本發明屬于非高爐煉鐵及資源綜合利用領域,具體涉及一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法。
背景技術:
近幾年我國鋼鐵工業發展迅速,2015年生鐵產量超過7億噸,粗鋼產量超過9億噸。煉鐵、煉鋼產生了大量高爐渣、鋼渣等鋼鐵冶金渣以及煙塵,截至2015年,高爐渣、鋼渣、鐵合金渣及煙塵總量已經超過4億噸。
高爐渣是高爐還原過程中產生的,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,其金屬鐵含量為10%以上,鐵氧化物含量為25%以上,并含有一定的自由氧化鈣與五氧化二磷。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。
高爐熔渣和熔融鋼渣,蘊含著豐富的熱能資源,含有大量的熱態冶金熔劑,而且含有較高含量的鐵、磷、鈣等多種有價元素,是重要的二次資源。液態熔融高爐熔渣與熔融鋼渣化學反應活性強,都是物理化學性質優良的熔渣體系,為熔渣冶金熔融還原提供了必要條件。同時,鋼渣的化學組成、礦物組成與水泥熟料極其相近,高爐熔渣也含有與水泥熟料相近的化學組成。每年我國水泥熟料產量超過12億噸,需要大量的礦物資源與物理熱資源,成本在2000億以上。高爐熔渣和熔融鋼渣不是廢棄物,而是冶金中間產品。
技術實現要素:
針對現有技術存在的問題,本發明提供一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,提供了一種熔渣冶金的方法。該方法以混合熔渣作為熔渣體系,通過渣浴,實現熔渣冶金熔融還原,是一種由混合熔渣熔融還原回收生鐵或鋼、富磷相,并實現了熔渣調質處理的方法。該方法反應時間短、金屬回收率高、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、冶金資源與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。
本發明的混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,充分利用鋼鐵生產中間產物-高爐熔渣與熔融鋼渣的物理熱資源和熱態冶金熔劑,以及高爐熔渣與熔融鋼渣的高化學活性,通過高爐熔渣和熔融鋼渣的混合,熱態熔劑熔融反應,噴吹還原性物質及攪拌,渣浴還原,實現了混合熔渣冶金,熔融還原煉鐵,使混合熔渣中的鐵以鐵水、生鐵、鋼形式回收,并實現了富磷相回收與混合熔渣調質,得到的熔渣可直接用作礦渣水泥、水泥調整劑、水泥生產中的添加劑、水泥熟料,或添加其他組分生產高附加值的水泥熟料。
本發明的一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將熔融態高爐熔渣和熔融態鋼渣,加入保溫裝置或熔渣可流出的熔煉反應裝置,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在設定范圍內;
(b)反應混合熔渣實現充分混合;
(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):
設定溫度范圍為1300~1650℃;
當反應裝置采用保溫裝置時,反應混合熔渣的溫度范圍設定為1300~1580℃;
當反應裝置采用熔渣可流出的熔煉反應裝置時,反應混合熔渣的溫度范圍設定為1350~1650℃;
控制反應混合熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法為:
當反應混合熔渣的溫度<設定溫度范圍下限時,通過反應裝置自身的加熱功能,或向反應混合熔渣中加入燃料和/或熔融鋼渣,進行熱量補償,使反應混合熔渣的溫度達到設定溫度范圍內;
當反應混合熔渣的溫度>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,進行降溫,使反應混合熔渣的溫度達到設定溫度范圍內;
對應(b):
反應混合熔渣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。
對應(c):
當FeO的質量濃度>1.0%時,向反應混合熔渣中,通入還原性氣體或加入還原劑,使反應混合熔渣滿足參數(c);
判斷步驟1結束的條件為:
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
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的反應混合熔渣,作為熱態冶金熔劑,調整反應混合熔渣成分,控制反應混合熔渣溫度。
方法F:熔渣分卻分離
熔渣倒入保溫裝置中,作為反應混合熔渣,分離回收采用步驟2方法一,進行處理。
方法G:熔渣再熔融還原
熔渣倒入保溫裝置中,作為反應混合熔渣,實時監測保溫裝置內的反應混合熔渣,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。
所述的熔融態高爐熔渣由出渣口獲得,或將高爐渣加熱至熔融狀態。
所述的熔融態鋼渣由出渣口獲得,或將鋼渣加熱至熔融狀態。
所述的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。
所述的控制混合熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,向混合熔渣中加入燃料和熔融鋼渣時,燃料和熔融鋼渣為任意比。
所述的控制反應混合熔渣的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.%。
所述的控制反應混合熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,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反應混合熔渣,所述的噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應熔渣內部,插入方式為底吹、側吹或頂吹中的一種或幾種。
所述的控制反應混合熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,燃料為煤粉。
所述的控制反應混合熔渣的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;
