1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种矿热炉回收利用洗钢砂的方法。
背景技术：
2.钢铁冶炼过程中产生的废渣即为炼钢干渣，其主要成分为钙、铁、硅、镁、铬的氧化物和少量铝、锰、镍的氧化物等，将其进一步处理回收含铁资源，筛选得到主要成分为fe含量70％-76％，cr含量6％-9％，ni含量1％-1.3％的洗钢砂。炼钢干渣筛选出的洗钢砂通过返回炼钢回炉作为炼钢原料回收利用，尾渣则可以作为水泥、制砖原料、铺路原料进一步回收利用，从而减少炼钢干渣排放对环境造成的污染，实现固体废物资源综合利用。
3.现有技术中，洗钢砂是在炼钢工序中进行回炉熔炼，但由于炼钢干渣筛选出的洗钢砂中含有4％-10％的水分，不能直接加入到aod炉中进行冶炼，且由于洗钢砂呈粉末状、粒度小，若直接进行烘干易粘结成大的块状物，因此，使得洗钢砂在加入aod炉之前需要将其压制成小球后进行烘干处理，使得回收利用洗钢砂的成本大幅度增加。
技术实现要素：
4.针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种矿热炉回收利用洗钢砂的方法，解决了现有技术中洗钢砂回收利用成本高的问题；本发明通过将洗钢砂与烘干后红土镍矿进行混合处理得到生产原料，再经回转窑进行焙烧处理得到焙烧砂后直接经矿热炉冶炼处理得到高镍铁水；利用洗钢砂中金属元素含量高、杂质少，易还原，能够提高矿热炉的产量，与单独使用红土镍矿作为生产原料制备高镍铁水相比，洗钢砂的加入，能够显著降低燃料单耗，从而降低高镍铁水的生产成本。此外，本发明中利用矿热炉回收利用洗钢砂，无需对洗钢砂进行额外处理即可直接与烘干后的红土镍矿进行混合，在大大降低了洗钢砂的回收利用成本的同时，还能降低红土镍矿生产高镍铁水的生产成本，具有很高的实际应用价值和经济效益。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种矿热炉回收利用洗钢砂的方法，采用如下技术方案：
6.一种矿热炉回收利用洗钢砂的方法，包括：
7.(1)将红土镍矿在烘干窑中进行烘干处理得到烘干后红土镍矿；
8.(2)将洗钢砂和所述烘干后红土镍矿进行混合处理得到生产原料，再将所述生产原料与兰炭加入到回转窑中进行焙烧处理，得到焙烧砂；
9.(3)将所述焙烧砂在矿热炉中进行冶炼处理，得到高镍铁水。
10.本发明中利用洗钢砂中金属元素含量高，杂质少，易还原，将其作为生产原料的一部分，经回转窑进行焙烧处理得到焙烧砂后直接经矿热炉冶炼处理得到高镍铁水，相比于先将其压制成小球再进行烘干处理在aod炉中作为炼钢原料回收利用，本发明通过矿热炉回收利用洗钢砂的方法无需对洗钢砂进行额外处理即可直接使用，在大大降低了洗钢砂的回收利用成本的同时，还能降低红土镍矿生产高镍铁水的生产成本；本发明不仅解决了现
有技术中洗钢砂回收利用成本高的问题，还能够提高高镍铁水的产量，进而降低红土镍矿的消耗量，缓解了高品位红土镍矿采购较为困难的局面，矿热炉使用的矿石金属量偏低，造成矿热炉经济技术指标偏高的问题，具有很高的实际应用价值和经济效益。本发明中将兰炭作为燃料、还原剂使用，在回转窑中能为生产原料提供热源和起到预还原的作用，在矿热炉中能为焙烧砂提供部分热量和起到还原的作用；此外，烟煤作为回转窑的另一部分燃料使用，通过压缩空气从回转窑的管道喷吹出去，接着从喷煤口点燃烟煤粉，烟煤粉喷吹距离就是火焰长度。
11.在上述矿热炉回收利用洗钢砂的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(1)中，所述红土镍矿中高镍红土镍矿的质量占比为45％-80％(比如46％、50％、55％、60％、65％、70％、75％)；
12.优选地，所述高镍红土镍矿中各元素的质量百分比为ni≥1.7％，tfe：14％-20％(比如14.5％、15％、16％、17％、18％、19％、19.5％)，sio2/mgo≥1.6，al2o3≤5％，余量为不可避免的水分和杂质；
