本發(fā)明屬于非高爐煉鐵與資源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法。
背景技術(shù)：
含鈦熔渣和鋼渣都是重要的二次資源。
鋼渣產(chǎn)生于煉鋼過(guò)程，是冶金中間產(chǎn)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(guó)每年排放1.5億噸以上，每年帶走1500萬(wàn)噸以上的金屬鐵，3000萬(wàn)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(jià)組分，因此，鋼渣是一種重要的二次資源。煉鋼過(guò)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。
高爐含鈦熔渣和熔融鋼渣，蘊(yùn)含著豐富的熱能資源，含有大量的熱態(tài)冶金熔劑，而且含有較高含量的鐵、鈦、磷、鈣等多種有價(jià)元素，是重要的二次資源。高爐含鈦熔渣為還原性熔渣，熔融鋼渣為氧化性熔渣，化學(xué)反應(yīng)活性強(qiáng)，都是物理化學(xué)性質(zhì)優(yōu)良的熔渣體系，是冶金熟料。同時(shí)，鋼渣化學(xué)組成、礦物組成與水泥熟料極其相近，熔渣化學(xué)組成與水泥熟料化學(xué)組成相近，而每年我國(guó)生產(chǎn)水泥熟料超過(guò)12億噸，需要大量的石灰石、粘土等礦物資源與物理熱資源，成本在2000億以上，我國(guó)石灰石、粘土礦物資源僅僅還可開(kāi)采50年。
如何有效高效的綜合利用含鈦熔渣和熔融鋼渣，降低回收成本，是一個(gè)有待解決的課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法。該方法充分利用了熔渣中含有的酸性熔劑和堿性熔劑，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)混合一步回收的新方法。
本發(fā)明的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步驟：
步驟1，熔渣一步混合：
將熔融態(tài)高爐含鈦熔渣、熔融態(tài)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(yīng)裝置，混合形成反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
(a)要控制反應(yīng)熔渣堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃；
調(diào)控方法為：
對(duì)應(yīng)(a)：
當(dāng)反應(yīng)熔渣中堿度CaO/SiO2比值＜0.6時(shí)，向反應(yīng)熔渣中加入堿性物料或堿性含鐵物料中的一種或幾種；
當(dāng)反應(yīng)熔渣中堿度CaO/SiO2比值＞2.4時(shí)，向反應(yīng)熔渣中加入酸性物料或酸性含鐵物料中的一種或幾種；
對(duì)應(yīng)(b)：
控制反應(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)定溫度范圍的方法為：
當(dāng)反應(yīng)混合熔渣溫度＜設(shè)定溫度范圍下限時(shí)，通過(guò)反應(yīng)裝置自身的加熱功能，使反應(yīng)混合熔渣溫度滿足1300～1600℃；
當(dāng)反應(yīng)混合熔渣溫度＞設(shè)定溫度范圍上限時(shí)，向反應(yīng)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(yīng)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(yīng)完成后的熔渣進(jìn)行冷卻處理：
將反應(yīng)完成后的熔渣倒入保溫裝置中，進(jìn)行如下步驟：
(1)將反應(yīng)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(guò)直接還原后，磁選將鐵和鐵氧化物選出，同時(shí)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(lián)合法將含磷組分分離出來(lái)。
方法二，將反應(yīng)完成后的熔渣進(jìn)行分離處理：
(1)將反應(yīng)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(jìn)行爐外熔渣處理；
(3)將含釩鐵水送往轉(zhuǎn)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(jīng)直接還原后，破碎，磁選將鐵和鐵氧化物選出，同時(shí)得到富鈦礦物相與富釩礦物相；
其中，硅酸鹽礦物相層，進(jìn)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(jìn)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(yīng)混合熔渣：
部分或全部硅酸鹽礦物相層返回到反應(yīng)混合熔渣，作為熱態(tài)冶金熔劑，調(diào)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(yīng)完成后的熔渣進(jìn)行分離處理：
