1.一種混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,按照以下步驟進(jìn)行:
步驟1,熔融還原:
(1)物料混合熔融:
將高爐熔渣、熔融鋼渣形成的混合熔渣,加入保溫裝置、可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置或固定式的熔煉反應(yīng)裝置中,向混合熔渣中加入還原劑和含鐵物料,得到反應(yīng)混合熔渣,將反應(yīng)混合熔渣,加熱至熔融狀態(tài),進(jìn)行熔融還原,通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證(a)和(b)兩個(gè)參數(shù):
(a)反應(yīng)混合熔渣的溫度控制在設(shè)定溫度范圍內(nèi);
(b)反應(yīng)混合熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.6;
調(diào)控方法為:
對(duì)應(yīng)(a):
設(shè)定溫度范圍為1350~1600℃;
當(dāng)反應(yīng)裝置采用保溫裝置時(shí),反應(yīng)混合熔渣的溫度范圍設(shè)定為1350~1600℃;
當(dāng)反應(yīng)裝置采用可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置或固定式的熔煉反應(yīng)裝置時(shí),反應(yīng)混合熔渣的溫度范圍設(shè)定為1400~1600℃;
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(dāng)反應(yīng)混合熔渣的溫度<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,或向反應(yīng)混合熔渣中加入燃料和/或熔融鋼渣,使反應(yīng)混合熔渣的溫度達(dá)到設(shè)定溫度范圍內(nèi);
當(dāng)反應(yīng)混合熔渣的溫度>設(shè)定溫度范圍上限時(shí),向反應(yīng)混合熔渣中加入固態(tài)含鐵物料和/或高爐熔渣,進(jìn)行降溫,使反應(yīng)混合熔渣的溫度達(dá)到設(shè)定溫度范圍內(nèi);
對(duì)應(yīng)(b):
當(dāng)反應(yīng)混合熔渣中堿度CaO/SiO2比值<0.6時(shí),向反應(yīng)混合熔渣中加入石灰粉、白云石粉或生石灰粉中的一種或幾種,使反應(yīng)混合熔渣中堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.6;
當(dāng)反應(yīng)混合熔渣中堿度CaO/SiO2比值>2.6時(shí),向反應(yīng)混合熔渣中加入硅石,使反應(yīng)混合熔渣中堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.6;
(2)噴吹氧化性氣體:
向反應(yīng)混合熔渣中,噴吹經(jīng)過(guò)預(yù)熱的氧化性氣體;其中氧化性氣體的預(yù)熱溫度為0~1200℃;在噴吹過(guò)程中,通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證(a)和(b)兩個(gè)參數(shù):
(a)反應(yīng)混合熔渣的溫度在設(shè)定溫度范圍內(nèi);
(b)混合熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.6;
調(diào)控方法為:
對(duì)應(yīng)(a):
采用步驟1(1)中的控制反應(yīng)混合熔渣的溫度在設(shè)定溫度范圍的方法;
對(duì)應(yīng)(b):
采用步驟1(1)中的控制反應(yīng)混合熔渣堿度的方法;
步驟2,分離再利用:
采用以下方法中的一種:
方法一:當(dāng)反應(yīng)裝置采用保溫裝置時(shí),進(jìn)行如下步驟:
(1)冷卻:將還原后的反應(yīng)混合熔渣,冷卻至室溫,獲得緩冷渣;
(2)分離:金屬鐵沉降到反應(yīng)裝置的底部,形成鐵坨,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;
(3)分離出金屬鐵后,熔渣實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)處理,得到尾礦;
(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(lái);
方法二:當(dāng)反應(yīng)裝置采用可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置或固定式的熔煉反應(yīng)裝置時(shí),進(jìn)行如下步驟:
(1)還原后的反應(yīng)混合熔渣形成鐵水和還原后的熔渣;
(2)還原后的熔渣進(jìn)行爐外熔渣處理;
