一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，包括以下工藝步驟：步驟1：將有色冶煉渣、煤炭和增氧劑按1:0.10～0.25:0.15～0.30比例充分混和至均勻；步驟2：將步驟1混勻后的物料送入還原設(shè)備，在溫度為1050～1200℃條件下焙燒30～60min，得到金屬化混合物料；步驟3：將步驟2所得物料冷卻后，破碎研磨至-200目占80%以上，磁選后得到金屬化鐵粉。通過在有色冶煉渣中配加增氧劑，可使有色冶煉渣還原時間由60～120min縮短到30～60min，提高了產(chǎn)能，同時，可使還原溫度由1300以上降低到1050～1200℃，降低了燃料消耗。
【專利說明】一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外的有色冶金工業(yè)在長期生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了大量的含鐵有色冶煉渣，如銅鎳生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的銅渣、鎳渣等，造成了資源浪費和環(huán)境污染。為經(jīng)濟有效地利用有色冶煉渣資源，國內(nèi)的許多大專院校和科研院所進行了諸多研究，主要采用酸浸、熔融還原、鋪路、制造建筑材料等方法進行處置，但都均因經(jīng)濟性差未能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0003]目前較為有效的處理方法有直接還原法，即用煤基對有色冶煉渣中的鐵氧化物進行直接還原，具體是將有色冶煉渣和煤粉磨細(xì)后按一定比例混合、造球，干燥后的生球在還原設(shè)備中經(jīng)過一定時間的高溫焙燒，使有色冶煉渣中鐵氧化物還原為金屬鐵。一般為提高碳的氣化速度，通常采用1300°C以上的還原溫度。此外，有色冶煉渣中含有由FeO與SiO2結(jié)合在一起生成低熔點的輝石(Fe0--Si02)和鐵橄欖石(2Fe0--Si02)等物質(zhì)，這些物質(zhì)采用傳統(tǒng)的直接還原工藝需要較高的溫度和較長的還原時間采用較高還原溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，以降低降低還原溫度和縮短還原時間。
[0005]為此，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，包括以下工藝步驟:
步驟1:將有色冶煉渣、煤炭和增氧`劑按1:0.10~0.25:0.15~0.30比例充分混和至均勻；
步驟2:將步驟I混勻后的物料送入還原設(shè)備，在溫度為1050~1200°C條件下焙燒30~60min,得到金屬化混合物料；
步驟3:將步驟2所得物料冷卻后，破碎研磨至-200目占80%以上，磁選后得到金屬化鐵粉。
[0006]進一步地，步驟I中，所述煤炭優(yōu)選為蘭炭。
[0007]進一步地，步驟I中，所述增氧劑為石灰石。
[0008]作為一種較為具體方案，所述有色冶煉渣增氧直接還原的方法包括以下步驟: 步驟1:將有色冶煉渣、煤粉、增氧劑分別磨細(xì)至粒度為-200目占50%以上；
步驟2:將上述有色冶煉渣、煤粉、增氧劑與粘結(jié)劑按1:0.10~0.20:0.15~
0.20:0.01~0.04比例充分混勻，造球后烘干,制成粒度為8~20mm的含碳球團；
步驟3:將步驟2制成的含碳球團送入還原設(shè)備中，在溫度為1050~1200°C條件下焙燒30~60min,得到金屬化球團；
步驟4:將上述金屬化球團進行冷卻后，破碎研磨至-200目占80%以上，磁選后得到金屬化鐵粉。[0009]作為另一種較為具體方案，所述有色冶煉渣增氧直接還原的方法，包括以下步驟:
步驟1:將有色冶煉渣、炭塊和增氧劑按1:0.15~0.25:0.20~0.30比例充分混勻，其中，有色冶煉渣粒度范圍為I~8mm，炭塊粒度范圍為3~5mm，石灰石粒度范圍為10~25mm ；
步驟2:將步驟I混勻后的物料送入還原設(shè)備中進行，在溫度為1050~1200°C條件下焙燒30~60min，得到金屬化混合物料；
步驟3:將步驟2所得物料冷卻后，破碎研磨至-200目占80%以上，磁選后得到金屬化鐵粉。
[0010]作為針后一具體方案的改進，步驟3中，將冷卻后物料先經(jīng)磁滑輪干選，將物料分離為磁性物料和非磁性物料,再將得到的磁性金屬化物料破碎至-200目占80%以上，磁選后即得到金屬化鐵粉。
[0011 ] 進一步地，步驟3中，非磁性物料經(jīng)過粒度分級后，得到的生石灰塊和炭塊，供鐵冶煉燒結(jié)工序配料使用。
[0012]本發(fā)明主要反應(yīng)原理如下:
Fe2SiO4(S)+ 2C (s) — 2Fe (S)+ SiO2(S) +2C0 (g)(I)
2Fe0 (s) +2C (s) -* 2Fe (s) +2C0 (g)(2)
2Fe0 (s) +C (s) -* 2Fe (s) +CO2 (g)(3)
FeO(s)+ CO (g) — Fe (s)+CO2 (g)(4)
CaCO3(S) — CaO(s)+CO2 (g)(5)
CO2 (g)+C (s) - 2C0(g)(6)
從以上各式可以看出，有色冶煉渣的鐵主要以Fe2SiO4或FeO形式存在，還原過程中碳?xì)饣璧难趸越橘|(zhì)(指含氧高的鐵化合物或含氧高的碳酸鹽類物質(zhì)等)含量較低，使還原過程受碳的氣化反應(yīng)控制。原因在于，相較于難選菱鐵礦、褐鐵礦等各類鐵礦石以及高爐瓦斯灰泥、轉(zhuǎn)爐OG泥，上述鐵料中鐵的賦存形式有相當(dāng)比例的Fe203、Fe304或FeCO3 (中性焙燒可生成Fe3O4并放出CO和CO2),這些含氧高的鐵化合物在被C(S)直接還原時產(chǎn)出了更多的CO2和CO (與鐵氧化物繼續(xù)反應(yīng)生成CO2),使得C02+C=2C0反應(yīng)得到強化)。而有色冶煉渣還原所需的溫度偏高、時間偏長正是由于其富含含氧低的FeO (以2Fe0.SiO2和Fe0.SiO2形式存在)的特性所決定的。
