一种熔渣冶金一步法回收的方法技术

一种熔渣冶金一步法回收的方法，属于非高炉炼铁及资源综合利用领域。该方法，按照以下步骤进行：熔渣一步混合：将熔融态熔渣、熔融态钢渣、含铁物料中的两种或三种物料混合配料；将各物料加入渣液可流出的熔炼反应装置，混合形成反应混合熔渣，实时监测装置内的反应混合熔渣温度，并充分搅拌，获得反应完成后的熔渣；处理后分离，回收利用。该方法反应时间短、金属回收率高、生产成本低、原料适应性强、处理量大、环境友好和经济收益高，是一种新的熔融还原工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种熔渣冶金一步法回收的方法
本专利技术属于非高炉炼铁及资源综合利用领域，具体涉及一种熔渣冶金一步法回收的方法。
技术介绍
近几年我国钢铁工业发展迅速。炼铁、炼钢生产过程中产生了大量高炉渣、钢渣等钢铁冶金渣，截至2015年，高炉渣、钢渣总量已经超过4亿吨。高炉渣是高炉还原过程中产生的，是冶金中间产品，不仅含有还原性物质，如焦炭、煤粉、碳素、碳粉等，而且含有较高含量的冶金熔剂及含铁组分，我国每年排放3亿吨以上高炉渣，每年带走大量的CaO、MgO、SiO2、焦炭、煤粉、碳素、碳粉、铁组分等有价组分，因此，高炉渣是一种重要的二次资源。由高炉放出的高炉熔渣温度在1300℃～1600℃，每年排放大量的物理热，因此，高炉熔渣也是重要的物理热资源。钢渣产生于炼钢过程，是冶金中间产品，其金属铁含量为10％以上，铁氧化物含量为25％以上，并含有一定的自由氧化钙与五氧化二磷。我国每年排放1.5亿吨以上，每年带走1500万吨以上的金属铁，3000万吨以上的铁氧化物，还带走大量自由氧化钙、五氧化二磷、二氧化硅等有价组分，因此，钢渣是一种重要的二次资源。炼钢过程放出的熔融钢渣温度高于1550℃，每年排放大量的物理热，因此，熔融钢渣也是重要的物理热资源。高炉熔渣和熔融钢渣，蕴含着丰富的热能资源，含有大量的热态冶金熔剂，而且含有较高含量的铁、磷、钙等多种有价元素，是重要的二次资源。高炉熔渣为还原性熔渣，熔融钢渣为氧化性熔渣，化学反应活性强，都是物理化学性质优良的熔渣体系，是冶金熟料。同时，钢渣化学组成、矿物组成与水泥熟料极其相近，高炉熔渣化学组成与水泥熟料化学组成相近，而每年我国生产水泥熟料超过12亿吨，需要大量的石灰石、粘土等矿物资源与物理热资源，成本在2000亿以上，我国石灰石、粘土矿物资源仅仅还可开采50年。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种熔渣冶金一步法回收的方法。本专利技术充分利用了热态熔渣高化学活性、含有大量热态冶金熔剂及大量物理热资源，保持熔融状态，实现热态熔剂反应，处理大宗固态含铁物料，实现了大宗固态含铁物料的熔融回收。实现了绿色冶金与节能减排，实现了冶金资源与热资源的高效利用；是一种熔渣冶金新工艺，是现有冶金工艺的完善与创新，是世界上首次提出熔渣冶金工艺，熔渣不是废弃物，而是重要的冶金中间产品；该方法反应时间短、金属回收率高、生产成本低、原料适应性强、处理量大、环境友好和经济收益高，是一种新的熔渣熔融回收工艺。本专利技术的一种熔渣冶金一步法回收的方法，按照以下步骤进行：步骤1，熔渣一步混合：将熔融态高炉熔渣、熔融态钢渣、含铁物料中的两种或三种物料混合配料，将混合配料后的物料加入熔渣可流出的熔炼反应装置，混合形成反应混合熔渣，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)两个参数；(a)要控制反应熔渣碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＜0.6时，向反应熔渣中加入碱性物料或碱性含铁物料中的一种或几种；当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＞2.4时，向反应熔渣中加入酸性物料或酸性含铁物料中的一种或几种；(b)保证渣浴的温度为1300～1600℃，获得反应完成后的熔渣；控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法为：当反应混合熔渣温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，使反应混合熔渣温度满足1300～1600℃；当反应混合熔渣温度＞设定温度范围上限时，向反应混合熔渣中加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种，使反应混合熔渣的温度满足1300～1600℃；步骤2，分离回收采用以下方法中的一种：方法一：反应完成后的熔渣进行冷却处理将反应完成后的熔渣倒入保温装置中，进行如下步骤：(1)冷却：将反应完成后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨，硅酸盐相富集在反应装置上部，金属铁和硅酸盐相中间为铁氧化物层；(2)分离：人工取出铁坨；将剩余缓冷渣的部分金属铁层和铁氧化物层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁和铁氧化物；(3)铁氧化物作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁的原料；(4)将剩余硅酸盐相，进行回收利用，有2种方法：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-湿法冶金联合法将含磷组分分离出来。方法二：反应完成后的熔渣进行直接处理：方法I：熔渣直接空冷或水淬(1)熔炼反应装置上部熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；(2)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；方法II：熔渣氧化后空冷或水淬(1)向反应完成后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，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，要保证熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热、补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度在≥1450℃；(2)熔炼反应装置上部氧化后的熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；(3)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；方法III：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料(1)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，获得熔渣混合物料；(2)向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％，完成喷吹，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，要保证熔渣混合物料温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度＜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)熔炼反应装置上部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；(4)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；方法三：反应完成后的熔渣进行分离处理：反应完成后的熔渣，冷却沉降，渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层与硅酸盐相，进行如下步骤：(1)硅酸盐相，进行炉外熔渣处理；(2)铁水，送往转炉炼钢；(3)铁氧化物层倒入保温装置，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁；其中，硅酸盐相，进行炉外熔渣处理，采用方法A、方法B或方法C中的一种：方法A：硅酸盐相作为水泥原料硅酸盐相直接作为水泥原料或进一步处理做成高附加值的水泥原料；方法B：部分或全部硅酸盐相返回到反应混合熔渣部分或全部硅酸盐相返回到反应混合熔渣，作为热态冶金熔剂，调整反应混合熔渣成分，控制反应混合熔渣温度。方法C：硅酸盐相浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；方法四：反应完成后的熔渣进行分离处理：反应完成后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层与硅酸盐相，进行如下步骤：(1)铁水，送往转炉炼钢；(2)硅酸盐相和铁氧化物层倒入保温装置中，水淬、空冷或冷却，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁的原料；其中，硅酸盐相和铁氧化物层作为直接还原炼铁时，将直接还原后产物进行破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁和硅酸盐相；硅酸盐相的后续处理方法采用方法三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，熔渣一步混合：将熔融态高炉熔渣、熔融态钢渣、含铁物料中的两种或三种物料混合配料，将混合配料后的物料加入熔渣可流出的熔炼反应装置，混合形成反应混合熔渣，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)两个参数；(a)要控制反应熔渣碱度CaO/SiO