反應(yīng)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(jìn)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(zhuǎn)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(shí)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(xù)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(yīng)完成后的熔渣進(jìn)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(yīng)完成后熔渣直接空冷或水淬：
(1)熔煉反應(yīng)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(diào)整劑；③水泥生產(chǎn)中的添加劑；④水泥熟料；
(2)熔煉反應(yīng)裝置下部含釩鐵水送往轉(zhuǎn)爐提釩煉鋼；
方法E，反應(yīng)完成后熔渣氧化后空冷或水淬：
(1)向反應(yīng)完成后熔渣中吹入預(yù)熱的氧化性氣體，當(dāng)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(yù)熱溫度為0～1200℃；
其中，整個(gè)過(guò)程中，要保證熔渣溫度≥1450℃，采用的控制方法為：
當(dāng)溫度＜1450℃，噴入預(yù)熱燃料，燃燒放熱、補(bǔ)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(diào)整劑；③水泥生產(chǎn)中的添加劑；④水泥熟料；
(3)熔煉反應(yīng)裝置下部含釩鐵水送往轉(zhuǎn)爐提釩煉鋼；
方法F，熔渣處理生產(chǎn)高附加值的水泥熟料：
(1)加入熔融轉(zhuǎn)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(yù)熱的氧化性氣體，當(dāng)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(yù)熱溫度為0～1200℃；
其中，整個(gè)過(guò)程中，要保證熔渣混合物料溫度≥1450℃，采用的控制方法為：
當(dāng)溫度＜1450℃，噴入預(yù)熱燃料，燃燒放熱，補(bǔ)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(jìn)行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料；
(4)熔煉反應(yīng)裝置下部含釩鐵水送往轉(zhuǎn)爐煉鋼
方法五：反應(yīng)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(jìn)行如下步驟：
(1)含釩鐵水，送往轉(zhuǎn)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(jìn)行處理：
方法G，熔渣直接空冷或水淬：
(1)熔煉反應(yīng)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(diào)整劑；③水泥生產(chǎn)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(yīng)完成后的熔渣中吹入預(yù)熱的氧化性氣體，當(dāng)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(yù)熱溫度為0～1200℃；
其中，整個(gè)過(guò)程中，要保證熔渣溫度≥1450℃，采用的控制方法為：
當(dāng)溫度＜1450℃，噴入預(yù)熱燃料，燃燒放熱、補(bǔ)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(diào)整劑；③水泥生產(chǎn)中的添加劑；④水泥熟料；
方法I，熔渣處理生產(chǎn)高附加值的水泥熟料：
(1)加入熔融轉(zhuǎn)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(yù)熱的氧化性氣體，當(dāng)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(yù)熱溫度為0～1200℃；
其中，整個(gè)過(guò)程中，要保證熔渣混合物料溫度≥1450℃，采用的控制方法為：
當(dāng)溫度＜1450℃，噴入預(yù)熱燃料，燃燒放熱，補(bǔ)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(jìn)行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料。
所述的熔融態(tài)含鈦熔渣由出渣口獲得，或?qū)⒑伻墼訜嶂寥廴跔顟B(tài)。
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。
所述的含鈦高爐熔渣，含有TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤4％。
