅、鈣、磷組分的高效回收,而且實現了利用熔融還原大規模處理固態含鐵物料,生產鐵水、富硅鈣相與富磷相,是一種新的熔融還原煉鐵工藝。

(13)本發明實現了利用熔融還原大規模處理固態含鐵物料,是一種新熔融還原煉鐵工藝;

(14)加入冷態物料與熱熔融高爐熔渣避免了熔渣溫度過高,保護含碳保溫脫模耐火材料,提高保溫裝置的壽命;抑制熔渣中粒鐵及被還原的金屬鐵的氧化,提高金屬鐵的回收率;加入冷態物料與熱熔融高爐熔渣提高了原料處理量,不僅可以處理液態熔渣,而且可以處理少量冷態物料,原料適應性強;加入冷態物料實現了熔渣氧化反應釋放的化學熱與熔渣物理熱的高效利用;

(15)整個過程無需熱補償或需少量熱補償,可操作性強,生產成本低;整個過程無固體廢棄物產生,反應條件溫和,實現了節能減排,是一種綠色冶金工藝。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將由出渣口獲得熔融態高爐熔渣加入預熱溫度為1300℃的保溫渣罐中,加入從冶煉爐直接獲得的銅冶煉熔渣,同時,采用耐火噴槍,以底吹方式用預熱溫度為200℃的空氣,噴入預熱溫度為1200℃的煤粉,保持至熔融狀態,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1300~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):混合后的熔渣溫度為1550℃,在設定范圍內;

對應(b):混合后,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為0.4時,向反應熔渣中加入白云石粉、赤泥和生石灰粉,三者對應的質量比為1∶1∶1,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為1.2;

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式為在裝置上加入攪拌槳,進行機械攪拌,攪拌速率為100r/min,使反應熔渣充分混合;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍以頂吹方式進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為25%。

步驟2,分離再利用:

采用方法一,進行如下步驟:

(1)冷卻:將還原后的熔渣,旋轉冷卻至室溫,獲得緩冷渣;其中,金屬鐵沉降到反應裝置的底部,形成鐵坨;

(2)分離:人工取出鐵坨;將剩余緩冷渣中含金屬鐵層,破碎至粒度為20~400μm,磨礦,磁選分離出剩余金屬鐵;金屬鐵的回收率為96%;

(3)分離出金屬鐵后,得到尾礦;

(4)尾礦的回收利用:采用選礦-濕法冶金聯合法將尾礦中含磷組分分離出來,富磷相中P2O5含量為21%,采用重選粗選后,在采用2wt%檸檬酸,其中,重選富磷相和檸檬酸的固液比為1∶2(g∶L),將P2O5分離出來,回收率為58%。

實施例2

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將轉爐煉鋼熔融鋼渣加入熔煉反應渣罐中,得到反應熔渣,加入常溫金屬化率為70%的普通鐵精礦金屬化球團,熱態普通鐵精礦燒結礦、熱態普通鐵精礦預還原球團,同時,采用耐火噴槍吹入預熱溫度為1000℃的空氣,噴入煤粉與焦粉,加熱至熔融狀態,煤粉與焦粉的預熱溫度為800℃,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):混合后的熔渣溫度為1710℃,采用耐火噴槍插入熔渣內部,以側吹方式噴吹粉狀物料高爐煙塵和電爐煙塵,高爐煙塵和電爐煙塵的粒度均為150μm;載入氣體為空氣;

對應(b):混合后,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為2.6時,向反應熔渣中加入硅石,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為2.0;

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式N2攪拌,N2的預熱溫度為30℃,噴吹時間與流量的關系為90L/(min·kg),噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應熔渣內部以頂吹方式吹入;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍以頂吹方式進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為25%。

鋅組分與鉛組分揮發進入煙塵沒將反應后的煙塵進行回收,獲得氧化鋅與氧化鉛,回收率>95%以上。

步驟2,分離再利用:

采用方法三,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,旋轉沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;

其中,熔渣進行爐外熔渣處理,采用方法A:熔渣空冷或水淬

熔渣直接水淬,用作水泥熟料。

實施例3

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將熔融高爐渣加入熔煉反應渣罐中,得到反應熔渣,加入從冶煉爐直接獲得的鎳鐵熔渣,采用耐火噴槍,以頂吹方式吹入高爐煤氣,并保持熔融狀態,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):混合后的熔渣溫度為1620℃,在設定范圍內;

對應(b):混合后,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為0.8,在設定范圍內;

