[发明专利]一种混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法

说明书

技术领域

本发明属于非高炉炼铁及资源综合利用领域，具体涉及一种混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法。

背景技术

众所周知，我国是世界上钢铁产量最多的国家，2015年生铁产量超过7亿吨，粗钢产量超过9亿吨。炼铁、炼钢及铁合金生产是钢铁生产的重要工艺单元，生产过程中产生了高炉渣、钢渣、铁合金渣等钢铁冶金渣，是钢铁联合企业的第一固体废弃物，2015年，总量已经超过4亿吨。

高炉渣是高炉还原过程中产生的，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CaO、SiO₂等冶金熔剂，我国每年排放3亿吨以上高炉渣，每年带走大量的CaO、SiO₂、焦炭、煤粉、碳素、碳粉等有价组分，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。

高炉渣根据其处理方法有多种利用途径：(1)粒化高炉渣做水泥途径；(2)粒化高炉渣矿粉做水泥和混凝土掺合料；(3)粒化高炉渣做砖；(4)高炉渣做硅肥；(5)做矿渣棉、铸石、微晶玻璃材料。目前，高炉渣主要通过水淬粒化，制备水泥、混凝土、砖等，但耗大量水资源，产生腐蚀性热蒸汽、热量不能回收、水资源不能循环，大量热资源很难得到利用。

钢渣产生于炼钢过程，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。

目前，钢渣主要采用水淬工艺、钢渣“闷罐”等处理工艺，磁选回收渣中金属铁，但回收率低，渣中剩余金属铁含量高达5％，该工艺仅考虑回收渣中金属铁，没有考虑回收渣中含量高达30％以上的铁氧化物。水淬工艺、钢渣“闷罐”处理工艺消耗大量水资源，产生腐蚀性热蒸汽、热量不能回收、水资源不能循环，大量热资源很难得到利用。

迄今为止，人们已开发出了许多有关钢渣综合利用的方法，主要包括返回烧结、返回高炉、返回转炉渣、建材、农用等方面。尽管钢渣可以通过上述方式进行利用，但还是受到许多限制：(1)中自由CaO和MgO降低了钢渣体积的稳定；(2)较高含量的铁氧化物增加了磨矿的难度；(3)钢渣直接返回冶金流程中再利用时磷会逐渐富集到铁中，限制了钢渣的应用；(4)钢渣容易粉化；(5)其中氟和重金属有被雨水浸出污染环境的危险。目前，钢渣利用率仅有20％，造成钢渣大量堆积，既污染环境，又浪费资源。

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。液态熔融高炉熔渣为还原性熔渣，转炉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，钢渣的化学组成、矿物组成与水泥熟料极其相近，高炉熔渣也含有与水泥熟料相近的化学组成。每年我国水泥熟料产量超过12亿吨，需要大量的矿物资源与物理热资源，成本在2000亿以上。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法。该方法是一种由混合熔渣熔融还原回收生铁或钢、富磷相，并实现了熔渣调质处理的方法。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、经济收益高、可有效解决冶金资源与热能高效回收利用问题，是一种新的熔融还原工艺。

本发明的混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法，充分利用了高炉熔渣与熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂，以及高炉熔渣的还原性与熔融钢渣的氧化性，通过高炉熔渣和熔融钢渣的混合，喷吹氧化性气体，实现了熔融还原炼铁，使混合熔渣中的铁以铁水、生铁、钢形式回收，并实现了富磷相回收与混合熔渣调质，得到的熔渣可直接用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂、水泥熟料，或添加其他组分生产高附加值的水泥熟料。

本发明的一种混合熔渣熔融还原回收及调质处理的方法，按照以下步骤进行：

步骤1，熔渣混合

按质量比，高炉熔渣∶熔融钢渣＝100∶(1～1000)配料，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，充分混合，制得混合熔渣；在混合过程中，混合熔渣中铁氧化物发生熔融还原反应；并将混合熔渣的温度控制在设定温度范围内；

其中：

设定温度范围为1350～1550℃；