一種高效回收鐵資源的鎳渣處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金資源再利用技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種從鑲渣中回收鐵的方法，特別設(shè) 及一種高效回收鐵資源的鑲渣處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鑲渣是冶煉金屬鑲過程中排放的工業(yè)廢渣，生產(chǎn)1噸鑲約排出6~16噸渣，僅甘 肅省金川集團(tuán)每年排放鑲渣100余萬噸，累計堆存量多達(dá)1000余萬噸。鑲渣處理是鑲冶金 過程的一個重要工序，它不僅關(guān)系到鑲冶煉的順暢，更設(shè)及到排渣占地和環(huán)境污染等問題， 是鑲冶金發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要問題。
[0003] 鑲渣的化學(xué)成分隨鑲冶煉工藝和礦石來源的不同而有所差異，各主要成分的含 量；Si〇2為 30 ~50%、FeO為 30 ~60%、MgO為 1 ~15%、CaO為 1. 5 ~5%、A12〇3為 2. 5 ~ 6%，并含有少量的化、Ni、S等。依據(jù)鑲渣成分，國內(nèi)外鑲渣的綜合利用或減少排放的方法有 很多種，主要是從冶煉爐排放為固體物W后再加W處理和利用，包括生產(chǎn)微晶玻璃、作為吸 附材料用于去除和回收廢水中的化"、化"、化等重金屬離子、濕法浸出或深度還原鑲渣中 有價金屬等。據(jù)統(tǒng)計，鑲渣中We含量平均可達(dá)40%W上，遠(yuǎn)高于我國鐵礦石可采品味（We > 27%)，若能對鑲渣中的鐵資源充分回收，則既可避免資源的浪費(fèi)，又可增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效 益。
[0004] 理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，鑲渣中的鐵主要W弱磁性的鐵橄攬石（2化0 ?Si化）的 形式存在。而鐵橄攬石是復(fù)雜娃酸鹽組成的共烙體，娃酸鹽晶體是Si-0原子相互連接的復(fù) 雜網(wǎng)狀晶體，很難W磁選的方式對其中的鐵進(jìn)行富集。目前，從鑲渣中的鐵橄攬石提取鐵資 源通常采用還原法。
[0005] 采用還原法提取鐵資源，主要考慮將其燒結(jié)制塊，直接入爐代替鐵礦石或是采用 碳質(zhì)還原劑將其深度還原為鐵，然后進(jìn)行磨礦和磁選分離作業(yè)，一定程度上可W實(shí)現(xiàn)鑲渣 中鐵資源與其他礦物的有效分離。JianPan等通過提高爐渣的堿度，采用碳還原法在鑲渣 中獲得了 75. 26%的化、3. 25%的Ni和1. 2%的化，其中Ni和化的回收率分別達(dá)到了 82. 2〇/〇 和80.0%，但鐵的回收率只有42. 17%。趙俊學(xué)等為了改善鑲冶煉棄渣還原提鐵條件，對火法 冶煉鑲渣型進(jìn)行改型研究。倪文等針對金川鑲棄渣的特點(diǎn)，采用深度還原一磁選工藝，對其 進(jìn)行鐵資源回收的綜合利用實(shí)驗(yàn)研究，獲得了鐵品位為89. 84%，鐵回收率達(dá)93. 21%的鐵精 礦。