所述的熔融態(tài)含釩鈦鋼渣由出渣口獲得，或?qū)⒑C鈦鋼渣加熱至熔融狀態(tài)。
所述的含釩鈦鋼渣為轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼渣或電爐煉鋼氧化鋼渣中的一種或幾種。
所述的含釩鈦鋼渣，含有TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3～6％，含有V2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3～5％。
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(jié)礦、普通鐵精礦球團(tuán)礦、普通鐵精礦金屬化球團(tuán)、普通鐵精礦直接還原鐵、普通鐵精礦含碳預(yù)還原球團(tuán)、普通鋼渣、鐵水預(yù)脫硫渣、高爐瓦斯灰、高爐煙塵、轉(zhuǎn)爐煙塵、電爐煙塵、氧化鐵皮、濕法煉鋅過(guò)程的鋅浸出渣、氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)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(tuán)的中金屬化率≥70％，普通鐵精礦含碳預(yù)還原球團(tuán)的中FeO的含量≥60％。
含釩鈦物料為常溫或從冶煉爐直接獲得具有出爐溫度含鈦高爐渣、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、釩鈦磁鐵礦直接還原鐵，釩鈦磁鐵精礦金屬化球團(tuán)、釩鈦磁鐵精礦含碳預(yù)還原球團(tuán)、釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)礦、釩鈦磁鐵精礦球團(tuán)礦、鈦精礦中的一種或幾種。
所述步驟1(a)中，調(diào)整堿度時(shí)，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(jié)礦、堿性鐵精礦、堿性預(yù)還原球團(tuán)或堿性金屬化球團(tuán)中的一種；
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(jié)礦、酸性鐵精礦、酸性預(yù)還原球團(tuán)、酸性金屬化球團(tuán)、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；
所述的含鐵物料和含釩鈦物料是粉狀物料或球狀物料，其中，粉狀物料的粒度≤150μm；粉狀物料以中性氣體為載氣噴吹加入反應(yīng)混合熔渣；
所述的渣液可流出的熔煉反應(yīng)裝置，為可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置或底部帶有渣口的固定式熔煉反應(yīng)裝置；所述的可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置為轉(zhuǎn)爐、感應(yīng)爐或可傾倒的熔煉反應(yīng)渣罐中的一種；所述的底部帶有渣口的固定式熔煉反應(yīng)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(nèi)層為保溫脫模耐火材料；所述的保溫脫模耐火材料是硅質(zhì)、半硅質(zhì)、粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、橄欖石質(zhì)、尖晶石質(zhì)、冷態(tài)高爐渣、冷態(tài)鋼渣中的一種或幾種。
所述的保溫脫模耐火材料的作用有兩個(gè)：1)保護(hù)保溫裝置，提高其壽命；2)使冷卻好的緩冷渣易于從保溫裝置中脫除。
所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法中，步驟1中，原料中含有含鐵物料或含釩鈦物料時(shí)，各物料加入渣液可流出的熔煉反應(yīng)裝置的方法為：先將熔融態(tài)高爐熔渣或熔融態(tài)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鈦物料。
所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法中，所述的氧化性氣體為空氣、氧氣、富氧空氣、氧氣-氮?dú)饣旌蠚?、空?氮?dú)饣旌蠚狻⒀鯕?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(yīng)混合熔渣內(nèi)部吹入。
所述的控制充分?jǐn)嚢璧姆椒ㄖ?，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(yù)熱溫度為0～1200℃，中性氣體的噴吹時(shí)間與流量的關(guān)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(cè)面噴入，起到增強(qiáng)攪拌的作用。
所述的惰性氣體為氬氣。
當(dāng)中性氣體為混合氣體時(shí)，混合比例為任意比。
所述的控制反應(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)定溫度范圍的方法中，向反應(yīng)混合熔渣中加入含鐵物料和含鈦熔渣時(shí)，含鐵物料和含鈦熔渣為任意比。