所述的控制反應混合熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,所述常溫或從冶煉爐直接獲得具有出爐溫度的含鐵物料為普通鐵精礦、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%。
所述的控制反應混合熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,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-氬氣混合氣、氬氣-氧氣、氮氣-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。
所述的含釩鈦物料為含鈦高爐渣、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。
所述的控制反應混合熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,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時,幾種物料的質量比為任意比。
所述的控制反應混合熔渣的溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的加入冶金熔劑、含鐵物料或高爐熔渣中的一種或幾種,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。
所述的控制充分混合的方法中,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插入反應混合熔渣內部吹入,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。
所述的還原性氣體為高爐煤氣、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,還原性氣體的溫度為0~1200℃,噴吹時間與流量的關系為1~90L/(min·kg),還原性氣體的吹入方式為采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入;所述的還原性氣體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。
當還原性氣體為混合氣體時,混合比例為任意比。
所述的還原劑是煤粉、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。
所述的還原劑采用噴吹的方式加入反應混合熔渣內部,載入氣體為空氣、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;所述的噴吹方式采用噴槍以噴吹的方式噴入熔渣內部,采用側吹、頂吹或底吹中的一種或幾種。
在加入還原劑、燃料的同時向體系噴入氧化性氣體,目的在于將還原性物質及燃料氧化,使C氧化為CO,進一步提高反應速度,同時提高熔渣溫度;
所述的混合熔融冶金熔融還原回收的方法中,反應混合熔渣熔融還原過程中,對反應混合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%;富氧空氣的溫度為0~1200℃,噴吹時間與流量的關系為1~90L/(min·kg);
噴吹富氧空氣的作用為:熔渣內部的C反應,生成CO,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,提高反應混合熔渣溫度,使反應混合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。
本發明的混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,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、乙酸或檸檬酸的一種或幾種。
所述混合熔渣冶金熔融還原回收的方法中,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;氧化性氣體的預熱溫度為0~1200℃,所述的氧化性氣體插入熔渣內部吹入,插入方式為底吹、側吹或頂吹中的一種或幾種;
所述混合熔渣冶金熔融還原回收的方法中,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,插入方式為底吹、側吹或頂吹中的一種或幾種。
所述步驟1中,所述的噴吹還原性物質或攪拌,目的在于保證熔渣中鐵氧化物被充分還原為金屬鐵Fe,保證熔渣中金屬鐵顆粒不被氧化。熔融鋼渣中夾雜的粒鐵及被還原的金屬鐵水實現聚集、長大與沉降。
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。
所述步驟2,所述的旋轉冷卻,旋轉沉降將裝有還原后的熔渣的保溫裝置或反應裝置置于旋轉平臺上,旋轉平臺的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;將裝有還原后的熔渣的保溫裝置置于旋轉平臺上旋轉,目的是加速金屬鐵聚集、長大與沉降,促進硅鈣組分、富磷相的富集與長大,縮短沉降時間,改善沉降效果,提高生產效率,實現熔渣調質處理;
所述步驟2,冷卻過程中,還原后的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,金屬鐵水繼續聚集、長大與沉降,并實現長大與沉降,磷組分繼續遷移、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,有利于富硅鈣相的礦物解離,利于選礦分離,還原后的混合熔渣中自由氧化鈣與自由氧化鎂消失,金屬鐵與鐵氧化物幾乎消失,礦物可磨性增加,實現熔渣調質。
本發明的一種混合熔渣熔渣冶金熔融還原回收的方法,與現有技術相比,本發明的特點及有益效果是:
(1)本發明充分利用鋼鐵生產中間產物-高爐熔渣與熔融鋼渣的物理熱資源和熱態冶金熔劑,以及高爐熔渣與熔融鋼渣的高化學活性,通過高爐熔渣和熔融鋼渣的混合,熱態熔劑反應,噴吹還原性物質及攪拌,渣浴熔融還原,實現了混合熔渣冶金,熔融還原煉鐵,使混合熔渣中的鐵以鐵水、生鐵、鋼形式回收;熔渣處理、冷卻與分離,渣中剩余粒鐵及繼續被還原的金屬鐵聚集、長大與沉降,熔渣中磷組分硅鈣組分分別遷移、富集于富磷相、富硅鈣相,并實現聚集、長大與沉降,實現回收金屬鐵或鋼、富磷相與熔渣調質和高效分離回收;得到的熔渣可直接用作礦渣水泥、水泥調整劑、水泥生產中的添加劑、水泥熟料,或添加其他組分生產高附加值的水泥熟料,而且可以處理熱態固態物料,同時實現熔渣調質處理,應用范圍更廣,達到二次資源高效綜合利用的目的。該方法反應時間短、高效節約能源、金屬回收率高、生產成本低、原料適應性強、處理量大、環境友好、經濟收益高、可有效解決冶金資源與熱能高效回收,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)加入冶金爐出爐的熱態含鐵物料,不僅可以有效節約能源,降低成本,而且充分利用熱資源,提高熱態含鐵物料的處理量,提高了反應速度和生產率,降低生產成本,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,有效降低燃料消耗,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)熔渣冷卻后,金屬鐵沉降到底部,形成鐵坨,回收金屬鐵,同時采用磁選分離剩余緩冷渣中含金屬鐵層,分離出剩余金屬鐵,實現了高爐熔渣中熔融鋼渣中粒鐵及鐵氧化物中鐵的高效回收,金屬鐵回收率高;
(9)由于金屬鐵沉降在下部,因此,需分選爐渣量小,磨礦、磁選成本低,同時,賦存于富硅鈣相界面的富磷相有助于硅鈣相解離;
(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、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、鋁土礦、高爐熔渣中的一種或幾種,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;熔渣中加入含鈦物料,增加水泥的強度,可制備高標號水泥;
(11)自由氧化鈣與自由氧化鎂消失,金屬鐵與鐵氧化物幾乎消失,易于磨礦,熔渣實現調質,尾礦利用限制因素消失,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。
(12)該方法可以連續或間斷進行,滿足了工業生產的實際需要。
(13)通過兩種熔渣混合,熱態熔劑反應,并噴吹還原性氣體或還原劑,通過渣浴,提高還原反應速度,實現了熔融還原煉鐵,熔渣中的鐵氧化物得到充分還原為金屬鐵,渣-金分離,得到鐵水與熔渣;熔渣處理,渣中剩余粒鐵及繼續被還原的金屬鐵聚集、長大與沉降,;
(14)冷卻過程中,熔渣中鐵組分繼續遷移,富集于金屬鐵,磷組分繼續遷移富集于富磷相,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,實現長大;混合熔渣中磷組分繼續遷移、富集于Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相,分布于富硅鈣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;
(15)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,實現混合熔渣中鐵組分、硅鈣組分、磷組分的高效回收;由于后續的分離過程采用物理選礦(磁選),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;
(16)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
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將由出渣口獲得熔融態高爐熔渣和加熱至熔融態電爐煉鋼鋼渣,按質量比,熔融態高爐熔渣∶電爐煉鋼鋼渣=(200∶300)kg配料,加入預熱溫度為1200℃的保溫地坑中,混合形成反應混合熔渣,熔渣混合過程中,熔渣中鐵氧化物發生熔融還原反應,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度為1300~1580℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):混合后反應混合熔渣的溫度為1544℃,在設定范圍內;
對應(b):裝置加入攪拌槳,采用機械攪拌,攪拌速率為300r/min,使反應混合熔渣充分的混合;
對應(c):FeO的質量濃度為1.8%,向反應混合熔渣中,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以底吹的方式吹入預熱溫度為300℃的轉爐煤氣2min,噴吹時間與流量的關系為60L/(min·kg),FeO的質量濃度為1.0%,滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為0℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為35%;噴吹時間與流量的關系為90L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
采用方法一:進行如下步驟:
(1)冷卻:將還原后的熔渣,自然冷卻至室溫,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;金屬鐵回收率96%;
(3)分離出金屬鐵后,得到尾礦;
(4)尾礦的回收利用:作為水泥原料。
實施例2
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將從出渣口得到熔融態高爐熔渣和將從出渣口得到的熔融態轉爐煉鋼鋼渣,按質量比,熔融態高爐熔渣∶轉爐煉鋼鋼渣=(50∶300)kg配料,加入轉爐,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣的溫度為1655℃,超出設定溫度范圍,向裝置中加入常溫金屬化率≥70%的普通鐵精礦金屬化球團、常溫FeO的含量≥60%的普通鐵精礦含碳預還原球團和含高鐵鋁土礦物料,三種物料的質量比為2∶1∶1,反應混合熔渣的溫度為1470℃,在設定范圍內;
對應(b):采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以側吹的方式吹入Ar氣,Ar氣的預熱溫度為0℃,噴吹時間與流量的關系為90L/(min·kg),使反應混合熔渣充分的混合;