[0013]同時固態(tài)碳和固態(tài)Fe2SiO4 *FeO的反應(yīng)雖然產(chǎn)生了 CO和CO2，但由于固體顆粒之間的不完全接觸，兩個固相之間的接觸面較小，F(xiàn)e2SiO4或FeO和C直接反應(yīng)釋放的CO和CO2是有限的，很難在較低溫度和較短時間內(nèi)達(dá)到好的還原效果。為此，本發(fā)明采用了石灰石作為增氧劑，由上述(5)、(6)式的反應(yīng)說明，石灰石分解產(chǎn)生CO2與C反應(yīng)產(chǎn)生了大量的CO，為Fe2SiO4或FeO直接還原提供了充足的CO，使還原反應(yīng)快速進行。同時，石灰石在900~1200°C快速分解，此溫度區(qū)間也是Fe2SiO4或FeO轉(zhuǎn)變?yōu)镕e溫度點，F(xiàn)e2SiO4或FeO在900~1200°C獲得了大量的還原氣體CO，還原介質(zhì)濃度達(dá)到60%以上，使Fe2SiO4或FeO的還原時間由60~120min縮短為30~60min，還原溫度由1300°C以上降低到1050~1200°C，使有色冶煉渣直接還原的成本降低，產(chǎn)能提高。
[0014]另外，本發(fā)明中石灰石(CaCO3)受熱分解產(chǎn)生的生石灰(CaO)可有效起到調(diào)堿脫硫的作用。調(diào)堿是指調(diào)整物料堿度，主要是調(diào)整Ca0/Si02比，在還原過程中使渣鐵進行有效分離，原因在于CaO(S)與SiO2(S)的結(jié)合力大于FeO(S)與SiO2(S)的結(jié)合力，在鎳渣還原焙燒過程中，CaO和SiO2結(jié)合而游離出自由狀態(tài)的FeO，其反應(yīng)活性高，使得Fe2SiO4 (S)易于還原，因此，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整堿度有利于有色冶煉渣的還原過程；脫硫主要是指CaO在還原過程中與游離的S生成CaS，然后進入渣中，起到脫硫作用。
[0015]再次，本發(fā)明選用蘭炭原因在于:(I)固定碳含量高，達(dá)到70%以上，通過C的氣化反應(yīng)能產(chǎn)生大量的CO。(2)價格便宜(約380元/噸)，可作為一種經(jīng)濟的還原劑，價格遠(yuǎn)低于焦炭，甚至低于大部分優(yōu)質(zhì)煤粉。
[0016]蘭炭的成分如下: ___
【權(quán)利要求】
1.一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，其特征在于，包括以下工藝步驟: 步驟1:將有色冶煉渣、煤炭和增氧劑按1:0.10~0.25:0.15~0.30比例充分混和至均勻； 步驟2:將步驟I混勻后的物料送入還原設(shè)備中，在溫度為1050~1200°C條件下焙燒30~60min,得到金屬化混合物料； 步驟3:將步驟2所得物料冷卻后，破碎研磨至-200目占80%以上，磁選后得到金屬化鐵粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:將有色冶煉渣、煤粉、增氧劑分別磨細(xì)至粒度為-200目占50%以上； 步驟2:將上述有色冶煉渣、煤粉、增氧劑與粘結(jié)劑按1:0.10~0.20:0.15~0.20:0.01~0.04比例充分混勻，造球后烘干,制成粒度為8~20mm的含碳球團； 步驟3:將步驟2制成的含碳球團送入還原設(shè)備中，在溫度為1050~1200°C條件下焙燒30~60min,得到金屬化球團； 步驟4:將上述金屬化球團進行冷卻后，破碎研磨至-200目占80%以上，磁選后得到金屬化鐵粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:將有色冶煉渣、炭塊和增氧劑按1:0.15~0.25:0.20~0.30比例充分混勻，其中，有色冶煉渣粒度范圍為I~8mm，炭塊粒度范圍為3~5mm，石灰石粒度范圍為10~25mm ； 步驟2:將步驟I混勻后的物料送入還原設(shè)備中進行，在溫度為1050~1200°C條件下焙燒30~60min，得到金屬化混合物料； 步驟3:將步驟2所得物料冷卻后，破碎研磨至-200目占80%以上，磁選后得到金屬化鐵粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的任意一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，其特征在于，步驟I中，所述煤炭優(yōu)選為蘭炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的任意所述的一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，其特征在于，步驟I中，所述增氧劑為石灰石。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，其特征在于，步驟3中，將冷卻后物料先經(jīng)磁滑輪干選，將物料分離為磁性物料和非磁性物料，再將得到的磁性金屬化物料破碎至-200目占80%以上，磁選后即得到金屬化鐵粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種有色冶煉渣增氧直接還原的方法，其特征在于，步驟3中，非磁性物料經(jīng)過粒度分級后，得到的生石灰塊和炭塊，供鐵冶煉燒結(jié)工序配料使用。
【文檔編號】C21B13/00GK103589819SQ201310475073
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】王明華, 雷鵬飛, 權(quán)芳民, 展仁禮, 魯逢霖, 胡明, 張頌堯, 王寧 申請人:酒泉鋼鐵(集團)有限責(zé)任公司