[0006] 但是由于鐵橄攬石相中鐵氧化物被石英相所包裹，強(qiáng)度較高，結(jié)構(gòu)致密，難W被還 原性氣體所穿透，導(dǎo)致還原性較差，必須在較高的溫度下由固體C還原劑所還原，還原產(chǎn)物 為化及Si化;由烙渣的離子理論可知，純石英相粘度極高，會導(dǎo)致還原后的渣和鐵難W分 離；鑲渣中所含的微量元素，如化、As等元素會被還原并帶入鐵中，在后期鋼鐵冶煉中無法 去除而嚴(yán)重影響鋼鐵質(zhì)量；依據(jù)金川公司鑲渣處理實(shí)際情況可知，在還原提鐵過程中會產(chǎn) 生大量泡沫渣，造成烙渣飛瓣；另外，還原和置換化0的能耗高、不具經(jīng)濟(jì)可行性，尚未形成 工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，致使大量鑲渣堆擱在渣場。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種高效回收鐵資源的鑲渣處理方法，實(shí)現(xiàn)低成本、低能耗 的從鑲渣中提取鐵資源，用于替代鐵礦石使用。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是；一種高效回收鐵資源的鑲渣處理 方法，具體按W下步驟進(jìn)行： 步驟1;對于能夠及時處理的烙融態(tài)鑲渣；將烙融態(tài)鑲渣倒入加熱爐中加熱，控制溫度 為1300~1500°C，加入改質(zhì)劑，保溫，完全反應(yīng)后，得到堿度為1. 0~1. 4的改質(zhì)鑲渣； 對于企業(yè)現(xiàn)場因設(shè)備和工藝原因不能及時處理的烙融態(tài)鑲渣W及已經(jīng)產(chǎn)生尚未處 理的堆放在渣場的鑲渣；冷卻凝固鑲渣，將冷卻凝固后的鑲渣加熱重新烙化，控制溫度為 1300~1500°C，加入改質(zhì)劑，保溫，完全反應(yīng)后，得到堿度為1. 0~1. 4的改質(zhì)鑲渣； 步驟2 ;在保持改質(zhì)鑲渣溫度1300~1500°C的條件下，加熱爐底吹或液面W下頂吹空 氣對改質(zhì)鑲渣進(jìn)行弱氧化處理，得氧化后鑲渣； 或者，在保持改質(zhì)鑲渣溫度1300~1500°C的條件下，加熱爐底吹或液面W下頂吹氧氣 對改質(zhì)鑲渣進(jìn)行弱氧化處理，得氧化后鑲渣； 步驟3 ;W小于等于5°C/min的降溫速率將氧化后鑲渣的溫度降至1200°C后，水澤冷 卻，完全凝固后，得固結(jié)鑲渣； 步驟4 ;破碎球磨固結(jié)鑲渣至粒度小于200目； 步驟5 ;磁選球磨后礦渣，回收磁性物質(zhì)，完成鑲渣的處理。
[0009] 本發(fā)明處理方法利用烙渣物理熱，在高溫烙融狀態(tài)下，對烙渣進(jìn)行改質(zhì)及弱氧化 處理，使烙渣中鐵的賦存狀態(tài)由鐵橄攬石相轉(zhuǎn)移至磁鐵礦相，并使鐵充分富集，經(jīng)磁選分離 后，獲得高品位的磁鐵礦相。該種處理方法不僅能夠從鑲渣中回收鐵資源，使最終的磁選產(chǎn) 物中鐵含量達(dá)到55%W上，主要賦存于磁鐵礦相，而且不會將鑲渣中有害元素帶入富鐵相 中，該磁選產(chǎn)物完全可W替代鐵精礦使用。實(shí)現(xiàn)鐵資源低能耗、低成本、安全易處理的回收， 對促進(jìn)鑲渣的資源再利用、企業(yè)節(jié)能減排環(huán)及境保護(hù)均具有重要意義。
【附圖說明】
[0010] 圖1是實(shí)施例1中將固結(jié)鑲渣破碎球磨至粒度200目W下后的實(shí)物粉末圖片。
[0011] 圖2是從圖1所示粉末中磁選得到的磁選物質(zhì)的圖片。
[0012] 圖3是圖2所示磁選物質(zhì)的X畑圖譜。
[0013] 圖4是實(shí)施例1制得的固結(jié)鑲渣的背散射電子成像（邸I)顯微圖。
[0014] 圖5是實(shí)施例1制得的固結(jié)鑲渣中鐵元素的面掃描圖。
[0015] 圖6是實(shí)施例1制得的固結(jié)鑲渣中的線掃描位置圖。
[0016] 圖7是圖6中"線數(shù)據(jù)2"處的放大圖。
[0017] 圖8是圖7中顯示的線掃描數(shù)據(jù)線上鐵元素的線掃描圖。
[0018] 圖9是圖7中顯示的線掃描數(shù)據(jù)線上巧元素的線掃描圖。