對應(c):FeO的質量濃度為1.6%,用空氣載入,向反應混合熔渣中,噴入含碳高爐粉塵、鋅浸出大窯渣、含鋅浸出渣和焦粉,四者的對應質量比例為1∶1∶1∶1,使反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為1200℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為25%;噴吹時間與流量的關系為60L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
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,分離回收:
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;此時,Fe的回收率為95%;
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,用作水泥調整劑。
實施例3
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將由出渣口獲得的熔融態高爐熔渣和加熱至熔融態的轉爐煉鋼鋼渣,按質量比,熔融態高爐熔渣∶轉爐煉鋼鋼渣=(20∶400)kg配料,加入鼓風爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣的溫度為1660℃,超出設定溫度范圍,向裝置中加入從冶煉爐直接獲得的銅冶煉熔渣、鉛冶煉熔渣、熱態金屬化率≥70%的普通鐵精礦金屬化球團和熱態FeO的含量≥60%的普通鐵精礦含碳預還原球團,四者的質量比為4∶3∶2∶1,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行電磁攪拌,使反應混合熔渣充分的混合;
對應(c):當FeO的質量濃度為1.9%時,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以底吹的方式吹入天然氣,天然氣的溫度為0℃,噴吹時間與流量的關系為1L/(min·kg),使反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為900℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為25%;噴吹時間與流量的關系為70L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
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,分離回收:
采用方法三,進行如下步驟:
(1)還原后的熔渣,自然冷卻沉降,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;此時,Fe的回收率為93%;
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)還原后的熔渣倒入可傾倒的保溫渣罐中,通過耐火噴槍向熔渣內部,以頂吹的方式吹入預熱溫度為1000℃的氧氣-氮氣混合氣,氧氣-氮氣混合氣中,氧氣與氮氣的體積比為3∶1;氧氣-氮氣混合氣的流量為60L/(min·kg),此時,熔渣溫度為1470℃,噴吹結束后,熔渣內Fe2O3為3.12wt%;完成噴吹,獲得氧化后的熔渣;
(2)氧化后的熔渣直接空冷,用作水泥生產中的添加劑。
實施例4
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態的高爐熔渣和加熱至熔融態的轉爐煉鋼鋼渣,按質量比,高爐熔渣∶轉爐煉鋼鋼渣=(500∶560)kg配料,加入等離子爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣的溫度為1290℃,低于設定溫度范圍,裝置自身加熱,使反應混合熔渣的溫度為1350℃,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行攪拌,攪拌方式為N2攪拌與電磁攪拌相結合;N2的預熱溫度為30℃,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混合熔渣內部以底吹的方式吹入;
對應(c):FeO的質量濃度為1.6%,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以底吹的方式吹入焦爐煤氣,焦爐煤氣的預熱溫度為500℃,噴吹時間與流量的關系為10L/(min·kg),使反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為200℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為30%;噴吹時間與流量的關系為20L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
采用方法三,進行如下步驟:
(1)還原后的熔渣,電磁冷卻沉降,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,Fe的回收率為92%;
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)熔渣倒入可傾倒的熔煉反應渣罐中,此時,熔渣溫度為1490℃,加入熔融轉爐鋼渣、電爐熔融氧化鋼渣、粉煤灰、鋁土礦,充分混合,此時,物料溫度為1350℃,噴入預熱溫度為30℃的燃料-煤粉后,溫度為1450℃,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℃氧氣-氬氣混合氣體,氧氣與氬氣的混合體積比為3∶1,噴吹時間為5min,噴吹流量為60L/(min·kg),當熔渣混合物料氧化鐵含量為4wt%,完成熔渣混合物料的氧化,獲得氧化后的熔渣混合物料;
(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。
實施例5
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態的高爐熔渣和加熱至熔融態的轉爐煉鋼鋼渣,按質量比,高爐熔渣∶轉爐煉鋼鋼渣=(400∶350)kg配料,加入熔煉反應渣罐中,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,調控同時保證(a)、(b)和(c):