(3)鐵水送往轉(zhuǎn)爐煉鋼;
其中,
還原后的熔渣,進(jìn)行爐外熔渣處理的方法,采用方法A、方法B、方法C、方法D、方法E中的一種:
方法A:還原后的熔渣空冷或水淬
還原后的熔渣直接空冷或水淬,用作礦渣水泥、水泥調(diào)整劑、水泥生產(chǎn)中的添加劑、水泥熟料、礦渣棉、鑄石、微晶玻璃材料或建筑材料;
方法B:還原后的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)裝置中,向還原后的熔渣中吹入預(yù)熱的氧化性氣體,當(dāng)熔渣氧化鐵含量≥2wt%,完成熔渣的氧化,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(c)熔渣溫度≥1450℃;
對(duì)應(yīng)(c):
采用的控制方法為:
當(dāng)溫度低于<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≥1450℃;
(2)氧化后的熔渣直接空冷或水淬,用作礦渣水泥、水泥調(diào)整劑、水泥生產(chǎn)中的添加劑或水泥熟料;
方法C:還原后的熔渣處理生產(chǎn)高附加值的水泥熟料
(1)還原后的熔渣倒入可傾倒的保溫裝置、可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置或固定式的熔煉反應(yīng)裝置中,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,獲得還原后的熔渣混合物料;
(2)向還原后的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%,完成熔渣混合物料的氧化,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(d)熔渣混合物料溫度≥1450℃;
對(duì)應(yīng)(d),
采用的控制方法為:
當(dāng)溫度低于<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;
方法D:部分或全部還原后的熔渣返回到混合熔渣
部分或全部還原后的熔渣返回到混合熔渣,作為熱態(tài)冶金熔劑,調(diào)整混合熔渣成分,控制混合熔渣堿度、溫度或粘度;
方法E:還原后的熔渣再處理
還原后的熔渣倒入保溫裝置,進(jìn)行再處理:
步驟一,再混合熔渣熔融還原煉鐵:
(1)噴吹氣體:向保溫裝置內(nèi)還原后的熔渣中噴入預(yù)熱的氧化性氣體,其中,氧化性氣體的預(yù)熱溫度為0~1200℃;氧化性氣體的噴吹時(shí)間與流量的關(guān)系為1~90L/(min·kg);
(2)控制還原與氧化過(guò)程:
在噴吹過(guò)程中,通過(guò)調(diào)控同時(shí)保證(e)、(f)和(g)三個(gè)參數(shù):
(e)還原后的熔渣的溫度在1350~1600℃;
(f)還原后的熔渣的堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.6;
(g)還原后的熔渣中,剩余鐵氧化物還原成金屬鐵;
調(diào)控方法為:
對(duì)應(yīng)(e)的調(diào)控方法:采用步驟1中的對(duì)應(yīng)(a)的調(diào)控方法調(diào)節(jié);
對(duì)應(yīng)(f)的調(diào)控方法:
當(dāng)堿度不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí),通過(guò)向還原后的熔渣中添加熱態(tài)溶劑,使堿度CaO/SiO2比值=0.6~2.6;其中,熱態(tài)溶劑為高爐熔渣和/或熔融鋼渣;
對(duì)應(yīng)(g):
當(dāng)還原后的熔渣中還原性不足時(shí),向還原后的熔渣中加入還原劑,使剩余鐵氧化物還原成金屬鐵;
步驟二,再分離和利用:
采用步驟2中的方法一或方法二中的方法A或方法D中的一種,進(jìn)行處理。
2.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟1(1)中,所述的高爐熔渣為從高爐出渣口獲得的普通高爐熔渣,含有TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤4%,高爐熔渣的溫度≥1300℃;所述的熔融鋼渣是從轉(zhuǎn)爐鋼渣出渣口獲得的轉(zhuǎn)爐煉鋼熔融鋼渣、從電爐鋼渣出渣口獲得電爐煉鋼熔融氧化鋼渣中的一種或兩種,熔融鋼渣的溫度≥1500℃。
