本發(fā)明屬于非高爐煉鐵與資源綜合利用領域,具體涉及一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法。
背景技術:
含鈦高爐渣產生于釩鈦磁鐵礦的高爐煉鐵過程,其TiO2含量為4~30%,含釩生鐵含量為4~8%,五氧化二釩含量為0.1~0.5%,并含有鉻、鎵、鈧等有價元素,含鈦高爐渣是一種重要的二次資源;由高爐放出的含鈦高爐熔渣溫度高于等于1300℃,每年排放大量的物理熱,因此,含鈦高爐熔渣也是重要的物理熱資源。
含鈦高爐渣和含釩鈦鋼渣同屬人造礦,含鈦、釩、鐵、磷、鈣等物相分散細小,屬難處理礦,其綜合利用問題尚未得到高效解決。我國每年排放2000萬噸以上含鈦高爐渣,堆積已超過上億噸含鈦高爐渣,相當于堆積1500萬噸以上的TiO2,含釩生鐵1500萬噸以上,五氧化二釩30萬噸以上,總價值上萬億。同時,每年排放700萬噸以上含釩鋼渣,堆積已超過2000萬噸以上,相當于堆積60萬噸以上的TiO2,金屬鐵400萬噸以上,五氧化二釩60萬噸以上,五氧化二磷15萬噸以上,自由氧化鈣200萬噸以上,總價值上千億。大量含鈦渣(含鈦高爐渣與含釩鈦鋼渣)大量堆積,既浪費資源,又污染環(huán)境。
目前,含鈦鋼渣主要采用水淬工藝、鋼渣“悶罐”處理工藝,磁選回收渣中金屬鐵,但回收率低,渣中剩余金屬鐵含量高達5%,該工藝僅考慮回收渣中金屬鐵,沒有考慮回收渣中含量高達30%以上的鐵氧化物。水淬工藝、鋼渣“悶罐”處理工藝消耗大量水資源,產生腐蝕性熱蒸汽、熱量不能回收、水資源不能循環(huán),大量熱資源很難得到利用。同時,渣中游離CaO和MgO降低了鋼渣體積的穩(wěn)定,較高含量的鐵氧化物增加了磨礦的難度,限制了鋼渣的應用。含釩鈦鋼渣中釩組分的綜合利用,還處在研究階段,尚未有關于對于鈦的回收利用。因此,含釩鈦鋼渣大量堆積,既污染環(huán)境,又浪費資源。
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(tài)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(tài)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(yōu)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(fā)明提供一種混合熔渣冶金熔融還原回收的方法;該方法利用熔渣中熔融熔劑的高溫反應,利用了熔渣的高溫和高化學活性,研發(fā)出了一種新的冶金熔融還原工藝。通過含鈦高爐熔渣和熔融含釩鋼渣的混合,熱態(tài)熔劑熔融反應,噴吹還原性物質及攪拌,渣浴還原,實現了含鈦混合熔渣冶金,熔融還原煉鐵,使混合熔渣中的鐵與釩以含釩鐵水、含釩生鐵、含釩鋼形式回收,鈦組分遷移、富集于富鈦相,釩組分遷移、富集于富釩相,實現長大與沉降,實現了富鈦相、富釩相與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。
該方法以含鈦混合熔渣作為熔渣體系,通過渣浴,實現熔渣冶金熔融還原,是一種由含鈦混合熔渣熔融還原回收含釩生鐵或鋼、富鈦相、富釩相、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(huán)境友好、經濟收益高、可有效解決環(huán)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(chuàng)新,是世界上首次開發(fā)出熔渣冶金工藝,熔渣不是廢棄物,而是冶金中間產品。
本發(fā)明的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原:
將熔融態(tài)含鈦熔渣和熔融態(tài)鋼渣,加入保溫裝置或渣液可流出的熔煉反應裝置,混合形成反應混合熔渣,實時監(jiān)測反應混合熔渣,通過調控同時保證如下(a)、(b)和(c):
(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攪拌;
(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,反應熔渣的溫度范圍設定為1300~1600℃;
當反應裝置采用渣液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、含鐵物料和/或含鈦物料,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):
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;
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,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:
一.當裝置采用保溫裝置時,采用方法A、方法B或方法C:
當裝置采用不可傾倒的保溫裝置或可傾倒的保溫裝置時,采用方法A:
(1)將還原氧化后的熔渣,冷卻至室溫,獲得緩冷渣;其中,含釩金屬鐵沉降到緩冷渣的底部,形成鐵坨,含釩鐵坨上部為含釩金屬鐵層,含釩金屬鐵層上部為剩余緩冷渣,緩冷渣中主要為富鈦相、富釩相、硅酸鹽相;
(2)人工取出含釩鐵坨;將含釩金屬鐵層,破碎至粒度為20~400μm,磨礦,磁選分離出剩余含釩金屬鐵;
(3)對剩余緩冷渣,采用重力分選法進行分離,獲得富鈦精礦、富釩精礦和尾礦;
(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;
僅當裝置采用可傾倒的保溫裝置時,采用方法B或方法C:
方法B:
(1)將還原氧化后的熔渣的溫度降溫至1150~1250℃,將中部和上部的還原后的熔渣倒出后,空冷或水淬,用作水泥原料或建筑材料;
(2)將下部的還原氧化后的熔渣,仍在可傾倒的保溫裝置中,按照方法A的還原氧化后的熔渣進行處理;
方法C:
(1)將還原氧化后的熔渣,沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水與熔渣;
(2)當熔渣中TiO2的質量分數≤10%時,直接將熔渣倒出后,空冷或水淬,用作水泥原料或建筑材料;
(3)將含釩鐵水送往轉爐提釩煉鋼;
方法二,當裝置采用渣液可流出的熔煉反應裝置時,分離回收采用方法D或方法E:
方法D:
(1)將還原氧化后的熔渣的溫度降溫至1150~1250℃,將中部和上部的還原氧化后的熔渣空冷或水淬,用作水泥原料或建筑材料;
(2)將下部的還原氧化后的熔渣,倒入保溫裝置中,按照方法A的還原氧化后的熔渣進行處理;
方法E:
(1)將還原氧化后的熔渣,沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水與熔渣;
(2)將熔渣,進行爐外熔渣處理;
(3)將含釩鐵水送往轉爐提釩煉鋼;
其中,熔渣進行爐外熔渣處理,采用方法E-1、E-2、E-3、E-4、E-5、E-6或E-7中的一種:
方法E-1,直接空冷或水淬:
當熔渣中TiO2的質量分數≤10%時,直接將熔渣空冷或水淬,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E-2,氧化后空冷或水淬:
(1)將熔渣,倒入可傾倒的保溫裝置或渣液可流出的熔煉反應裝置中,向熔渣中吹入氧化性氣體,直至熔渣中的氧化鐵質量百分數≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后熔渣;其中,氧化性氣體的預熱溫度為0~1200℃;控制在整個過程中,熔渣溫度≥1450℃,控制方法為:
當溫度低于<1450℃,噴入燃料或通過裝置自身加熱,使裝置內沉降渣溫度≥1450℃;
(2)對氧化后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E-3,生產高附加值的水泥熟料:
(1)將熔渣,倒入可傾倒的保溫裝置或渣液可流出的熔煉反應裝置中,與熔融轉爐含鈦鋼渣、電爐熔融還原渣、電爐熔融氧化渣、石灰、粉煤灰、堿性鐵貧礦、鋁土礦、熔融稀土高爐渣中的一種或幾種混合,形成混合熔渣;
(2)向混合熔渣中吹入氧化性氣體,直至混合熔渣中的氧化鐵質量百分數≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后熔渣;其中,氧化性氣體的溫度為0~1200℃;在整個過程中,控制混合熔渣溫度≥1450℃,采用的控制方法為:
當溫度低于<1450℃,噴入燃料或通過裝置自身加熱,使裝置內混合熔渣溫度≥1450℃;
(3)對氧化后熔渣直接空冷或水淬,制得高附加值的水泥熟料;
方法E-4:熔渣澆筑微晶玻璃或作為礦渣棉;
方法E-5,作為熱態(tài)冶金溶劑:
將熔渣,加入步驟1中的混合熔渣中,作為熱態(tài)冶金溶劑,調整混合熔渣成分,控制混合熔渣溫度和粘度;
方法E-6,再次熔融還原氧化:
方法E-7,將熔渣,倒入保溫裝置,分離回收采用方法A:
將熔渣,倒入保溫裝置,作為反應混合熔渣,實時監(jiān)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;
分離回收采用方法A、方法B或方法C中的一種;
方法F,采用方法F-1或方法F-2中的一種:
方法F-1:熔渣氧化后空冷或水淬
(1)向還原后的熔渣中吹入氧化性氣體,直至還原后的熔渣中的氧化鐵質量百分數≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后熔渣;其中,在整個過程中,控制熔渣溫度≥1450℃,控制方法為:
當溫度<1450℃,噴入預熱燃料,燃燒放熱補充熱量,或通過裝置自身加熱,使保溫裝置內熔渣溫度≥1450℃;
(2)對氧化后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-2,熔渣處理生產高附加值的水泥熟料:
(1)將還原后的熔渣與熔融轉爐含釩鋼渣、電爐熔融還原渣、電爐熔融氧化渣、石灰、粉煤灰、堿性鐵貧礦、鋁土礦、熔融稀土高爐渣中的一種或幾種混合,形成混合熔渣;
(2)向混合熔渣中噴入氧化性氣體,直至混合熔渣中的氧化鐵質量百分數≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后熔渣;其中,在整個過程中,控制混合熔渣溫度≥1450℃,采用的控制方法為:
當溫度<1450℃,噴入預熱燃料或通過裝置自身加熱,使保溫裝置內混合熔渣溫度≥1450℃;
(3)對氧化后熔渣直接空冷或水淬,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提釩煉鋼。
所述的含鈦混合熔渣,為含鈦熔渣和含釩鈦鋼渣的混合熔渣。
所述的熔融態(tài)含鈦熔渣由出渣口獲得,或將含鈦熔渣加熱至熔融狀態(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的質量分數為4~30%;
所述的鋼渣為含釩鈦鋼渣或不含釩鈦的普通鋼渣中的一種或兩種。
所述的熔融態(tài)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(tài)。
所述的含釩鈦鋼渣為轉爐煉鋼鋼渣或電爐煉鋼鋼渣中的一種或幾種。
所述的含釩鈦鋼渣,含有TiO2的質量分數為0.3~6%,含有V2O5的質量分數為0.1~5%。
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300~1200℃。
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、礦熱爐、鼓風爐或反射爐中的一種。
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;所述的氧化性氣體是空氣、氧氣、富氧空氣、氮氣-氧氣混合氣、氮氣-空氣混合氣、氧氣-氬氣混合氣或空氣-氬氣混合氣中的一種;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。
所述的控制反應混合熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,燃料為煤粉。
所述的控制反應混合熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的含鐵物料是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、普通鐵精礦含碳預還原球團、普通鐵精礦直接還原鐵、普通鋼渣、鐵水預脫硫渣、高爐瓦斯灰、高爐煙塵、轉爐煙塵、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、硫酸燒渣、銅冶煉渣、鋅浸出大窯渣、鎳鐵渣、鉛鋅冶煉渣、鎳冶煉渣、鉛冶煉渣、轉爐煙塵或電爐煙塵中的一種或幾種。所述的出爐溫度為600~1550℃。
其中,含鐵物料中的普通鐵精礦含碳預還原球團中的FeO含量≥60%,普通鐵精礦金屬化球團中的金屬化率≥70%。
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、白云石或石灰石中的一種或幾種。