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣的溫度為1450℃,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行攪拌,攪拌方式為Ar攪拌與機械攪拌相結合;Ar的預熱溫度為100℃,噴吹時間與流量的關系為20L/(min·kg),噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部以側吹的方式吹入;機械攪拌的攪拌速率為200r/min;
對應(c):FeO的質量濃度為1.7%,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以側吹的方式吹入高爐煤氣,高爐煤氣的預熱溫度為1000℃,噴吹時間與流量的關系為10L/(min·kg),使反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為200℃富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為35%;噴吹時間與流量的關系為30L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
采用方法三,進行如下步驟:
(1)還原后的熔渣,旋轉冷卻沉降,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,Fe的回收率為94%;
熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法D:熔渣澆筑微晶玻璃;
實施例6
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態的高爐熔渣和加熱至熔融態的轉爐煉鋼鋼渣,按質量比,高爐熔渣∶轉爐煉鋼鋼渣=(560∶600)kg配料,加入熔煉反應渣罐中,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣溫度為1320℃,低于設定溫度,向裝置中,加入燃料,燃料的溫度為50℃,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1wt.%;同時,用耐火噴槍插入反應熔渣內部以側吹方式,通入氧氣,氧氣的預熱溫度為50℃;噴吹完成后,測定反應混合熔渣的溫度為1550℃,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行攪拌,攪拌方式為電磁攪拌;使反應混合熔渣充分混合;
對應(c):FeO的質量濃度為1.0%,滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為200℃富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為25%;噴吹時間與流量的關系為60L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
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,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的反應混合熔渣,作為熱態冶金熔劑,調整反應混合熔渣成分,控制反應混合熔渣溫度,控制的溫度范圍為1350~1580℃。
實施例7
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態的高爐熔渣和加熱至熔融態的電爐煉鋼氧化鋼渣,按質量比,高爐熔渣∶電爐煉鋼氧化鋼渣=(200∶250)kg,加入轉爐中形成反應混合熔渣,熔渣混合過程中,熔渣中鐵氧化物發生熔融還原反應,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):混合后熔渣的溫度為1651℃,超出反應混合熔渣的設定溫度;加入熱態普通鐵精礦球團礦和常溫普通鐵精礦燒結礦,并采用耐火噴槍以底吹的噴吹的方式,加入平均粒度為150μm的高爐瓦斯灰、電爐煙塵粉狀物料和釩鈦磁鐵精礦金屬化球團,四種物料的質量比為1∶1∶1∶0.1,載入氣體空氣-氮氣混合氣,反應混合熔渣溫度為1520℃;
對應(b):對反應混合熔渣進行攪拌,攪拌方式為機械攪拌,攪拌速率為100r/min,使反應混合熔渣充分混合;
對應(c):FeO的質量濃度為2.0%,向反應混合熔渣內部,加入含碳鉛鋅渣和脫鋁后高爐瓦斯泥,兩種物料的質量比為1∶1,載入氣體為氧氣,使反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為300℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為35%;噴吹時間與流量的關系為30L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
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,分離回收:
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F:
分離回收采用方法一,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,金屬鐵回收率97%;
(3)分離出金屬鐵后,得到尾礦;
(4)尾礦的回收利用為:采用濕法冶金法將尾礦中含磷組分分離出來,富磷相中P2O5含量為23%,采用2wt%磷酸,其中,重選富磷相和磷酸的固液比為1∶2(g∶L),將P2O5分離出來,P2O5回收率為65%。
實施例8
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態的高爐熔渣和加熱至熔融態的電爐煉鋼氧化鋼渣,按質量比,高爐熔渣∶電爐煉鋼氧化鋼渣=(200∶250)kg,加入交流電弧爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,調控同時保證(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣溫度為1210℃,電弧爐自身加熱,溫度至1550℃,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行電磁攪拌,使反應混合熔渣充分混合;