13.优选地，所述烘干后红土镍矿中水分含量为18％-24％(比如18.5％、19％、20％、21％、22％、23％、23.5％)。
14.本发明中经烘干处理后得到的烘干后红土镍矿中水分含量限定为18％-24％，若水分含量太低，导致粉末多，在回转窑中易烧结成窑皮；若水分含量太高，则容易粘结在烘干窑出口筛板壁上。
15.在上述矿热炉回收利用洗钢砂的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(2)中，以质量百分比计，所述生产原料包括：洗钢砂3％-5％(比如3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％)，烘干后红土镍矿95％-97％(比如95.2％、95.5％、95.8％、96％、96.2％、96.5％、96.8％)。
16.本发明中将洗钢砂的质量限定为生产原料的3％-5％，在此范围内有利于最大程度的回收利用洗钢砂中的金属元素以及降低回收利用成本；若洗钢砂加入的过多，则会导致矿热炉电极间电阻率下降，电极电流升高，进而电极位置上抬，坩埚区上移，热量损失增大，不利于矿热炉炉况的维护，最终由于炉况多变和经验差距，单只工作端判断失误，压放次数偏差大，引起工作端过长或过短，从而造成电极损耗过大。
17.在上述矿热炉回收利用洗钢砂的方法中，作为一种优选实施方式，所述洗钢砂中各元素的质量百分比为tfe：70％-76％(比如70.5％、71％、72％、73％、74％、75％、75.5％)，cr：6％-9％(比如6.2％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、8.8％)，ni：1％-1.3％(比如1.05％、1.1％、1.15％、1.2％、1.22％、1.25％、1.28％)，余量为废渣和不可避免的水分(废渣主要成分为sio2、mgo、cao、mno)；优选地，所述洗钢砂的粒度为10-150μm(比如20μm、40μm、50μm、70μm、90μm、100μm、120μm)。
18.本发明洗钢砂中的废渣由于其熔化后密度比高镍铁水的密度低，因此漂浮在高镍铁水的上方，在冶炼处理过程中与红土镍矿产生的渣通过矿热炉的出渣口一并排出。
19.在上述矿热炉回收利用洗钢砂的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(2)中，所述兰炭的质量占所述生产原料质量的4％-6.5％(比如4.2％、4.5％、4.8％、5％、5.5％、6％、6.2％)；
20.优选地，所述焙烧处理中，回转窑转速为400-900r/min(比如500r/min、600r/min、
700r/min、800r/min)；
21.优选地，所述生产原料与兰炭加入到回转窑中的质量为30-80t/h(比如40t/h、50t/h、60t/h、70t/h)；
22.优选地，通过压缩空气将烟煤从回转窑的管道中喷出，控制烟煤喷煤量＜8t/h；
23.优选地，所述焙烧砂的温度为750-850℃(比如760℃、770℃、780℃、800℃、810℃、820℃、840℃)。
24.本发明中将经焙烧处理后得到的焙烧砂的温度限定为750-850℃，在此温度范围内能够保证焙烧砂能够预还原，进而降低后续矿热炉还原冶炼的能耗。本发明中通过限定兰炭的质量占生产原料质量的4％-6.5％，在此范围内有利于矿热炉最大程度上的回收利用洗钢砂中的金属元素；若兰炭的质量加入过多，则高镍铁水中si含量过高，使得得到的高镍铁水不合格；若兰炭的质量加入过少，则还原不充分，造成金属回收率低，尤其是铁元素的回收率低，铁水不合格；此外，兰炭的质量加入过少，则导回转窑内温度下降，炉况不稳定，影响生产。
25.在上述矿热炉回收利用洗钢砂的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(2)中，所述焙烧处理中，通过调整回转窑的引风机风箱翻板开合来改变回转窑的高温区位置。