所述的控制反應混合熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的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、釩鈦磁鐵精礦含碳預還原球團、釩鈦磁鐵精礦燒結礦、釩鈦磁鐵精礦球團礦、鈦精礦中的一種或幾種。所述的出爐溫度為600~1550℃
所述的控制反應混合熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的含氟物料是螢石和/或CaF2。
所述的控制反應混合熔渣溫度在設定溫度范圍的方法中,所述的含鐵物料、含釩鈦物料和含氟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、氧氣-氬氣混合氣、氮氣-氬氣混合氣、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含鐵物料和含鈦物料時,含鐵物料和含鈦熔渣為任意比。
所述的控制反應混合熔渣溫度在設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、避免溫度過高,保護熔煉反應裝置,抑制含鈦高爐熔渣中含釩生鐵、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,提高金屬鐵的生產率。
所述的控制充分攪拌的方法中,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,起到增強攪拌的作用。
所述的惰性氣體為氬氣。
當中性氣體為混合氣體時,混合比例為任意比。
所述的還原劑為固體還原劑或氣體還原劑。
所述的固體還原劑為煤粉、焦粉、煙煤或無煙煤中的一種。
當采用固體還原劑時,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。
所述的氣體還原劑為高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、發(fā)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),還原性氣體的通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。
所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,反應混合熔渣熔融還原氧化過程中,對反應混合熔渣表面持續(xù)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:未充分燃燒的C與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(fā)電使用;4.返回燒結礦做燃料。
所述的步驟2,冷卻方式為自然冷卻或旋轉冷卻。
所述的步驟2,沉降方式為自然沉降、旋轉沉降或電磁沉降。
所述的步驟2,冷卻與沉降過程中,鈦組分遷移、富集于富鈦相,釩組分富集于富釩相,實現長大與沉降。
所述的步驟2,旋轉冷卻與沉降的具體操作為: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含釩金屬鐵、富鈦相、富釩相沉降與分離,縮短操作時間,提高回收率,降低成本。
所述的步驟2,方法A(3)中,重力分選法是搖床分選、溜槽分選或者二者相結合。
所述的步驟2,濕法冶金是稀酸浸出法,其中稀酸浸出法是無機酸浸、有機酸浸中的一種。所述的無機酸選用硫酸、鹽酸、磷酸的一種或多種,有機酸選用草酸、乙酸、檸檬酸中的一種或多種。
所述的步驟2中,分離回收方法E中采用E-1或E-2爐外熔渣處理時,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.%;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;所述的氧化性氣體是空氣、氧氣、富氧空氣、氮氣-氧氣混合氣、氮氣-空氣混合氣、氧氣-氬氣混合氣或空氣-氬氣混合氣中的一種。
所述的回收方法中,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;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。
所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,混合熔渣中的富鈦精礦,為鈣鈦相精礦。
本發(fā)明的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,金屬鐵的回收率92~96%,Ti的回收率為58~76%。
本發(fā)明的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,與現有技術相比,有益效果為:
(1)通過兩種熔渣混合,熱態(tài)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含釩金屬鐵,渣-金分離,得到含釩鐵水與熔渣;熔渣處理,渣中剩余含釩粒鐵及繼續(xù)被還原的含釩金屬鐵聚集、長大與沉降,鈦組分遷移、富集于富鈦相,釩組分富集于富釩相,實現長大與沉降;
(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(tài)含鐵物料,不僅可以有效節(jié)約能源,降低成本,而且充分利用熱資源,提高熱態(tài)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(jié)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(jié)約能源;
(8)熔渣冷卻后,含釩金屬鐵沉降到底部,形成含釩鐵坨,回收含釩金屬鐵,同時采用磁選分離剩余緩冷渣中含釩金屬鐵層,分離出剩含釩金屬鐵,實現了含鈦高爐熔渣中含釩生鐵熔融鋼渣中粒鐵和/或含釩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)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(jié)能減排,是一種綠色冶金工藝。
具體實施方式
實施例1
一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將由出渣口獲得200kg熔融態(tài)含鈦高爐熔渣和加熱至熔融態(tài)300kg電爐煉鋼含釩鈦鋼渣,配料,加入預熱溫度為1000℃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(fā)生熔融還原反應,實時監(jiān)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)保溫裝置中反應混合熔渣的溫度為1300~1600℃;
