一种混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法

摘要

一种混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法，属于非高炉炼铁及资源综合利用领域。步骤为：1)向高炉熔渣和熔融钢渣的混合熔渣中，加入含铁物料、还原剂，加热至熔融状态，喷吹氧化性气体，熔融还原炼铁，可以处理大宗含铁物料；2)根据反应装置，分离回收混合熔渣中铁组分、硅钙组分和磷组分。熔融还原后，还原后的熔渣可以作为水泥添加剂、水泥调整剂、水泥熟料或生产高附加值的水泥熟料，实现资源高效综合利用，是一种新的熔融还原炼铁方法。该方法用混合熔渣熔融还原生产生铁或钢、富磷相与调质处理，反应时间短、金属回收率高、生产成本低、原料适应性强、处理量大、环境友好、经济收益高，可有效解决冶金资源与热能高效回收利用问题。

主权项

一种混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，熔融还原：(1)物料混合熔融：将高炉熔渣、熔融钢渣形成的混合熔渣，加入保温装置、可倾倒的熔炼反应装置或固定式的熔炼反应装置中，向混合熔渣中加入还原剂和含铁物料，得到反应混合熔渣，将反应混合熔渣，加热至熔融状态，进行熔融还原，通过调控同时保证(a)和(b)两个参数：(a)反应混合熔渣的温度控制在设定温度范围内；(b)反应混合熔渣的碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.6；调控方法为：对应(a)：设定温度范围为1350～1600℃；当反应装置采用保温装置时，反应混合熔渣的温度范围设定为1350～1600℃；当反应装置采用可倾倒的熔炼反应装置或固定式的熔炼反应装置时，反应混合熔渣的温度范围设定为1400～1600℃；控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法为：当反应混合熔渣的温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，或向反应混合熔渣中加入燃料和/或熔融钢渣，使反应混合熔渣的温度达到设定温度范围内；当反应混合熔渣的温度＞设定温度范围上限时，向反应混合熔渣中加入固态含铁物料和/或高炉熔渣，进行降温，使反应混合熔渣的温度达到设定温度范围内；对应(b)：当反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＜0.6时，向反应混合熔渣中加入石灰粉、白云石粉或生石灰粉中的一种或几种，使反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.6；当反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＞2.6时，向反应混合熔渣中加入硅石，使反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.6；(2)喷吹氧化性气体：向反应混合熔渣中，喷吹经过预热的氧化性气体；其中氧化性气体的预热温度为0～1200℃；在喷吹过程中，通过调控同时保证(a)和(b)两个参数：(a)反应混合熔渣的温度在设定温度范围内；(b)混合熔渣的碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.6；调控方法为：对应(a)：采用步骤1(1)中的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法；对应(b)：采用步骤1(1)中的控制反应混合熔渣碱度的方法；步骤2，分离再利用：采用以下方法中的一种：方法一：当反应装置采用保温装置时，进行如下步骤：(1)冷却：将还原后的反应混合熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；(2)分离：金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨，人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中含金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁；(3)分离出金属铁后，熔渣实现调质处理，得到尾矿；(4)尾矿的回收利用有2种：①作为水泥原料、建筑材料、代替碎石作骨料、路材或磷肥使用；②采用湿法冶金、选矿方法或选矿‑湿法冶金联合法将尾矿中含磷组分分离出来；方法二：当反应装置采用可倾倒的熔炼反应装置或固定式的熔炼反应装置时，进行如下步骤：(1)还原后的反应混合熔渣形成铁水和还原后的熔渣；(2)还原后的熔渣进行炉外熔渣处理；(3)铁水送往转炉炼钢；其中，还原后的熔渣，进行炉外熔渣处理的方法，采用方法A、方法B、方法C、方法D、方法E中的一种：方法A：还原后的熔渣空冷或水淬还原后的熔渣直接空冷或水淬，用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂、水泥熟料、矿渣棉、铸石、微晶玻璃材料或建筑材料；方法B：还原后的熔渣氧化后空冷或水淬(1)还原后的熔渣倒入可倾倒的保温装置、可倾倒的熔炼反应装置或固定式的熔炼反应装置中，向还原后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成熔渣的氧化，获得氧化后的熔渣，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；其中，整个过程中，要保证(c)熔渣温度≥1450℃；对应(c)：采用的控制方法为：当温度低于＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热，补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度≥1450℃；(2)氧化后的熔渣直接空冷或水淬，用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂或水泥熟料；方法C：还原后的熔渣处理生产高附加值的水泥熟料(1)还原后的熔渣倒入可倾倒的保温装置、可倾倒的熔炼反应装置或固定式的熔炼反应装置中，加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、高炉熔渣中的一种或几种，充分混合，获得还原后的熔渣混合物料；(2)向还原后的熔渣混合物料中吹入预热的氧化性气体，当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt％，完成熔渣混合物料的氧化，获得氧化后的熔渣混合物料，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；其中，整个过程中，要保证(d)熔渣混合物料温度≥1450℃；对应(d)，采用的控制方法为：当温度低于＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热，补充热量，或装置自身加热，使熔渣混合物料温度在≥1450℃；(3)氧化后的熔渣混合物料，进行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料；方法D：部分或全部还原后的熔渣返回到混合熔渣部分或全部还原后的熔渣返回到混合熔渣，作为热态冶金熔剂，调整混合熔渣成分，控制混合熔渣碱度、温度或粘度；方法E：还原后的熔渣再处理还原后的熔渣倒入保温装置，进行再处理：步骤一，再混合熔渣熔融还原炼铁：(1)喷吹气体：向保温装置内还原后的熔渣中喷入预热的氧化性气体，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；氧化性气体的喷吹时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)；(2)控制还原与氧化过程：在喷吹过程中，通过调控同时保证(e)、(f)和(g)三个参数：(e)还原后的熔渣的温度在1350～1600℃；(f)还原后的熔渣的碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.6；(g)还原后的熔渣中，剩余铁氧化物还原成金属铁；调控方法为：对应(e)的调控方法：采用步骤1中的对应(a)的调控方法调节；对应(f)的调控方法：当碱度不在设定范围内时，通过向还原后的熔渣中添加热态溶剂，使碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.6；其中，热态溶剂为高炉熔渣和/或熔融钢渣；对应(g)：当还原后的熔渣中还原性不足时，向还原后的熔渣中加入还原剂，使剩余铁氧化物还原成金属铁；步骤二，再分离和利用：采用步骤2中的方法一或方法二中的方法A或方法D中的一种，进行处理。