[发明专利]一种含铁渣料熔池熔炼熔体还原制铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铁渣料熔池熔炼熔体还原制铁的方法；属于冶金技术领域。

背景技术

国内外有色冶金和无机化工生产所用的原料无不含杂质铁和硅，工艺流程都有除铁步骤。因此，有色冶金和无机化工生产都产生除铁渣，堆积成山，造成环境严重污染，如我国的湿法炼锌和湿法炼镍的除铁渣和氧化铝生产中的赤泥，火法炼铅渣等。这些废渣料常含有包括铁在内的多种有价金属，是一种很好的二次资源。处理各种含铁废渣料，实现含铁渣料回收综合利用是当今迫在眉捷的需要解决的重大问题。

传统高炉炼铁对入炉前的炼铁物料要求较高，如铁矿石的原品位要≥50wt％，要制成刚性很好的球团；还原剂要用高等级煤制成的冶金焦炭，冶金焦的含硫量不大于1wt％，大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4-0.7wt％。我国是钢铁消费大国，但本土的炼铁用铁矿石资源相当匮乏，主要依靠从国外进口。

因此，充分利用各种含铁渣料制铁，使含铁废渣料资源化应该是解决铁矿石资源匮乏的一个有效途径。

熔池熔炼在有色冶金领域，最初用于转炉吹炼铜锍和烟化炉贫化熔炼铅鼓风炉渣。20世纪70年代后，随着富氧吹炼技术的利用，先后出现了多种熔池熔炼的新方法，这些方法主要用于铜、镍精矿造锍熔炼，铜、镍锍吹炼，硫化精矿的直接熔炼，以及含铅锌氧化物料和炉渣的还原或烟化。

在黑色冶金领域，熔池熔炼的典型实例是平炉炼钢和转炉炼钢。已有的熔融还原炼铁技术，如COREX熔融还原工艺是将块矿或者球团矿及溶剂料加入到电加热还原竖炉中，被逆向流动的还原气体还原成金属率约93％的直接还原制铁。其入炉原料用块矿、球团矿或烧结矿，Fe含量允许使用分别为≥55wt％，≥58wt％和45-50wt％。

当前，对于含铁品位低，含硫量较高的冶金含铁渣料，此类渣料中硫的赋存形式多为硫酸盐，伴有少量金属硫化物，不能直接用为炼铁原料，如湿法炼锌的锌浸出渣，铁矾渣等；而采用湿法或常规选矿方法回收其中的铁难度又很大，现还没有一种方法能够综合回收利用其中的铁及有价金属；仅能够以少量搭配于精矿进入冶炼系统，大部分做堆存处理。

申请号为201110248301.2的专利提供了一种利用硫酸渣炼铁的方法，但所用硫酸渣中按重量百分比含S为0.8-1.5％，且工艺过程为水溶性脱硫；申请号为93114553.8的专利提供了含碳球团-铁浴熔融还原炼铁法，但工艺是以冷固结含碳球团为原料，原料中铁矿精粉50-80wt％；申请号为02104407.4的专利提供了煤基热风转底炉熔融还原炼铁法，同样原料用铁矿石粉，含铁55-70wt％。对于铁含量低、硫含量高的含铁渣料，由此类渣料冶炼制取合格的生铁，在现有技术中，未见报道。

发明内容

针对冶金、无机化工行业产生的低铁、高硫含铁渣料难于综合回收利用的现状，本发明提供一种含铁渣料熔池熔炼熔体还原制铁的方法。

本发明一种含铁渣料熔池熔炼熔体还原制铁的方法，包括下述步骤：

步骤一

在熔池熔炼炉内，将含铁渣料于弱氧化性气氛中加热至1100℃以上，优选为1250-1350℃，得到脱硫产物；所述含铁渣料中铁的质量百分含量低于50％，优选为10-45％，进一步优选为10-35％；所述含铁渣料中硫的质量百分含量低于15％，优选为0.07-15％，进一步优选为0.07-10％；所述弱氧化性气氛氧分压为0.01-0.1atm；

步骤二

将步骤一所得脱硫产物加热至1350-1450℃，同时加入造渣剂并持续通入富氧气体，直至脱硫产物与造渣剂完全共融时停止通入富氧气体，得到氧化物熔体；所述富氧气体中，氧的体积百分含量为30-100％，优选为30-80％；所述氧化物熔体的碱度为0.8-2；

步骤三

往步骤二所得氧化物熔体加入还原剂，在1450-1550℃进行还原，得到硫的质量百分含量≤0.07％的生铁。

本发明一种含铁渣料熔池熔炼熔体还原制铁的方法，所述含铁渣料选自湿法炼锌浸锌渣、湿法炼锌沉铁渣，湿法炼镍除铁渣、鼓风炉炼铅渣、氧化铝生产中的赤泥、钛白粉生产中的除铁渣中的至少一种。

本发明一种含铁渣料熔池熔炼熔体还原制铁的方法，所述含铁渣料的物相包括铁的含氧酸盐、铁的无氧酸盐、氢氧化铁、铁酸盐、硅酸铁中的至少一种。

本发明一种含铁渣料熔池熔炼熔体还原制铁的方法，所述含铁渣料中水的质量百分含量小于等于5％。