(b)反應混合熔渣實現充分攪拌;
(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1630℃,按質量比1∶2∶2∶2∶1,向反應混合熔渣中加入白云石、提鈮尾渣和從冶煉爐直接獲得的熔融態(tài)的鎳鐵渣、金屬化率≥70%的熱態(tài)普通鐵精礦金屬化球團和FeO含量≥60%的熱態(tài)普通鐵精礦含碳預還原球團,使反應混合熔渣的溫度降至1575℃;
對應(b):
裝置加入攪拌槳,采用機械攪拌,攪拌速率為400r/min,使反應混合熔渣充分的混合;
對應(c):
FeO的質量濃度為1.65%,向反應混合熔渣中,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入預熱溫度為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,對反應混合熔渣表面持續(xù)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32%;富氧空氣的溫度為0℃,噴吹時間與流量的關系為90L/(min·kg);
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:
采用方法A:
(1)將還原氧化后的熔渣,旋轉冷卻至室溫,獲得緩冷渣;其中,含釩金屬鐵沉降到緩冷渣的底部,形成鐵坨,含釩鐵坨上部為含釩金屬鐵層,含釩金屬鐵層上部為剩余緩冷渣,緩冷渣中主要為富鈦相、富釩相、硅酸鹽相;
(2)人工取出含釩鐵坨;將含釩金屬鐵層,破碎至粒度為20~400μm,磨礦,磁選分離出剩余含釩金屬鐵;
(3)對剩余緩冷渣,采用重力分選法進行分離,獲得富鈦精礦、富釩精礦和尾礦;
(4)尾礦的回收利用:作為水泥原料。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為93.89%,Ti的回收率75.2%。
實施例2
一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將從出渣口得到50kg熔融態(tài)含鈦高爐熔渣和將從出渣口得到的300kg熔融態(tài)轉爐煉鋼含鈦鋼渣,配料,加入轉爐,混合形成反應混合熔渣,實時監(jiān)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)當反應裝置采用渣液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℃;
(b)反應混合熔渣實現充分攪拌;
(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FeO的含量≥60%,金屬化率≥70%的普通鐵精礦金屬化球團后,反應混合熔渣的溫度為1590℃,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吹入Ar氣,Ar氣的預熱溫度為0℃,噴吹時間與流量的關系為80L/(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%,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部,噴吹預熱溫度為800℃,體積比為1∶1的發(fā)生爐煤氣和天然氣,噴吹時間與流量的關系為70L/(min·kg),使反應混合熔渣中的FeO降至1.0%,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,對反應混合熔渣表面持續(xù)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%;富氧空氣的溫度為1100℃,噴吹時間與流量的關系為60L/(min·kg);
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:
采用方法D:
(1)將還原氧化后的熔渣的溫度降溫至1200℃,將中部和上部的還原氧化后的熔渣空冷,用作水泥原料;
(2)將下部的還原氧化后的熔渣,倒入保溫裝置中,進行如下處理:
將還原氧化后的熔渣,自然冷卻至室溫,獲得緩冷渣;其中,含釩金屬鐵沉降到緩冷渣的底部,形成鐵坨,鐵坨上部為含釩金屬鐵層,含釩金屬鐵層上部為剩余緩冷渣;
人工取出鐵坨;將含釩金屬鐵層,破碎至粒度為20~400μm,磨礦,磁選分離出剩余含釩金屬鐵;
對剩余緩冷渣,采用重力分選法進行分離,獲得鈦精礦、富釩精礦和尾礦;
尾礦的回收利用:作為建筑材料。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為95.32%,Ti的回收率72%。
實施例3
一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將由出渣口獲得的600kg熔融態(tài)含鈦高爐熔渣和加熱至熔融態(tài)的30kg轉爐煉鋼含鈦鋼渣,配料,加入鼓風爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監(jiān)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)當反應裝置采用渣液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℃;
(b)反應混合熔渣實現充分攪拌;
(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1590℃,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1.75%時,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入天然氣,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,對反應混合熔渣表面持續(xù)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%;富氧空氣的溫度為900℃,噴吹時間與流量的關系為70L/(min·kg);
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:
采用方法E,進行如下步驟:
(1)將還原氧化后的熔渣,自然沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水與熔渣;
(2)將熔渣,進行爐外熔渣處理;
(3)將含釩鐵水送往轉爐煉鋼;
熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法E-2,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,吹入預熱溫度為800℃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30L/(min·kg),此時,熔渣溫度為1440℃,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。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為97%。
實施例4
一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態(tài)的500kg含鈦高爐熔渣和加熱至熔融態(tài)的50kg轉爐煉鋼鋼渣,配料,加入等離子爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監(jiān)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)當反應裝置采用渣液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℃;
(b)反應混合熔渣實現充分攪拌;
(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1250℃,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1360℃,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攪拌與電磁攪拌相結合;Ar的預熱溫度為50℃,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吹入;
對應(c):
FeO的質量濃度為1.73%,采用耐火噴槍插入反應混合熔渣內部吹入焦爐煤氣,焦爐煤氣的預熱溫度為400℃,噴吹時間與流量的關系為15L/(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,對反應混合熔渣表面持續(xù)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%;富氧空氣的溫度為200℃,噴吹時間與流量的關系為20L/(min·kg);
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:
采用方法E,進行如下步驟:
(1)將還原氧化后的熔渣,自然沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水與熔渣;
(2)將熔渣,進行爐外熔渣處理;
(3)將含釩鐵水送往轉爐煉鋼;
熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法E-3,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1450℃,加入熔融轉爐鋼渣、電爐熔融氧化鋼渣、粉煤灰和鋁土礦,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200℃氧氣-氬氣混合氣體,氧氣與氬氣的混合體積比為5∶1,噴吹時間為4min,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。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為94.5%。
實施例5
一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態(tài)的180kg高爐含鈦熔渣和加熱至熔融態(tài)的350kg轉爐煉鋼含鈦鋼渣,配料,加入熔煉反應渣罐中,混合形成反應混合熔渣,實時監(jiān)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)當反應裝置采用渣液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℃;
(b)反應混合熔渣實現充分攪拌;
(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):
應混合熔渣的溫度為1670℃,超出設定溫度范圍,向裝置中加入從冶煉爐直接獲得的鉛鋅冶煉渣與銅冶煉渣,鉛鋅冶煉渣與銅冶煉渣的出爐溫度分別為1180℃與1240℃,測定反應混合熔渣的溫度為1580℃,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攪拌與機械攪拌相結合;N2的預熱溫度為100℃,噴吹時間與流量的關系為22L/(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300r/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,噴吹預熱溫度為0℃的高爐煤氣和焦爐煤氣的混合氣,噴吹時間與流量的關系為90L/(min·kg),使反應混合熔渣中的FeO降至0.5%,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,對反應混合熔渣表面持續(xù)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%;富氧空氣的溫度為200℃,噴吹時間與流量的關系為30L/(min·kg);
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:
采用方法E,進行如下步驟:
(1)將還原氧化后的熔渣,旋轉沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水與熔渣;
(2)將熔渣,進行爐外熔渣處理;
(3)將含釩鐵水送往轉爐煉鋼;
熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法E-4,熔渣澆筑微晶玻璃;
鋅組分、鉛組分、銦組分與銀組分揮發(fā)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%。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為95.3%。