所述的控制反應(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)定溫度范圍的方法中，所述的加入含鐵物料和/或含釩熔渣，目的在于：
一、避免溫度過(guò)高，保護(hù)熔煉反應(yīng)裝置，抑制含鈦高爐熔渣中生鐵、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(guī)模處理含鐵物料，提高金屬鐵的生產(chǎn)率。
所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法中，步驟1中，對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)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(jī)械攪拌、中性氣體攪拌與電磁攪拌相結(jié)合或中性氣體攪拌與機(jī)械攪拌相結(jié)合。
所述步驟2中，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(yù)熱，預(yù)熱溫度為100～1200℃。
當(dāng)中性氣體為混合氣體時(shí)，混合比例為任意比。
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(yù)熱，預(yù)熱溫度為300～1200℃。
所述的步驟2，方法一中，冷卻方式為自然冷卻或旋轉(zhuǎn)冷卻。
所述的步驟2中，沉降方式為旋轉(zhuǎn)沉降、自然沉降或電磁沉降。
所述的步驟2，旋轉(zhuǎn)冷卻與沉降的具體操作為：裝有反應(yīng)完成后熔渣的保溫裝置置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，按照一定速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度依熔渣質(zhì)量與保溫裝置高度或深度而定，旋轉(zhuǎn)時(shí)間依熔渣質(zhì)量與熔渣凝固情況而定，目的是加速含釩金屬鐵、富鈦相、富釩相的聚集、長(zhǎng)大與沉降，縮短沉降時(shí)間，改善沉降效果，提高生產(chǎn)效率。
所述重選法是搖床分選、溜槽分選或者二者相結(jié)合。
所述的步驟2，直接還原煉鐵在直接還原爐窯中進(jìn)行，所述直接還原爐窯為回轉(zhuǎn)窯、豎爐、轉(zhuǎn)底爐、車(chē)底爐或隧道窯中的一種。
所述的步驟2，對(duì)應(yīng)方法三，鐵氧化物與富鈦相層作為直接還原煉鐵時(shí)，將鐵氧化物與富鈦相層進(jìn)行破碎至粒度為20～400μm，磨礦，磁選分離出剩余金屬鐵和硅酸鹽相。
所述的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法中，F(xiàn)e的回收率為92～96％。
本發(fā)明的含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：
(1)加入冶金爐出爐的熱態(tài)含鐵物料，充分利用熱資源，不僅可以有效節(jié)約能源，降低成本，而且提高熱態(tài)含鐵物料的處理量，提高生產(chǎn)率和反應(yīng)速度，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)綠色冶金；
(2)采用中性氣體、電磁攪拌、機(jī)械攪拌，提高了混合速度，促進(jìn)金屬鐵及鐵氧化物聚集、長(zhǎng)大與沉降，提高回收率，縮短沉降時(shí)間。
(3)氣體噴入熔渣內(nèi)部，增大了化學(xué)反應(yīng)比表面積，提高了燃燒反應(yīng)速度與還原反應(yīng)速度。
(4)本發(fā)明充分利用了熱態(tài)熔渣高化學(xué)活性、含有大量熱態(tài)冶金熔劑及大量物理熱資源，保持熔融狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)熱態(tài)冶金熔劑反應(yīng)，熔融處理大宗固態(tài)含鐵物料，實(shí)現(xiàn)了大宗固態(tài)含鐵物料的熔渣冶金。實(shí)現(xiàn)了綠色冶金與節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)了冶金資源與熱資源的高效利用；是一種熔渣冶金新工藝，一種新的熔渣回收工藝，是現(xiàn)有冶金工藝的完善與創(chuàng)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(chǎn)品；
(5)熔渣實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)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(diào)整劑或水泥生產(chǎn)中的添加劑，進(jìn)一步通過(guò)加入熔融轉(zhuǎn)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(diào)整堿度，噴入氧化性氣體，調(diào)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(qiáng)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(qiáng)度，可制備高標(biāo)號(hào)水泥。