對應(c):FeO的質量濃度為1.9%,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以底吹的方式吹入裝置回收的尾氣-CO,CO的預熱溫度為1200℃,噴吹時間與流量為10L/(min·kg),使反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為800℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為25%;噴吹時間與流量的關系為15L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
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
熔渣倒入保溫渣罐中,實時監測熔渣,通過調控同時保證如下(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1300~1580℃;(b)熔渣實現充分混合;(c)熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;
調控方法如下:
對應(a):熔渣的溫度為1300℃,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行攪拌,攪拌方式為機械攪拌,攪拌速率為200r/min,使反應混合熔渣充分混合;
對應(c):FeO的質量濃度為0.9,反應混合熔渣滿足參數(c);
分離回收采用方法三中的方法A:還原后的熔渣空冷或水淬進行處理:
還原后的熔渣直接空冷,用作水泥生產中的添加劑。
實施例9
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將由出渣口獲得的熔融態高爐熔渣和加熱至熔融態的轉爐煉鋼鋼渣,按質量比,熔融態高爐熔渣∶轉爐煉鋼鋼渣=(500∶400)kg配料,加入鼓風爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監測同時保證(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣的溫度為1657℃,超出設定溫度范圍,向裝置中加入從冶煉爐直接獲得的熱態普通鐵精礦燒結礦、普通鐵精礦直接還原鐵、常溫鎳鐵渣和白云鄂博鐵礦鐵精礦含碳預還原球團,四種物料的對應質量比例為5∶3∶2∶0.2,測定反應混合熔渣的溫度為1420℃,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行電磁攪拌,使反應混合熔渣充分的混合;
對應(c):當FeO的質量濃度為1.9%時,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以頂吹的方式吹入天然氣,天然氣的溫度為0℃,噴吹時間與流量的關系為1L/(min·kg),使反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為800℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為25%;噴吹時間與流量的關系為60L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
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,通過耐火噴槍向熔渣內部,以頂吹方式吹入預熱溫度為1000℃的氧氣,氧氣的流量為流量為60L/(min·kg),此時,熔渣溫度為1450℃,噴吹結束后,熔渣內Fe2O3為3.46wt%,完成噴吹,獲得氧化后的熔渣;
(2)氧化后的熔渣直接空冷用作水泥調整劑;
(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
一種混合熔渣冶金熔融還原的回收方法,按照以下步驟進行:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態的高爐熔渣和加熱至熔融態的轉爐煉鋼鋼渣,按質量比,高爐熔渣∶轉爐煉鋼鋼渣=(400∶360)kg配料,加入等離子爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監測反應混合熔渣,通過調控同時保證(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)反應混合熔渣的溫度在1350~1650℃;(b)反應混合熔渣實現充分混合;(c)反應混合熔渣中,FeO的質量濃度≤1.0%;調控方法如下:
對應(a):反應混合熔渣的溫度為1280℃,低于設定溫度范圍,裝置自身加熱,使反應混合熔渣的溫度為1350℃,在設定范圍內;
對應(b):對反應混合熔渣進行攪拌,攪拌方式為N2攪拌與電磁攪拌相結合;N2的預熱溫度為50℃,噴吹時間與流量的關系為40L/(min·kg),噴吹方式為采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以頂吹的方式吹入;
對應(c):FeO的質量濃度為1.6%,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,以底吹方式吹入溫度為500℃的焦爐煤氣,噴吹時間與流量關系為10L/(min·kg),反應混合熔渣滿足參數(c);
反應混合熔渣熔融還原過程中,采用耐火噴槍對反應混合熔渣表面持續噴吹溫度為200℃的富氧空氣;富氧空氣的氧氣體積含量為30%;噴吹時間與流量的關系為20L/(min·kg);
反應混合熔渣中,當FeO的質量濃度≤1.0%時,停止步驟1操作,獲得還原后的熔渣。
步驟2,分離回收:
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電爐熔融還原鋼渣、石灰、堿性鐵貧礦、高爐熔渣,充分混合,此時,物料溫度為1380℃,通過等離子爐自身加熱,物料溫度為1490℃,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℃氧氣-氮氣混合氣體,氧氣與氮氣的混合體積比為5∶1,噴吹時間為6min,噴吹流量為40L/(min·kg),當熔渣混合物料氧化鐵含量為5.12wt%,完成熔渣混合物料的氧化,獲得氧化后的熔渣混合物料;
(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。