26.本发明中由于洗钢砂粒度小，在回转窑中进行焙烧处理时易烧结形成窑皮，增加设备负荷，因此，通过调整在回转窑的后部引风机的风箱翻板开合，移动喷煤过程中高温点的位置，避免同一个位置持续高温，导致该处焙烧砂熔融，粘连成大块窑皮，本发明通过调整回转窑的引风机风箱翻板开合来回拉动高温区位置来避免窑皮的产生。
27.在上述矿热炉回收利用洗钢砂的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(3)中，所述冶炼处理中，控制矿热炉的电极电流为43000a-50000a(比如45000a、46000a、47000a、48000a、49000a)。
28.在上述矿热炉回收利用洗钢砂的方法中，作为一种优选实施方式，步骤(3)中，所述高镍铁水的温度为1500-1600℃(比如1520℃、1540℃、1550℃、1570℃、1590℃)；优选地，所述高镍铁水中各元素的质量百分比为c：1％-4％(比如1.5％、2％、2.5％、3％、3.2％、3.5％、3.8％)，ni：7％-12％(比如7.5％、8％、8.5％、9％、10％、11％、11.5％)，cr：0.5％-6％(比如0.6％、1％、2％、3％、4％、5％)，si：0.3％-4％(比如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％)，p≤0.05％，s≤0.35％，余量为fe和不可避免杂质。
29.本发明相比于现有技术，具有如下优势：
30.本发明矿热炉回收利用洗钢砂的方法无需对洗钢砂进行额外处理即可直接使用，相比于现有技术中先将其压制成小球再进行烘干处理在aod炉中作为炼钢原料回收利用，本发明的方法在大大降低了洗钢砂的回收利用成本的同时，还能降低红土镍矿生产高镍铁水的生产成本。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。
32.本发明的实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。
33.在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。
34.本发明中，除非另有规定和/或说明，自始至终，所有涉及组分用量的数值均为“重量份”。下列实施例中未注明具体条件的工艺参数，通常按照常规条件。以下实施例中所述的原料均可从公开商业途径获得。
35.本发明的具体实施方式提供一种矿热炉回收利用洗钢砂的方法，包括：
36.步骤(1)、将渣厂从炼钢干渣中筛选出的洗钢砂运输至矿热炉原料仓库备用，其中，洗钢砂各元素的质量百分比为tfe：70％-76％，cr：6％-9％，ni：1％-1.3％，余量为废渣和不可避免的水分(废渣主要成分为sio2、mgo、cao、mno)；洗钢砂的粒度为10-150μm；
37.步骤(2)、将红土镍矿在烘干窑中进行烘干处理得到水分含量为18％-24％的烘干后红土镍矿，其中，红土镍矿中高镍红土镍矿的质量占比为45％-80％；高镍红土镍矿中各元素的质量百分比为ni≥1.7％，tfe：14％-20％，sio2/mgo≥1.6，al2o3≤5％，余量为不可避免的水分和杂质；
38.步骤(3)、将洗钢砂送至配料仓与烘干后红土镍矿混合，得到生产原料，其中，以质量百分比计，洗钢砂3-5％，烘干后红土镍矿95％-97％；
39.步骤(4)、将生产原料与兰炭通过皮带输送至回转窑进行焙烧处理，得到温度为750-850℃的焙烧砂，其中，兰炭的质量占生产原料质量的4％-6.5％，生产原料与兰炭加入到回转窑中的质量为30-80t/h，通过压缩空气将烟煤从回转窑的管道中喷出，控制烟煤喷煤量＜8t/h；焙烧处理中，回转窑转速为400-900r/min；通过调整回转窑的引风机风箱翻板开合来控制回转窑的高温区位置；
40.步骤(5)、将焙烧砂吊运至矿热炉高位料仓，通过下料管加入到矿热炉中；