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式電磁攪拌,使反應熔渣充分混合;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍以頂吹方式進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為25%。

步驟2,分離再利用:

采用方法三,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,旋轉沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;

其中,熔渣進行爐外熔渣處理,采用方法B:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)還原后的熔渣倒入交流電弧爐中,向還原后的熔渣中吹入預熱的氧氣,氧氣的預熱溫度為1100℃,噴吹結束后,熔渣內Fe2O3為3.56wt%≥2wt%,停止噴吹,獲得氧化后的熔渣;

噴吹結束后,熔渣溫度為1420℃,通過交流電弧爐自身加熱后,渣罐內熔渣溫度為1450℃,滿足熔渣溫度≥1450℃要求;

(2)氧化后的熔渣直接水淬,用作水泥熟料。

實施例4

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將從鋼渣出渣口獲得的轉爐煉鋼熔融鋼渣加入鼓風爐中,得到反應熔渣,加入常溫FeO的含量為60%的普通鐵精礦含碳預還原球團,同時,采用耐火噴槍,以底吹方式吹入預熱溫度為200℃的空氣,噴入焦粉和鋅浸出大窯渣,兩者質量比為1∶1,保持熔融狀態,將實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):反應熔渣的溫度為1690℃,超出設定溫度范圍,向裝置中加入從冶煉爐直接獲得的鎳冶煉渣和鋅浸出大窯渣,兩者質量比為1∶1,測定反應混合熔渣的溫度為1650℃,在設定范圍內;

對應(b):混合后,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為0.9,在設定范圍內;

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式Ar攪拌與電磁攪拌相結合;Ar預熱溫度為300℃,噴吹時間與流量關系為80L/(min·kg),噴吹方式為插入反應熔渣內部以底吹方式吹入。

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為35%。

鋅組分、鉛組分、銦組分與銀組分揮發進入煙塵,將反應后的煙塵進行回收,獲得氧化鋅與氧化鉛,回收率>95%以上,銦組分回收率>90%,銀組分回收率>90%。

步驟2,分離再利用:

采用方法三,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,電磁沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;其中,Fe的回收率為95%;

熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法C:熔渣處理生產高附加值的水泥熟料

(1)熔渣倒入可傾倒的保溫渣罐中,加入還原后的熔渣溫度為1440℃,加入電爐熔融還原鋼渣、石灰、粉煤灰,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溫度為800℃的氧氣,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;

熔渣混合物料溫度為1430℃,噴入預熱燃料-煤粉,燃燒放熱,補充熱量,調控后溫度為1470℃,滿足熔渣混合物料溫度≥1450℃;

(3)氧化后的熔渣混合物料,水淬,制得高附加值的水泥熟料。

實施例5

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將電爐煉鋼常溫鋼渣和轉爐煉鋼常溫鋼渣加入感應爐中,加熱至熔融狀態,得到反應熔渣,保持熔融狀態采用耐火噴槍以頂吹方式吹入預熱溫度為300℃的氧氣-氮氣混合氣,氧氣-氮氣的混合體積比為2∶1,噴入無煙煤和脫鋁后高爐瓦斯泥,兩者質量比為1∶1,,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):反應熔渣的溫度為1680℃,超出設定溫度范圍,向裝置中加入常溫普通鐵精礦燒結礦、普通鐵精礦球團礦和噴入含高鐵鋁土礦物料,三種物料的質量比為1∶3∶2,反應混合熔渣的溫度為1600℃,在設定范圍內;

對應(b):反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為2.1,向反應熔渣中加入酸性含鐵物料,酸性含鐵物料CaO/SiO2≤1為酸性燒結礦,使反應熔渣滿足參數(b);

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式機械攪拌,裝置加入攪拌槳,攪拌速率為300r/min,使反應混合熔渣充分的混合;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍以頂吹方式進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為30%。

鋅組分、鉛組分揮發進入煙塵,將反應后的煙塵進行回收,獲得氧化鋅與氧化鉛,回收率>95%以上。

步驟2,分離再利用:

采用方法三,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,自然沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;其中,Fe的回收率為95%

熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法D:熔渣澆筑,作為礦渣棉;