【技术特征摘要】
1.一种熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，熔渣一步混合：将熔融态高炉熔渣、熔融态钢渣、含铁物料中的两种或三种物料混合配料，将混合配料后的物料加入熔渣可流出的熔炼反应装置，混合形成反应混合熔渣，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)两个参数；(a)要控制反应熔渣碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.4；当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＜0.6时，向反应熔渣中加入碱性物料或碱性含铁物料中的一种或几种；当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＞2.4时，向反应熔渣中加入酸性物料或酸性含铁物料中的一种或几种；(b)保证渣浴的温度为1300～1600℃，获得反应完成后的熔渣；控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法为：当反应混合熔渣温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，使反应混合熔渣温度满足1300～1600℃；当反应混合熔渣温度＞设定温度范围上限时，向反应混合熔渣中加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种，使反应混合熔渣的温度满足1300～1600℃；步骤2，分离回收采用以下方法中的一种：方法一：反应完成后的熔渣进行冷却处理将反应完成后的熔渣倒入保温装置中，进行如下步骤：(1)冷却：将反应完成后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨，硅酸盐相富集在反应装置上部，金属铁和硅酸盐相中间为铁氧化物层；(2)分离：人工取出铁坨；将剩余缓冷渣的部分金属铁层和铁氧化物层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁和铁氧化物；(3)铁氧化物作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁的原料；(4)将剩余硅酸盐相，进行回收利用，有2种方法：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-湿法冶金联合法将含磷组分分离出来；方法二：反应完成后的熔渣进行直接处理：方法I：熔渣直接空冷或水淬(1)熔炼反应装置上部熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；(2)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；方法II：熔渣氧化后空冷或水淬(1)向反应完成后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，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，要保证熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热、补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度在≥1450℃；(2)熔炼反应装置上部氧化后的熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；(3)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；方法III：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料(1)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，获得熔渣混合物料；(2)向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％，完成喷吹，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，要保证熔渣混合物料温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度＜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)熔炼反应装置上部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；(4)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；方法三：反应完成后的熔渣进行分离处理：反应完成后的熔渣，冷却沉降，渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层与硅酸盐相，进行如下步骤：(1)硅酸盐相，进行炉外熔渣处理；(2)铁水，送往转炉炼钢；(3)铁氧化物层倒入保温装置，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁；其中，硅酸盐相，进行炉外熔渣处理，采用方法A、方法B或方法C中的一种：方法A：硅酸盐相作为水泥原料硅酸盐相直接作为水泥原料或进一步处理做成高附加值的水泥原料；方法B：部分或全部硅酸盐相返回到反应混合熔渣部分或全部硅酸盐相返回到反应混合熔渣，作为热态冶金熔剂，调整反应混合熔渣成分，控制反应混合熔渣温度；方法C：硅酸盐相浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；方法四：反应完成后的熔渣进行分离处理：反应完成后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层与硅酸盐相，进行如下步骤：(1)铁水，送往转炉炼钢；(2)硅酸盐相和铁氧化物层倒入保温装置中，水淬、空冷或冷却后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁的原料；其中，硅酸盐相和铁氧化物层作为直接还原炼铁时，将直接还原后产物进行破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁和硅酸盐相；硅酸盐相的后续处理方法采用方法三中的方法A、方法B或方法C中的一种；方法五：反应完成后的熔渣，冷却沉降，渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层与硅酸盐相熔渣，进行如下步骤：(1)铁水，送往转炉炼钢；(2)硅酸盐相和铁氧化物熔渣倒入保温装置中，按如下方法进行处理：方法i：熔渣直接空冷或水淬(1)熔炼反应装置上部熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；方法ii：熔渣氧化后空冷或水淬(1)向反应完成后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，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，要保证熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热、补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度在≥1450℃；(2)氧化后的熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；方法iii：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料(1)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，获得熔渣混合物料；(2)向熔渣混合物料中吹入预热的氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，张武，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21