(6)本發(fā)明方法反應(yīng)時(shí)間短、金屬回收率高、生產(chǎn)成本低、原料適應(yīng)性強(qiáng)、處理量大、環(huán)境友好和經(jīng)濟(jì)收益高，是一種新的熔渣熔融回收工藝。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步驟：
步驟1，熔渣一步混合：
將由高爐出渣口流出的熔融態(tài)含鈦高爐熔渣，和由鋼渣出渣口獲得的熔融態(tài)轉(zhuǎn)爐含釩鈦鋼渣，加入熔煉反應(yīng)渣罐中，充分混合，形成反應(yīng)混合熔渣，熔渣混合的同時(shí)，采用耐火噴槍插入反應(yīng)混合熔渣內(nèi)部，吹入預(yù)熱溫度為100℃的氬氣，噴吹時(shí)間與流量的關(guān)系為85L/(min·kg)，使反應(yīng)混合熔渣實(shí)現(xiàn)充分?jǐn)嚢?；并?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控保證(a)反應(yīng)混合熔渣溫度為1300～1650℃；(b)反應(yīng)熔渣中堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
對(duì)應(yīng)(a)：反應(yīng)混合熔渣的溫度為1680℃，超出設(shè)定范圍，加入赤泥和金屬化率為85％的常溫普通鐵精礦金屬化球團(tuán)，二者質(zhì)量比為2∶1，并采用耐火噴槍?zhuān)詺鍤?氮?dú)饣旌蠚鉃檩d氣，插入反應(yīng)熔渣內(nèi)部，采用側(cè)吹的方式噴入轉(zhuǎn)爐煙塵和電爐煙塵，二者質(zhì)量比為1∶1，反應(yīng)混合熔渣溫度降至1620℃；
(b)：反應(yīng)熔渣中堿度CaO/SiO2比值＝0.85，在設(shè)定范圍內(nèi)；
步驟2，分離回收采用方法一：
將反應(yīng)完成后的熔渣倒入保溫裝置中，進(jìn)行如下步驟：
(1)將反應(yīng)完成后的熔渣，自然冷卻至室溫，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(guò)直接還原后，磁選將鐵和鐵氧化物選出，同時(shí)得到富鈦物相與富釩礦物相；
(3)硅酸鹽礦物相層，作為水泥原料使用。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為92.5％。
實(shí)施例2
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
步驟1，熔渣一步混合：
將從冶煉爐直接獲得的銅冶煉熔渣和從熔渣出口獲得的熔融態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)行配料，將銅冶煉熔渣和熔融鋼渣加入感應(yīng)爐中，得到反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)；
(a)配料后要保證堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
配料后，堿度CaO/SiO2比值為0.4＜0.6，向反應(yīng)熔渣中加入赤泥和熱態(tài)堿性燒結(jié)礦，兩者的質(zhì)量比為1∶1；調(diào)節(jié)后，堿度CaO/SiO2比值為0.7，在設(shè)定范圍內(nèi)；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
反應(yīng)混合熔渣溫度為1380℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)行攪拌，攪拌方式為中性氣體攪拌；中性氣體為N2，N2的預(yù)熱溫度為1200℃，噴吹時(shí)間與流量的關(guān)系為90L/(min·kg)，噴吹方式為采用耐火噴槍噴入插入反應(yīng)混合熔渣內(nèi)部以頂吹的方式吹入；
步驟2，分離回收采用方法四中的方法F：熔渣處理生產(chǎn)高附加值的水泥熟料
(1)加入熔融轉(zhuǎn)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(yù)熱溫度為280℃的氧氣，當(dāng)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；并在整個(gè)過(guò)程中，保證熔渣混合物料溫度≥1450℃，當(dāng)溫度＜1450℃，通過(guò)等離子爐自身加熱，使熔渣混合物料溫度≥1450℃；
(3)氧化后的熔渣混合物料，進(jìn)行水淬，制得高附加值的水泥熟料；
(4)等離子爐下部含釩鐵水送往轉(zhuǎn)爐煉鋼；
并通過(guò)對(duì)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵回收，獲得氧化鋅。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為94.6％。
實(shí)施例3
一種鈦熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步驟：
步驟1，熔渣一步混合：