3.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟1(1)中,所述的含鐵物料為含鐵物料是普通鐵精礦、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)、普通鐵精礦含碳預(yù)還原球團(tuán)、普通鐵精礦直接還原鐵、普通鋼渣、高爐瓦斯灰、高爐煙塵、轉(zhuǎn)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、銅渣、硫酸燒渣中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟1(1)和步驟2中,所述的還原劑是煤粉、焦粉、煙煤、無(wú)煙煤中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述的保溫裝置為可傾倒的保溫裝置和不可傾倒的保溫裝置;所述的不可傾倒的保溫裝置為保溫地坑;所述的可傾倒的保溫裝置為保溫渣罐;所述的可傾倒的熔煉反應(yīng)裝置為可傾倒的轉(zhuǎn)爐、可傾倒的熔煉反應(yīng)渣罐或感應(yīng)爐;所述的固定式的熔煉反應(yīng)裝置為底部帶有渣口或鐵口的反應(yīng)裝置;所述的固定式的熔煉反應(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。
6.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟1(1)中,所述的反應(yīng)裝置內(nèi)層有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;碳是碳素、石墨、石油瀝青焦、冶金焦、瀝青、無(wú)煙煤、煙煤、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)高爐渣、冷態(tài)鋼渣中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述的控制反應(yīng)混合熔渣的溫度在設(shè)定溫度范圍的方法中,所述的燃料的預(yù)熱溫度為0~1200℃,熔融鋼渣的溫度為≥1500℃;燃料和氧化性氣體從噴槍槍口噴入反應(yīng)混合熔渣;所述的噴槍采用耐火噴槍插入混合熔渣或置于混合熔渣上部或側(cè)面噴入燃料;
所述的控制反應(yīng)混合熔渣的溫度在設(shè)定溫度范圍的方法中,所述的固態(tài)含鐵物料為普通鐵精礦、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)、普通鐵精礦含碳預(yù)還原球團(tuán)、普通鐵精礦直接還原鐵、普通鋼渣、高爐瓦斯灰、高爐煙塵、轉(zhuǎn)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、銅渣、硫酸燒渣中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求7所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述的固態(tài)含鐵物料是粉狀物料或球狀物料,其中,粉狀物料的粒度是≤150μm;粉狀物料以噴吹的方式加入混合熔渣,載入氣體為空氣、氮?dú)?、氬氣、氮?dú)?空氣混合氣、氮?dú)?氧氣混合氣或空氣-氬氣混合氣;所述的噴吹方式采用耐火噴槍以噴吹的方式加入反應(yīng)熔渣。
9.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,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?、氧?氬氣混合氣、空氣-氬氣混合氣中的一種或幾種;采用耐火噴槍向混合熔渣中噴吹氧化性氣體,采用耐火噴槍插入混合熔渣或置于混合熔渣上部或側(cè)面噴入氧化性氣體。
10.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟2,方法一(1)中,所述的冷卻為自然冷卻或旋轉(zhuǎn)冷卻;所述的旋轉(zhuǎn)冷卻,將裝有混合熔渣的保溫裝置置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上,旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(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。
11.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟2,方法一(2)中,所述的混合熔渣的金屬鐵回收率為90~95%;所述的方法E再分離和利用采用方法一時(shí),所述的混合熔渣的金屬鐵回收率為95~97%。
12.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟2,方法一(4)中,所述的濕法冶金是稀酸浸出法,其中稀酸浸出法是無(wú)機(jī)酸浸、有機(jī)酸浸中的一種;所述的無(wú)機(jī)酸選用硫酸、鹽酸、磷酸的一種或幾種任意比例混合,有機(jī)酸選用草酸、乙酸、檸檬酸中的一種或幾種任意比例混合。
13.如權(quán)利要求1所述的混合熔渣熔融還原生產(chǎn)與調(diào)質(zhì)處理的方法,其特征在于,所述步驟1和步驟2中,所述的燃料是煤粉,燃料的預(yù)熱溫度為0~1200℃。