[0019] 圖10是圖7中顯示的線掃描數(shù)據(jù)線上娃元素的線掃描圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021] 鑲渣中的鐵主要W弱磁性的鐵橄攬石（2化0 ?Si化）的形式存在，可通過碳質(zhì)還原 劑將其深度還原為鐵。但由于鐵橄攬石還原性較差；導(dǎo)致還原后的鐵與渣難W分離；同時 鑲渣中的其它微量元素易被還原進(jìn)入鐵中而影響鋼鐵質(zhì)量；而且還原過程中產(chǎn)生的CO有 毒氣體，導(dǎo)致泡沫渣生成，造成烙渣飛瓣；還原能耗高、不具經(jīng)濟(jì)可行性，尚未形成工業(yè)生產(chǎn) 規(guī)模，致使大量鑲渣堆擱在渣場。因此，本發(fā)明提供了一種回收鑲渣中鐵資源的處理方法， 能夠獲得高品位的作為鐵礦石替代資源的磁鐵礦相。該處理方法具體按W下步驟進(jìn)行： 步驟1;鑲渣的改質(zhì)處理： 對于能夠及時處理的烙融態(tài)鑲渣；將烙融態(tài)鑲渣倒入加熱爐（電爐、感應(yīng)爐等）中，對 其進(jìn)行加熱，控制溫度為1300~1500°C，防止烙渣因熱損失而凝固，保證鑲渣為烙融狀態(tài)； 加入石灰石或生石灰等堿性氧化物作為改質(zhì)劑，保溫，完全反應(yīng)后，得到堿度（CaO/Si化）為 1. 0~1. 4的改質(zhì)鑲渣； 對于企業(yè)現(xiàn)場因設(shè)備和工藝原因不能及時處理的烙融態(tài)鑲渣W及已經(jīng)產(chǎn)生尚未處理 的堆放在渣場的鑲渣：冷卻使鑲渣凝固，將冷卻凝固后的鑲渣加熱重新烙化，控制溫度為 1300~1500°C，加入石灰石或生石灰等堿性氧化物作為改質(zhì)劑，保溫，完全反應(yīng)后，得到堿 度（CaO/Si〇2)為1. 0~1.4的改質(zhì)鑲渣； 為使反應(yīng)完全、烙渣成分均勻，可適當(dāng)進(jìn)行攬拌。
[0022] 因?yàn)殍傇械蔫F元素W鐵橄攬石的形式存在，在烙融的鑲渣中加入堿性氧化物作 為改質(zhì)劑，能夠破壞鐵橄攬石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如向烙融鑲渣中加入化0,將烙融鑲渣的堿度調(diào) 整為1. 0~1. 4,在高溫下增大化0的溶解度，則可促使鐵橄攬石釋放出化0。為使改質(zhì)劑 盡快烙化、溶解，改質(zhì)劑的粒度需小于3mm。
[0023] 步驟2;改質(zhì)鑲渣的弱氧化處理 加熱爐底吹或液面W下頂吹空氣對改質(zhì)鑲渣進(jìn)行弱氧化處理，并保持改質(zhì)鑲渣的溫度 為1300~1500°C，通入空氣的流量為120~200血/min,弱氧化處理30min~60min，得氧 化后鑲渣； 或者，加熱爐底吹或液面W下頂吹氧氣對改質(zhì)鑲渣進(jìn)行弱氧化處理，并保持改質(zhì)鑲渣 的溫度為1300~1500°C，通入的氧氣流量為30~50血/min,弱氧化處理30min~60min， 得氧化后鑲渣； 改質(zhì)后，鑲渣中游離出大量化0,賦存在原渣鐵橄攬石相中的FeO經(jīng) 氧化后轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)磁性的化3〇4,改質(zhì)鑲渣中磁鐵礦相達(dá)到飽和濃度 CII,，A=1)時，開始結(jié)晶析出并長大。氧化過程中若氣體流量過大或氧化時間過長，會使生 成的磁鐵礦相繼續(xù)氧化為弱磁性的赤鐵礦相（a-Fe2化)，不利于磁選回收。
[0024] 步驟3 ;冷卻 W小于等于5°C/min的降溫速率將氧化后鑲渣的溫度降至1200°C后，水澤冷卻，完全 凝固后，得固結(jié)鑲渣； 將氧化后烙融鑲渣在渣罐或除渣場渣坑內(nèi)冷卻。冷卻過程中，形成的磁鐵礦相晶