一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法与流程

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法。

背景技术：

铜渣是有色金属冶炼废弃炉渣中数量较大的炉渣之一，这些渣的堆放不仅大量占用土地，给生产、管理带来困难，而且雨水的冲洗，炉渣中含有的重金属渗入地表和地下水，会对水资源造成一定的污染。因此，研究处理铜渣的有效方法，提取渣中的有价成分，不但能够实现废弃资源的再利用，实现工业废弃物减量化和无害化，而且还可以获得一定的经济效益。

铜渣中含有大量的铁、铜及与铜伴生的贵金属和稀有金属，铁主要分布在橄榄石相和磁性氧化铁相中，而铜主要以细小颗粒弥散于渣中。目前在铜冶炼中，还原磁性铁的方法主要采用焦炭、还原煤、0^#柴油、天然气等还原剂对磁性铁进行还原，其还原机理皆为还原剂中的碳或氢与磁性铁发生反应，生成氧化亚铁、二氧化碳、水，氧化亚铁再与渣层中游离的二氧化硅发生造渣反应，生成易与冰铜分离的铁橄榄石渣，达到降低磁性铁的目的。采用以上还原剂存在以下不足，焦炭、还原煤因密度小颗粒大，在与磁性铁反应时存在漂浮在表面、与渣层接触不充分，为不可再生资源，利用率低下的问题；0^#柴油经雾化后虽然解决与渣层接触、利用率的问题，但存在价格昂贵、不可再生的问题；天然气虽然利用率高，但因使用还原剂位置存在高温、带电、腐蚀、空间有限、不可再生的问题。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法，旨在解决现有还原剂为不可再生资源、还原剂未得到充分利用及价格昂贵的问题。

本发明的技术方案如下：

一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法，其中，在使用还原剂进行还原之前，探测贫化电炉炉内磁性铁分布位置，使用磁性铁分析仪对所述位置的磁性铁含量进行分析，在分析得出磁性铁含量高于8.5％的位置确定使用还原剂进行还原，磁性铁含量低于或等于8.5％的位置确定无需还原。

进一步地，使用还原剂进行还原的步骤包括：将还原剂输送至有自动调节阀控制的管道，管道与油枪连接，油枪从贫化电炉炉体顶部插入炉内渣层的上方，对还原剂进行预热至在枪头喷嘴处发生燃烧后，将油枪插入渣层中，使还原剂吹入所述渣层中对磁性铁进行还原。

进一步地，所述还原剂为废矿物油，添加剂为氮气，氮气浓度＞95％，氮气、废矿物油含水量均＜1％。

进一步地，单点位置还原剂用量为70-100l/h。

进一步地，单次单点位置还原剂使用时间为10-30min。

进一步地，使用还原剂还原时渣层厚度控制在600-900mm。

进一步地，油枪从贫化电炉炉体顶部插入炉内渣层上方100mm处，不与渣层接触。

进一步地，油枪插入渣层中，使枪口距渣层中磁性铁最高点50mm～100mm。

进一步地，总进油管路油压控制在0.25-2.5mpa。

进一步地，氮气压力控制在0.25-0.5mpa。

进一步地，油枪插入渣层中，插入深度控制在200mm～600mm。

进一步地，使用油枪吹入还原剂后静置40min后开始排渣。

有益效果：本发明提供一种新型还原剂废矿物油，该还原剂为二次资源，相对不可再生资源，具有减少各种污染的环境效益。同时，本发明还对还原方式进行优化，得到一种实用于贫化电炉的新型还原方法，为降低生产成本、节约资源、减少不可再生资源的消耗、构建绿色冶金提供技术支持。

附图说明

图1为本发明的一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法，其中，在使用还原剂进行还原之前，探测贫化电炉炉内磁性铁分布位置，使用磁性铁分析仪对所述位置的磁性铁含量进行分析，在分析得出磁性铁含量高于8.5％的位置确定使用还原剂进行还原，磁性铁含量低于或等于8.5％的位置确定无需还原。

本实施例中，在使用还原剂进行还原之前，取样分析贫化电炉炉内磁性铁分布情况，根据炉内磁性铁分布确定还原位置和还原剂使用位置。具体在磁性铁含量高于8.5％的位置确定使用还原剂进行还原，磁性铁含量低于或等于8.5％的位置确定无需还原，因为磁性铁含量低于或等于8.5％时，其还原效率低下，对炉况、弃渣含铜影响小。本实施例在使用还原剂还原之前，通过采用上述方式可以减少不必要的还原，为降低生产成本、节约资源、减少不可再生资源的消耗、构建绿色冶金提供技术支持。

在一种实施方式中，使用还原剂进行还原的步骤包括：将还原剂输送至有自动调节阀控制的管道，管道与油枪连接，油枪从贫化电炉炉体顶部油枪孔中插入炉内渣层的上方，先在油枪内通入氮气，再使油枪系统与油路循环系统相连接，对还原剂进行预热至在枪头喷嘴处发生燃烧后，将油枪插入渣层中，使还原剂吹入所述渣层中对磁性铁进行还原。

