1.一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。
2.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤1(1)中,所述的高炉熔渣为从高炉出渣口获得的普通高炉熔渣,含有TiO2的质量分数≤4%,高炉熔渣的温度≥1300℃;所述的熔融钢渣是从转炉钢渣出渣口获得的转炉炼钢熔融钢渣、从电炉钢渣出渣口获得电炉炼钢熔融氧化钢渣中的一种或两种,熔融钢渣的温度≥1500℃。
3.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤1(1)中,所述的含铁物料为含铁物料是普通铁精矿、普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、普通铁精矿直接还原铁、普通钢渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、氧化铁皮、湿法炼锌过程的锌浸出渣、氧化铝生产过程产生的赤泥、粉煤灰、铜渣、硫酸烧渣中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤1(1)和步骤2中,所述的还原剂是煤粉、焦粉、烟煤、无烟煤中的一种。
5.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述的保温装置为可倾倒的保温装置和不可倾倒的保温装置;所述的不可倾倒的保温装置为保温地坑;所述的可倾倒的保温装置为保温渣罐;所述的可倾倒的熔炼反应装置为可倾倒的转炉、可倾倒的熔炼反应渣罐或感应炉;所述的固定式的熔炼反应装置为底部带有渣口或铁口的反应装置;所述的固定式的熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉、矿热炉、鼓风炉或反射炉。
6.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤1(1)中,所述的反应装置内层有含碳保温脱模耐火材料;所述的含碳保温脱模耐火材料是含碳复合耐火材料;碳是碳素、石墨、石油沥青焦、冶金焦、沥青、无烟煤、烟煤、褐煤中的一种或几种,耐火材料是硅质、半硅质、粘土质、高铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、冷态高炉渣、冷态钢渣中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,所述的燃料的预热温度为0~1200℃,熔融钢渣的温度为≥1500℃;燃料和氧化性气体从喷枪枪口喷入反应混合熔渣;所述的喷枪采用耐火喷枪插入混合熔渣或置于混合熔渣上部或侧面喷入燃料;
所述的控制反应混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中,所述的固态含铁物料为普通铁精矿、普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、普通铁精矿直接还原铁、普通钢渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、氧化铁皮、湿法炼锌过程的锌浸出渣、氧化铝生产过程产生的赤泥、粉煤灰、铜渣、硫酸烧渣中的一种或几种。
8.如权利要求7所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述的固态含铁物料是粉状物料或球状物料,其中,粉状物料的粒度是≤150μm;粉状物料以喷吹的方式加入混合熔渣,载入气体为空气、氮气、氩气、氮气-空气混合气、氮气-氧气混合气或空气-氩气混合气;所述的喷吹方式采用耐火喷枪以喷吹的方式加入反应熔渣。
9.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述的氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、氧气-氮气混合气、空气-氮气混合气、氧气-氩气混合气、空气-氩气混合气中的一种或几种;采用耐火喷枪向混合熔渣中喷吹氧化性气体,采用耐火喷枪插入混合熔渣或置于混合熔渣上部或侧面喷入氧化性气体。
10.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤2,方法一(1)中,所述的冷却为自然冷却或旋转冷却;所述的旋转冷却,将装有混合熔渣的保温装置置于旋转平台上,旋转平台的旋转速度依熔渣质量与保温装置高度或深度而定,旋转时间依熔渣质量与熔渣凝固情况而定。
11.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤2,方法一(2)中,所述的混合熔渣的金属铁回收率为90~95%;所述的方法E再分离和利用采用方法一时,所述的混合熔渣的金属铁回收率为95~97%。
12.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤2,方法一(4)中,所述的湿法冶金是稀酸浸出法,其中稀酸浸出法是无机酸浸、有机酸浸中的一种;所述的无机酸选用硫酸、盐酸、磷酸的一种或几种任意比例混合,有机酸选用草酸、乙酸、柠檬酸中的一种或几种任意比例混合。
13.如权利要求1所述的混合熔渣熔融还原生产与调质处理的方法,其特征在于,所述步骤1和步骤2中,所述的燃料是煤粉,燃料的预热温度为0~1200℃。