41.步骤(6)、控制矿热炉的电极电流为43000a-50000a，在此电流范围内将焙烧砂进行冶炼处理得到温度为1500-1600℃的高镍铁水；其中，高镍铁水中各元素的质量百分比为c：1％-4％，ni：7％-12％，cr：0.5％-6％，si：0.3％-4％，p≤0.05％，s≤0.35％，余量为fe和不可避免杂质。
42.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
43.实施例1一种矿热炉回收利用洗钢砂的方法，包括：
44.(1)将渣厂从炼钢干渣中筛选出的洗钢砂运输至矿热炉原料仓库备用，其中，以质量百分比计，洗钢砂成分为：tfe：70％，cr：8.43％，ni：1.2％，余量为废渣和不可避免的水分；洗钢砂的粒度为10-150μm；
45.(2)将红土镍矿在烘干窑中进行烘干处理得到水分含量为20％-24％的烘干后红土镍矿，其中，红土镍矿中，以质量百分比计，高镍红土镍矿的质量占比为50.05％，中镍46.95％，其余为水分和不可避免的杂质；高镍红土镍矿中各元素的质量百分比为ni：
1.78％、tfe：17.57％、sio2：29.55％、mgo：18.26％、al2o3：1.4％，余量为不可避免的杂质；中镍红土镍矿中各元素的质量百分比为ni：1.52％、tfe：16.799％、sio2：35.87％、mgo：20.66％、al2o3：3.8％，余量为不可避免的杂质；
46.(3)将洗钢砂送至配料仓与烘干后红土镍矿混合，得到生产原料，其中，以质量百分比计，生产原料包括：洗钢砂3％，烘干后红土镍矿97％；
47.(4)将生产原料与兰炭通过皮带输送至回转窑进行焙烧处理，得到焙烧砂；其中，兰炭的质量占所述生产原料质量的5％，焙烧处理中，回转窑转速为600r/min，生产原料与兰炭加入到回转窑中的质量为50t/h，通过压缩空气将烟煤从回转窑的喷煤管道中喷出，控制烟煤喷煤量6.2t/h，在焙烧处理中，通过调整回转窑的引风机风箱翻板开合来控制回转窑的高温区位置来避免窑皮的生成，得到温度为793℃焙烧砂。
48.(5)将290t焙烧砂吊运至矿热炉高位料仓，通过下料管加入到容量为36000kv
·
a矿热炉中；
49.(6)在大电流的作用下(矿热炉有三相电极，a相电极45315a，b相电极45126a，c相电极46362a)，将焙烧砂进行熔炼得到43.6t高镍铁水，熔炼时间为312min，其中，高镍铁水的温度为1582℃，高镍铁水中各元素的质量百分比为c：3.32％，ni：7.29％、cr：4.01％，si：2.20％、p：0.03％、s：0.11％，余量为fe和不可避免杂质。
50.对比例1对比例与实施例1的区别在于，生产原料中不加入洗钢砂，其余均于实施例1相同，得到38.75t高镍铁水，其中，高镍铁水中各元素的质量百分比为c：2.99％，ni：7.61％、cr：4.22％，si：2.76％、p：0.031％、s：0.108％，余量为fe和不可避免杂质。对比例1中不加入洗钢砂，得到高镍铁水的产量下降，若想得到和实施例1相同产量的高镍铁水，则需要额外多加入红土镍矿30.43吨，则相比于实施例1，生产成本增加13100元。
51.对比例2对比例2与实施例1的区别在于，兰炭的质量占所述生产原料质量的6.7％，其余均于实施例1相同，得到43.75t高镍铁水，其中，高镍铁水中各元素的质量百分比为c：2.94％，ni：7.58％、cr：4.45％，si：4.03％、p：0.025％、s：0.099％，余量为fe和不可避免杂质。
52.按照本发明的方法，洗钢砂在矿热炉回收利用，可不制球，直接经回转窑配料站进入预还原窑烘干后进入矿热炉直接使用，不产生额外费用，每吨洗钢砂节约回收利用成本260元；矿热炉回收利用洗钢砂，高镍铁水成本降低271.95元/t；洗钢砂金属回收率约90％，按每天使用洗钢砂100吨，每天可增加高镍铁水产量74.88t。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。