實施例6

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將轉爐煉鋼熔融鋼渣加入反射爐中,形成反應熔渣,加入從冶煉爐直接獲得的鋅浸出大窯渣、銅冶煉渣,采用耐火噴槍以頂吹方式吹入預熱溫度為600℃的富氧空氣,噴入含碳鉛鋅渣和含碳高爐粉塵,兩者質量比為1∶1,保持熔融狀態,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):反應熔渣的溫度為1300℃,低于設定溫度,向裝置中,加入燃料,燃料的溫度為300℃,煤粉的加入量根據所需溫度及煤粉的熱值計算理論質量,加入的實際質量比理論質量多2wt.%;同時,用耐火噴槍插入反應熔渣內部,通入氧氣-氬氣混合氣,氧氣與氬氣的混合體積比為5∶1,氧氣-氬氣混合氣的預熱溫度為1100℃;噴吹完成后,測定反應混合熔渣的溫度為1580℃,在設定范圍內;

對應(b):反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為0.4,向反應熔渣中加入堿性含鐵物料,堿性含鐵物料為CaO/SiO2≥1的熱態堿性預還原球團,使反應熔渣滿足參數(b);

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式機械攪拌,攪拌速率為100r/min,使反應熔渣充分混合;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為30%。

鋅組分、鉛組分、銦組分與銀組分揮發進入煙塵,將反應后的煙塵進行回收,獲得氧化鋅與氧化鉛,回收率>95%以上,銦組分回收率>90%,銀組分回收率>90%。

步驟2,分離再利用:

采用方法三,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,自然沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;其中,Fe的回收率為90%;

熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法E:部分或全部熔渣返回到反應混合熔渣

全部熔渣返回到步驟1的反應熔渣,作為熱態冶金熔劑,調整反應熔渣成分,控制反應熔渣溫度。

實施例7

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將電爐煉鋼常溫鋼渣加入礦熱爐中,加熱至熔融狀態,采用耐火噴槍以側吹方式吹入預熱溫度為200℃的氧氣,噴入粒度為150μm的普通鐵精礦,并加入熱態普通鐵精礦直接還原鐵和熱態釩鈦磁鐵精礦金屬化球團,三種物料的質量比為1∶1∶0.1,采用耐火噴槍插入反應熔渣內部,吹入預熱溫度為600℃的煤粉,載入氣為空氣,空氣預熱溫度為800℃,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):反應混合熔渣溫度為1310℃,礦熱爐自身加熱,溫度至1450℃,在設定范圍內;

對應(b):反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為1.2,反應熔渣滿足參數(b);

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式為N2攪拌與機械攪拌相結合;N2的預熱溫度為300℃,噴吹時間與流量的關系為1L/(min·kg),噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入;機械攪拌的攪拌速率為100r/min;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍以頂吹方式進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為30%。

步驟2,分離再利用:

采用方法三,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,自然沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;其中,Fe的回收率為90%;

熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法F:熔渣冷卻分離

熔渣倒入保溫渣罐中,熔渣溫度為1530℃。

分離回收采用步驟2的方法一,進行處理。

(1)冷卻:將熔渣,旋轉冷卻至室溫,獲得緩冷渣,金屬鐵沉降到反應裝置的底部,形成鐵坨;

(2)分離:人工取出鐵坨;將剩余緩冷渣中含金屬鐵層,破碎至粒度為20~400μm,磨礦,磁選分離出剩余金屬鐵,金屬鐵的回收率為97%;

(3)分離出金屬鐵后,熔渣實現調質處理,得到尾礦,尾礦中TFe含量0.532%;

(4)尾礦的回收利用代替碎石作骨料;

(5)尾礦中,富磷相采用選礦法將含磷組分分離出來;磷組分的回收率為59%。

實施例8

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將常溫鋼渣加入交流電弧爐中,加入從冶煉爐直接獲得的鉛冶煉渣和白云鄂博鐵礦鐵精礦含碳預還原球團,將反應熔渣,通過交流電弧爐自身加熱至熔融狀態;同時,采用耐火噴槍以底吹方式吹入預熱溫度為400℃的空氣,噴入煤粉,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):反應熔渣的溫度為1320℃,低于設定溫度,通過交流電弧爐自身加熱,使反應熔渣的溫度為1480℃,在設定范圍內;

對應(b):反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為1.0,滿足參數(b);

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式電磁攪拌,使反應熔渣充分混合;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為25%。

鋅組分、鉛組分、銦組分與銀組分揮發進入煙塵,將反應后的煙塵進行回收,獲得氧化鋅與氧化鉛,回收率>95%以上,銦組分回收率>90%,銀組分回收率>90%。

步驟2,分離再利用:

采用方法三,進行如下步驟:

(1)還原后的熔渣,自然沉降,渣-金分離,獲得鐵水與熔渣;(2)熔渣,進行爐外熔渣處理;(3)鐵水,送往轉爐煉鋼;

