1.一種含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,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(yīng)裝置,混合形成反應(yīng)混合熔渣,實時監(jiān)測反應(yīng)混合熔渣,通過調(diào)控同時保證如下(a)、(b)和(c):
(a)反應(yīng)混合熔渣的溫度在設(shè)定范圍內(nèi);
(b)反應(yīng)混合熔渣實現(xiàn)充分攪拌;
(c)反應(yīng)混合熔渣中,F(xiàn)eO的質(zhì)量濃度≤1.0%;
調(diào)控方法如下:
對應(yīng)(a):
設(shè)定溫度范圍為1300~1650℃;
當反應(yīng)裝置采用保溫裝置時,反應(yīng)熔渣的溫度范圍設(shè)定為1300~1600℃;
當反應(yīng)裝置采用渣液可流出的熔煉反應(yīng)裝置時,反應(yīng)混合熔渣的溫度范圍設(shè)定為1350~1650℃;
控制反應(yīng)混合熔渣的溫度在設(shè)定溫度范圍的方法為:
當反應(yīng)混合熔渣的溫度<設(shè)定溫度范圍下限時,通過反應(yīng)裝置自身的加熱功能,或向反應(yīng)混合熔渣中加入燃料和/或熔融鋼渣,進行熱量補償,使反應(yīng)混合熔渣的溫度達到設(shè)定溫度范圍內(nèi);
當反應(yīng)混合熔渣的溫度>設(shè)定溫度范圍上限時,向反應(yīng)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(yīng)混合熔渣的溫度達到設(shè)定溫度范圍內(nèi);
對應(yīng)(b):
對反應(yīng)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(jié)合或中性氣體攪拌與機械攪拌相結(jié)合;
對應(yīng)(c):
當FeO的質(zhì)量濃度>1.0%時,向反應(yīng)混合熔渣中,通入還原性氣體或加入還原劑,使反應(yīng)混合熔渣滿足參數(shù)(c);
判斷步驟1結(jié)束的條件為:
反應(yīng)混合熔渣中,F(xiàn)eO的質(zhì)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(lián)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(zhì)量分數(shù)≤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(zhuǎn)爐提釩煉鋼;
方法二,當裝置采用渣液可流出的熔煉反應(yīng)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(zhuǎn)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(zhì)量分數(shù)≤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(diào)整劑;③水泥生產(chǎn)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(yīng)裝置中,向熔渣中吹入氧化性氣體,直至熔渣中的氧化鐵質(zhì)量百分數(shù)≥2wt%,完成噴吹,獲得氧化后熔渣;其中,氧化性氣體的預(yù)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(nèi)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(diào)整劑;③水泥生產(chǎn)中的添加劑;④水泥熟料;
方法E-3,生產(chǎn)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(yīng)裝置中,與熔融轉(zhuǎn)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(zhì)量百分數(shù)≥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(nèi)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(diào)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(yīng)混合熔渣,實時監(jiān)測保溫裝置內(nèi)的反應(yīng)熔渣,通過調(diào)控同時保證上述的(a)、(b)和(c)三個參數(shù),調(diào)控方法同上述步驟1中的調(diào)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(zhì)量百分數(shù)≥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(yù)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(nèi)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(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-2,熔渣處理生產(chǎn)高附加值的水泥熟料:
(1)將還原后的熔渣與熔融轉(zhuǎn)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(zhì)量百分數(shù)≥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(yù)熱燃料或通過裝置自身加熱,使保溫裝置內(nèi)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(yīng)裝置下部含釩鐵水送往轉(zhuǎn)爐提釩煉鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,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?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;所述的鋼渣為含釩鈦鋼渣或不含釩鈦的普通鋼渣;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鋼渣中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,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、礦熱爐、鼓風(fēng)爐或反射爐中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,所述的保溫裝置、可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置或固定式的熔煉反應(yīng)裝置內(nèi)層為含碳保溫脫模耐火材料;所述的含碳保溫脫模耐火材料是含碳復(fù)合耐火材料,具體為碳是碳素、石墨、石油瀝青焦、冶金焦、瀝青、無煙煤、煙煤或褐煤中的一種或幾種,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)含鈦高爐渣或冷態(tài)含釩鈦鋼渣中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,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,燃料為煤粉;向反應(yīng)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(yīng)熔渣內(nèi)部;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;所述的氧化性氣體采用耐火噴槍插入反應(yīng)混合熔渣內(nèi)部吹入。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,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(jié)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(yù)還原球團、普通鐵精礦直接還原鐵、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、氧化鐵皮、濕法煉鋅過程的鋅浸出渣、氧化鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)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(zhuǎn)爐煙塵或電爐煙塵中的一種或幾種;
其中,含鐵物料中的普通鐵精礦含碳預(yù)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(yīng)混合熔渣溫度在設(shè)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(yù)還原球團、釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)礦、釩鈦磁鐵精礦球團礦、鈦精礦中的一種或幾種;
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,所述的含氟物料是螢石和/或CaF2;
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,所述的含鐵物料、含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(yīng)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(nèi)部吹入粉狀物料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,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(yù)熱溫度為0~1200℃,中性氣體的噴吹時間與流量的關(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插入反應(yīng)混合熔渣內(nèi)部吹入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,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(yīng)混合熔渣內(nèi)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(zhuǎn)爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、天然氣或裝置產(chǎn)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(guān)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(yīng)混合熔渣內(nèi)部吹入;
所述的反應(yīng)混合熔渣熔融還原氧化過程中,對反應(yīng)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(guān)系為1~90L/(min·kg)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,所述的步驟2,方法A(1)中,冷卻方式為自然冷卻或旋轉(zhuǎn)冷卻;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(jié)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。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈦混合熔渣冶金熔融還原回收的方法,其特征在于,金屬鐵的回收率92~96%,Ti的回收率為58~76%。