由轉(zhuǎn)爐獲得的熔融態(tài)熔融鋼渣，和常溫銅冶煉渣、常溫鐵精礦燒結(jié)礦、常溫鎳渣、常溫鉛冶煉渣與常溫鉛鋅渣，倒入交流電弧爐，充分混合，形成反應(yīng)混合熔渣，熔渣混合的同時(shí)，采用耐火噴槍插入反應(yīng)混合熔渣內(nèi)部，吹入預(yù)熱溫度為400℃的氬氣，噴吹時(shí)間與流量的關(guān)系為90L/(min·kg)，對(duì)反應(yīng)混合熔渣噴吹氬氣的同時(shí)進(jìn)行電磁攪拌，使反應(yīng)混合熔渣實(shí)現(xiàn)充分?jǐn)嚢?；并?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)混合熔渣，通過(guò)調(diào)控保證(a)和(b)，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；：
(a)反應(yīng)混合熔渣為1300～1650℃；
(b)反應(yīng)熔渣中堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4
對(duì)應(yīng)(a)：反應(yīng)混合熔渣的溫度為1480℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)應(yīng)(b)：反應(yīng)熔渣中堿度CaO/SiO2比值＝2.6，按質(zhì)量比1∶3∶1，向反應(yīng)熔渣中加入白云石、鉛鋅冶煉渣和和鉛冶煉渣的混合物，使反應(yīng)熔渣中堿度CaO/SiO2降至2.4；
步驟2，分離回收采用方法四中的方法D，反應(yīng)完成后熔渣直接空冷或水淬：
(1)直流電弧爐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(diào)整劑；③水泥生產(chǎn)中的添加劑；④水泥熟料；
(2)直流電弧爐下部含釩鐵水送往轉(zhuǎn)爐煉鋼。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為95.1％。
實(shí)施例4
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
步驟1，熔渣一步混合：
將熔融熱態(tài)普通鐵精礦金屬化球團(tuán)、從鋼渣出口獲得的熔融態(tài)高爐含鈦熔渣和常溫含高鐵鋁土礦物料進(jìn)行配料，加入直流電弧爐中，得到反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；其中，普通鐵精礦金屬化球團(tuán)的中金屬化率為75％，載入氣體為預(yù)熱溫度為200℃的氧氣；
(a)配料后要保證堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃；
對(duì)應(yīng)(a)，配料后，堿度CaO/SiO2比值為0.5＜0.6，向反應(yīng)熔渣中加入生石灰粉、白云石粉和堿性鐵精礦，三種物料的質(zhì)量比為1∶1∶1；調(diào)節(jié)后，堿度CaO/SiO2比值為1.0，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)應(yīng)(b)，反應(yīng)混合熔渣溫度為1260℃，低于設(shè)定溫度范圍，通過(guò)直流電弧爐自身加熱，使反應(yīng)混合熔渣溫度為1335℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)行攪拌，攪拌方式為中性氣體攪拌和機(jī)械攪拌相結(jié)合；
中性氣體為Ar，Ar的預(yù)熱溫度為5℃，噴吹時(shí)間與流量的關(guān)系為150L/(min·kg)，噴吹方式為采用耐火噴槍噴入插入反應(yīng)混合熔渣內(nèi)部，以側(cè)吹的方式吹入；
機(jī)械攪拌的攪拌速率為50r/min；
步驟2，分離回收采用方法三：
反應(yīng)完成后的熔渣，旋轉(zhuǎn)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(jìn)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(zhuǎn)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(shí)得到富鈦礦物相與富釩礦物相與硅酸鹽礦物相。
硅酸鹽礦物相層返回到反應(yīng)混合熔渣。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為92.8％。
實(shí)施例5
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
步驟1，熔渣一步混合：
將常溫酸性鐵精礦含碳預(yù)還原球團(tuán)、常溫含鈦高爐渣和從鋼渣出口獲得的熔融態(tài)電爐煉含釩鈦鋼鋼渣，進(jìn)行配料，加入等離子爐中，混合形成反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)；
(a)配料后要保證堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
對(duì)應(yīng)(a)，配料后，堿度CaO/SiO2比值為2.0，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)應(yīng)(b)，反應(yīng)混合熔渣溫度為1282℃，低于設(shè)定溫度范圍，通過(guò)等離子爐自身加熱，使反應(yīng)混合熔渣溫度為1305℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)行攪拌，攪拌方式為機(jī)械攪拌，攪拌速率為150r/min；