實施例6
一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態(tài)的550kg高爐含鈦熔渣和200kg加熱至熔融態(tài)的轉爐煉鋼含鈦鋼渣,配料,加入熔煉反應罐中,混合形成反應混合熔渣,實時監(jiān)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)當反應裝置采用渣液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℃;
(b)反應混合熔渣實現充分攪拌;
(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1280℃,低于設定溫度,向裝置中,加入燃料,燃料的溫度為65℃,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,通入氧氣,氧氣的預熱溫度為60℃;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,對反應混合熔渣表面持續(xù)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32%;富氧空氣的溫度為200℃,噴吹時間與流量的關系為90L/(min·kg);
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:
采用方法E,進行如下步驟:
(1)將還原氧化后的熔渣,旋轉沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水與熔渣;
(2)將熔渣,進行爐外熔渣處理;
(3)將含釩鐵水送往轉爐煉鋼;
熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法E-5: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(tài)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1350~1650℃。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為96.5%。
實施例7
一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,包括以下步驟:
步驟1,混合熔渣冶金熔融還原
將加熱至熔融態(tài)的280kg高爐含鈦熔渣和加熱至熔融態(tài)的400kg電爐煉鋼氧化鋼渣,配料,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(fā)生熔融還原反應,實時監(jiān)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)當反應裝置采用渣液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℃;
(b)反應混合熔渣實現充分攪拌;
(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1710℃,超出反應混合熔渣的設定溫度;采用耐火噴槍以噴吹的方式,加入平均粒度為150μm的高爐瓦斯灰粉狀物料,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%,采用噴吹的方式向反應混合熔渣內部,加入煤粉,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,對反應混合熔渣表面持續(xù)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%;富氧空氣的溫度為300℃,噴吹時間與流量的關系為30L/(min·kg);
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:
采用方法E,進行如下步驟:
(1)將還原氧化后的熔渣,電磁沉降,渣-金分離,獲得含釩鐵水與熔渣;
(2)將熔渣,進行爐外熔渣處理;
(3)將含釩鐵水送往轉爐煉鋼;
熔渣,進行爐外熔渣處理,采用方法E-6,
熔渣倒入保溫地坑中,實時監(jiān)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1300~1650℃;
(b)熔渣實現充分攪拌;
(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1500℃,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100r/min,使反應混合熔渣充分混合;
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吹入天然氣,天然氣預熱溫度為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);
分離回收采用方法一,進行處理:
(1)冷卻:將二次還原后的熔渣,自然冷卻至室溫,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%。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為96%,Ti的回收率58%。
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(tài)的400kg高爐熔渣和加熱至熔融態(tài)的150kg轉爐煉鋼鋼渣,加入等離子爐中,混合形成反應混合熔渣,實時監(jiān)測反應混合熔渣,通過調控同時保證(a)、(b)和(c)三個參數:
(a)當反應裝置采用渣液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℃;
(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(xù)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F-2,
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。
本實施例含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,Fe的回收率為95.4%。