本实施例将油枪插入渣层中进行还原。调整油枪位置，使枪口距渣层中磁性铁最高点50mm～100mm，主要是因为渣层中磁性铁最高的位置黏度高易将油枪堵塞。

在一种实施方式中，单点位置还原剂用量为70-100l/h。本实施例单点位置(即其中任一需要还原的位置)还原剂用量根据炉内渣层中磁性铁含量确定，70l/h为维持油枪最低有效还原的还原剂用量，每提升2％磁性铁提升5l/h还原剂用量，但不超过100l/h。

在一种实施方式中，单次单点位置还原剂使用时间为10-30min。本实施例根据该位置磁性铁含量确定单次使用还原剂的时间。根据试验和实践证明，10min～30min为最有效还原时间，低于10min还原面积较小，高于30min还原效率大幅降低，同时长时间的搅动会造成炉墙的损伤，每提高2％磁性铁提升5min还原时间，但不超过30min。

在一种实施方式中，使用还原剂时渣层厚度控制在600-900mm，油枪插入渣层中深度控制在200mm-600mm。磁性铁主要在渣中和渣与冰铜之间存在，油枪在渣层中插入深度若超过600mm则发生堵枪的概率大幅上升，若低于200mm则喷溅激烈，炉墙炉顶挂渣严重，同时较薄的渣层使用氮气还原油枪会搅动冰铜层，造成其渣含铜升高。

在一种实施方式中，使用还原剂位置离放渣孔≤2m时，需停止排渣，同时使用油枪吹入还原剂后需静置40min后开始排渣。是因为使用油枪时存在熔体的激烈搅动，冰铜颗粒难以下沉，未停止排放和静置会造成有价金属回收率降低。

在一种实施方式中，所述还原剂为废矿物油，添加剂为氮气，所述氮气用来雾化废矿物油。为防止还原后的磁性铁被再次氧化，氮气浓度＞95％。氮气、废矿物油水分均＜1％，以防止冰铜与水反应发生爆炸。本实施例所述废矿物油中含有大量的碳氢化合物，与渣层中的磁性铁发生反应生成氧化亚铁、二氧化碳和水，氧化亚铁与渣层中游离的二氧化硅发生造渣反应，生成易与冰铜分离的铁橄榄石渣，达到降低磁性铁的目的。

在一种实施方式中，总进油管路油压控制在0.25-2.5mpa，处于该范围内还原剂运送正常。

在一种实施方式中，氮气压力控制在0.25-0.5mpa，0.25mpa为还原剂雾化最小压力，小于0.25mpa则还原剂雾化效果大幅缩小，0.5mpa为氮气最大有效搅动熔体有效压力，氮气压力大于0.5mpa则造成熔体喷溅大，炉顶结瘤严重。

本实施例中，采用废矿物油作为还原剂，主要设备有油罐一台、2台油泵(一备一用，可远程启动)，dcs控制系统一套，油枪一套，油路循环系统一套。具体工作流程图见图1所示，其工作过程为，旁路工作闸阀处于关闭状态，其余闸阀处于开启状态，启动给油泵，使废矿物油在油路循环系统内正常循环，观察总进油管路上的压力，压力达到0.25～2.5mpa时，将油枪插入油枪孔中，使氮气管路与油枪连接，打开氮气阀门，调节氮气压力表，使压力在0.25～0.5mpa。使油枪管路与油枪连接，打开油枪控制阀，调整油量，使油量控制在70～100l/h。将还原剂进行预热至点燃，将点燃的油枪下放至渣层中，并调整参数，使参数达到控制范围。然后根据贫化电炉炉内磁性铁分布、位置和含量，调整还原剂的使用位置、深度、时间、用量、压力。

下面通过具体的实施例对本发明作进一步地说明。

使用钎子取样分析贫化电炉炉内磁性铁分布情况；

根据炉内磁性铁分布确定是否在该点使用还原剂进行还原，若该处最高磁性铁高于8.5％则选择此处使用还原剂进行还原。

使用油枪吹入还原剂还原时，以10min为起始，每提高2％磁性铁提升5min还原时间，但未超过30min。

使用油枪吹入还原剂还原时，还原剂以70l/h为起点，每提升2％磁性铁提升5l/h还原剂用量，但未超过100l/h。

氮气压力控制在0.25～0.5mpa，根据渣层的喷溅大小调整，保证喷溅大小。

还原油枪喷吹位置在需处理磁性铁最高点80mm。

渣层厚度控制在800mm。

分别选用废矿物油和0^#柴油作为还原剂。

按以上操作废矿物油还原前磁性铁含量9.5％，还原后达到6.33％，0^#柴油还原前磁性铁为11.16％，还原后磁性铁为7.60％使用，废矿物油还原效率与0^#柴油还原效率持平，达到32％。

提高资源的利用率，油耗下降由2018年的0.60l/t.料降低至2019年(8月-11月)0.53l/t.料。具有一定的经济效益和社会效益。降低生产成本，每年可节约成本48.2万元(0^#柴油价格为6850元/吨，燃料5750元/吨，密度均为0.86l/kg,每年使用0^#柴油482吨)。

综上所述，本发明提供的一种用于贫化电炉的磁性铁还原方法，本发明提供一种新型还原剂废矿物油，该还原剂为二次资源，相对不可再生资源，具有减少各种污染的环境效益。同时，本发明还对还原方式进行优化，得到一种实用于贫化电炉的新型还原方法，为降低生产成本、节约资源、减少不可再生资源的消耗、构建绿色冶金提供技术支持。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。