步驟2，分離回收采用方法二，爐外熔渣處理采用方法A：
(1)將反應(yīng)完成后的熔渣，電磁沉降，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；
(2)將硅酸鹽礦物相層，進(jìn)行爐外熔渣處理；
(3)將含釩鐵水送往轉(zhuǎn)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(jīng)直接還原后，破碎，磁選將鐵和鐵氧化物選出，同時(shí)得到富鈦礦物相與富釩礦物相；
(5)硅酸鹽礦物相層直接作為水泥原料或進(jìn)一步處理做成高附加值的水泥原料。
(6)將煙塵回收，獲得氧化鋅。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為92.4％。
實(shí)施例6
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
步驟1，熔渣一步混合：
將從出渣口獲得的高爐含鈦熔渣和常溫電爐煉鋼含釩鈦鋼渣進(jìn)行配料，將各物料加入等離子爐中，混合形成反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)；
(a)配料后要保證堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
對(duì)應(yīng)(a)，配料后，堿度CaO/SiO2比值為2.62＞2.4，向反應(yīng)熔渣中加入銅冶煉渣和鋅浸出大窯渣，兩種物料的質(zhì)量比為1∶1；調(diào)節(jié)后，堿度CaO/SiO2比值為1.7，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)應(yīng)(b)控制反應(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)定溫度范圍的方法為：
反應(yīng)混合熔渣溫度為1250℃，低于設(shè)定溫度，通過(guò)等離子爐自身的加熱功能，使反應(yīng)混合熔渣溫度為1600℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)行攪拌，攪拌方式為電磁攪拌，使反應(yīng)混合熔渣充分混合；
通過(guò)對(duì)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵回收，獲得氧化鋅；
步驟2，分離回收采用方法二，爐外熔渣處理采用方法B，全部硅酸鹽礦物相層返回到反應(yīng)混合熔渣：
(1)將反應(yīng)完成后的熔渣，自然沉降，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(jìn)行爐外熔渣處理；
(3)將含釩鐵水送往轉(zhuǎn)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(jīng)直接還原后，破碎，磁選將鐵和鐵氧化物選出，同時(shí)得到富鈦礦物相與富釩礦物相；
(5)全部硅酸鹽礦物相層返回到反應(yīng)混合熔渣，作為熱態(tài)冶金熔劑，調(diào)整混合熔渣成分，控制混合熔渣溫度。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為93.3％。
實(shí)施例7
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
步驟1，熔渣一步混合：
將從出渣口獲得的高爐熔渣、常溫電爐煙塵和熱態(tài)白云鄂博鐵礦鐵精礦金屬化球團(tuán)進(jìn)行配料，將各物料加入交流電弧爐中，得到反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)；
(a)配料后要保證堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
對(duì)應(yīng)(a)，配料后，堿度CaO/SiO2比值為2.56＞2.4，向反應(yīng)熔渣中加入硅石、鎳冶煉渣和鉛冶煉渣，三種物料的質(zhì)量比為3∶2∶1；調(diào)節(jié)后，堿度CaO/SiO2比值為2.05，在設(shè)定范圍內(nèi)；
控制反應(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)定溫度范圍的方法為：
反應(yīng)混合熔渣溫度為1246℃，低于設(shè)定溫度，通過(guò)交流電弧爐自身的加熱功能，使反應(yīng)混合熔渣溫度為1589℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)行自然混合，使反應(yīng)混合熔渣充分混合；
通過(guò)對(duì)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵回收，獲得氧化鋅；
步驟2，分離回收采用方法五中的方法H，熔渣氧化后空冷或水淬：
反應(yīng)完成后的熔渣，旋轉(zhuǎn)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(jìn)行如下步驟：