其中,熔渣進行爐外熔渣處理,采用方法G:熔渣再熔融還原

熔渣倒入保溫地坑中,作為反應熔渣,實時監測保溫裝置內的反應熔渣,通過調控同時保證(a)、(b)和(c)三個參數,得到二次還原后的熔渣;

(a)熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):熔渣的溫度為1500℃,在設定范圍內;

對應(b):堿度CaO/SiO2比值=1.0,在設定范圍內;

對應(c):對熔渣進行機械攪拌,攪拌速率為100r/min,使熔渣充分混合;

分離回收采用步驟2的方法三中的方法D,進行處理。

方法D:熔渣澆筑作為微晶玻璃;

實施例9

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將轉爐煉鋼獲得的熔融鋼渣加入熔煉反應渣罐中,形成反應熔渣,加入從冶煉爐直接獲得的鉛鋅冶煉熔渣,保持熔融狀態,采用耐火噴槍,以頂吹方式吹入高爐煤氣,高爐煤氣預熱溫度為800℃,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):混合后的熔渣溫度為1660℃,高于設定范圍,加入從冶煉爐直接獲得熱態金屬化率為70%的普通鐵精礦金屬化球團、熱態FeO的含量為60%的普通鐵精礦含碳預還原球團和常溫普通鐵精礦燒結礦,調整后,溫度為1420℃;

對應(b):混合后,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為0.8,在設定范圍內;

對應(c):對反應熔渣進行自然混合,使反應熔渣充分混合;

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為25%。

鋅組分、鉛組分、銦組分與銀組分揮發進入煙塵,將反應后的煙塵進行回收,獲得氧化鋅與氧化鉛,回收率>95%以上,銦組分回收率>90%,銀組分回收率>90%。

步驟2,分離再利用:

采用方法二,進行如下步驟:

方法I:熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向還原后的熔渣中吹入預熱溫度為1000℃的氧氣,氧化鐵含量為4.16wt.%≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后的熔渣;

其中,整個過程中,熔渣溫度為1460℃,滿足要求;

(2)氧化后的熔渣直接水淬,用作水泥生產中的添加劑;

(3)熔煉反應裝置下部鐵水送往轉爐煉鋼,Fe的回收率為90%。

實施例10

一種熔渣冶金熔融還原生產的方法,按照以下步驟進行:

步驟1,熔渣冶金熔融還原:

將從出渣口獲得的高爐熔渣加入鼓風爐中,形成反應熔渣,加入常溫含釩鈦鋼渣、普通鋼渣與熱態普通鐵精礦燒結球團,加熱至熔融狀態,同時,采用耐火噴槍,以側吹方式吹入預熱溫度為200℃的空氣,噴入焦粉,實時監測反應熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數,獲得還原后的熔渣;

(a)反應熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.0;(c)反應熔渣實現充分攪拌;調控方法為:

對應(a):反應熔渣的溫度為1340℃,低于設定溫度范圍,采用耐火噴槍向反應熔渣內部,吹入預熱溫度為600℃的煤粉,載入氣為氧氣,測定反應混合熔渣的溫度為1450℃,在設定范圍內;

對應(b):混合后,反應熔渣中堿度CaO/SiO2比值為0.9,在設定范圍內;

對應(c):對反應熔渣進行攪拌,攪拌方式Ar攪拌與電磁攪拌相結合;Ar預熱溫度為300℃,噴吹時間與流量的關系為80L/(min·kg),噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應熔渣內部吹入。

反應熔渣熔融還原過程中,對反應熔渣表面持續噴吹富氧空氣;其中,采用耐火噴槍進行噴吹,富氧空氣的氧氣體積含量為35%。

步驟2,分離再利用:

采用方法二,進行如下步驟:

方法II:熔渣處理生產高附加值的水泥熟料

(1)向還原后的熔渣中加入熔融轉爐鋼渣、電爐熔融氧化鋼渣、堿性鐵貧礦、鋁土礦、高爐熔渣,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溫度為600℃的空氣,熔渣混合物料氧化鐵含量為3.24wt%≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后的熔渣混合物料;

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:

熔渣混合物料溫度為1410℃,噴入預熱燃料-煤粉,燃燒放熱,補充熱量,調控后溫度為1460℃,滿足溫度≥1450℃;

(3)氧化后的熔渣混合物料,進行空冷,制得高附加值的水泥熟料;

(4)熔煉反應裝置下部鐵水送往轉爐煉鋼,Fe的回收率為85%。

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