(1)含釩鐵水，送往轉(zhuǎn)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，向反應(yīng)完成后的熔渣中吹入預(yù)熱的氧化性氣體，當(dāng)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(yù)熱溫度為500℃；
其中，整個(gè)過(guò)程中，要保證熔渣溫度≥1450℃，采用的控制方法為：
當(dāng)溫度＜1450℃，噴入預(yù)熱燃料，燃燒放熱、補(bǔ)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作為水泥生產(chǎn)中的添加劑。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為94.1％。
實(shí)施例8
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
步驟1，熔渣一步混合：
將從出渣口獲得電爐煉鋼含釩鈦鋼渣和從冶煉爐直接獲得的的銅冶煉熔渣、熱態(tài)普通鐵精礦燒結(jié)礦進(jìn)行配料，將各物料加入直流電弧爐中，混合形成反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)；
(a)配料后要保證堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
對(duì)應(yīng)(a)，配料后，堿度CaO/SiO2比值為1.2，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)應(yīng)(b)，控制反應(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)定溫度范圍的方法為：
反應(yīng)混合熔渣溫度為1280℃，低于設(shè)定溫度，通過(guò)直流電弧爐自身的加熱功能，使反應(yīng)混合熔渣溫度為1595℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)行攪拌，攪拌方式為電磁攪拌，使反應(yīng)混合熔渣充分混合；
步驟2，分離回收采用方法三：反應(yīng)完成后的熔渣進(jìn)行分離處理：
反應(yīng)完成后的熔渣，旋轉(zhuǎn)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(jìn)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(zhuǎn)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(shí)得到富鈦礦物相與富釩礦物相與硅酸鹽礦物相；
硅酸鹽礦物相層澆筑微晶玻璃或作為礦渣棉。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為95％。
實(shí)施例9
一種含鈦熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步驟進(jìn)行：
步驟1，熔渣一步混合：
將從出渣口獲得的高爐熔渣、熔融態(tài)電爐煉鋼鋼渣、熱FeO的含量為60％普通鐵精礦含碳預(yù)還原球團(tuán)、從冶煉爐直接獲得出爐鎳鐵熔渣進(jìn)行配料，加入等離子爐中，得到反應(yīng)混合熔渣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)熔渣，通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證如下(a)、(b)兩個(gè)參數(shù)；
(a)配料后要保證堿度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；
(b)保證渣浴的溫度為1300～1600℃，獲得反應(yīng)完成后的熔渣；
對(duì)應(yīng)(a)，配料后，堿度CaO/SiO2比值為0.5＜0.6，向反應(yīng)熔渣中加入石灰粉、堿性金屬化球團(tuán)和堿性預(yù)還原球團(tuán)，三種物料的質(zhì)量比為2∶2∶1；調(diào)節(jié)后，堿度CaO/SiO2比值為0.9，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)應(yīng)(b)，控制反應(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)定溫度范圍的方法為：
反應(yīng)混合熔渣溫度為1220℃，低于設(shè)定溫度，通過(guò)等離子爐自身的加熱功能，使反應(yīng)混合熔渣溫度為1452℃，在設(shè)定范圍內(nèi)；
對(duì)反應(yīng)混合熔渣進(jìn)行攪拌，攪拌方式為電磁攪拌，使反應(yīng)混合熔渣充分混合；
步驟2，分離回收采用方法四：反應(yīng)完成后的熔渣進(jìn)行直接處理，方法D：反應(yīng)完成后熔渣直接空冷：
(1)熔煉反應(yīng)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(diào)整劑；③水泥生產(chǎn)中的添加劑；④水泥熟料；
(2)熔煉反應(yīng)裝置下部含釩鐵水送往轉(zhuǎn)爐提釩煉鋼。
本實(shí)施例，F(xiàn)e的回收率為96％。