一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法技术

本发明专利技术涉及一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，属于非高炉炼铁与资源综合利用领域，该方法包括以下步骤：取熔融态含稀土高炉熔渣和熔融态钢渣，混合形成反应混合熔渣，将反应混合熔渣的温度控制在设定温度范围，并实现充分混合，保证FeO的质量浓度≤1.0％；根据反应装置不同对反应混合熔渣进行分离回收。本发明专利技术混合熔渣中稀土与钙组分、铌组分、磷组分等得到高效回收；可以处理冷态含铌、稀土、铁物料，达到资源高效综合利用；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。

【技术实现步骤摘要】
一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法
：本专利技术属于非高炉炼铁与资源综合利用领域，具体涉及一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法。
技术介绍
：白云鄂博矿是世界上罕见的铁、稀土、铌、钍等元素共生大型多金属共生矿，目前，铁储量14.6亿吨，稀土资源R2O3，1.35亿吨，居世界第一位，铌资源，Nb2O5占我国95％。我国采用“白云鄂博铁矿选矿-高炉-转炉”工艺流程，实现了白云鄂博铁矿的大规模利用。含稀土高炉渣产生于白云鄂博铁矿的高炉炼铁过程。其RE2O3含量0.1～8％，0.01～0.08％左右的ThO2，我国每年排放800万吨以上含铌稀土高炉渣，堆积已超过三千万吨含稀土高炉渣，含稀土高炉渣是一种重要的二次资源。由高炉放出的含稀土高炉熔渣温度高于1300℃，因此，含稀土高炉熔渣也是重要的物理热资源。含铌钢渣产生于白云鄂博铁矿的炼钢过程，其金属铁含量为4～12％，铁氧化含量为10～35％，五氧化二铌含量为0.1～5％，五氧化二磷含量为0.2～6％，并含有自由氧化钙(10％左右)，每年排放300万吨以上含铌钢渣，堆积已超过2000万吨以上，含铌钢渣是一种重要的二次资源。含铌炼钢熔渣温度高于1500℃，因此，含铌炼钢熔渣也是重要的物理热资源。普通钢渣产生于普通铁精矿炼钢过程中，含有金属铁、铁氧化物、氧化钙、磷等有价组分，每年排放一亿吨以上，是一种重要的二次资源。同时，普通熔融钢渣温度高于1500℃，因此，普通熔融钢渣也是重要的物理热资源。含稀土高炉渣、含铌钢渣与普通钢渣同属人造矿，含稀土、铌、铁、磷、钙等物相分散细小，属难处理矿，其综合利用问题尚未得到高效解决，大量堆积，既浪费资源，又污染环境。含稀土高炉熔渣、含铌熔融钢渣与普通熔融钢渣，蕴含着丰富的热能资源，含有大量的热态冶金熔剂，含有较高含量的稀土、铌、铁、磷、钙等多种有价元素，是重要的二次资源。熔融含稀土高炉熔渣、熔融含铌钢渣与普通熔融钢渣化学反应活性强，都是物理化学性质优良的熔渣体系，为熔渣冶金熔融还原提供了必要条件。含稀土高炉熔渣、熔融含铌钢渣与普通熔融钢渣不是废弃物，而是冶金中间产品。
技术实现思路
：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，提供了一种熔渣冶金的方法。该方法以混合熔渣作为熔渣体系，通过渣浴，实现熔渣冶金熔融还原，是一种由含稀土混合熔渣熔融还原回收含铌生铁/生铁或钢、富稀土相、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、可有效解决环境污染、冶金资源与热能高效回收利用问题，是一种熔渣冶金新工艺，一种新的熔融还原工艺，是现有冶金工艺的完善与创新，是世界上首次开发出熔渣冶金工艺，熔渣不是废弃物，而是冶金中间产品。本专利技术的混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，充分利用钢铁生产中间产物-含稀土高炉熔渣与熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂，以及含稀土高炉熔渣与熔融钢渣的高化学活性，通过含稀土高炉熔渣和熔融钢渣的混合，热态熔剂熔融反应，搅拌，渣浴还原，实现了含稀土混合熔渣冶金，熔融还原炼铁，铌组分分别富集于含铌铁水、生铁、钢及富铌相，含稀土混合熔渣中的铌与铁以含铌铁水、生铁、钢形式回收，并实现了富稀土相、富铌相、富磷相回收与含稀土和/或铌混合熔渣调质，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。本专利技术的一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，具体包括以下步骤：步骤1，混合熔渣冶金熔融还原：取熔融态含稀土高炉熔渣和熔融态钢渣，加入保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置，形成反应混合熔渣后，通过调控同时保证如下(a)和(b)两个参数，获得还原后的熔渣；(a)反应混合熔渣的温度在设定范围内；(b)应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；对应(a)：设定温度范围为1300～1620℃；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1300～1580℃；当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，反应混合熔渣的温度范围设定为1350～1620℃；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、含铌熔融钢渣或普通熔融钢渣中的一种或几种，进行热量补偿，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含铌稀土物料、含铁物料、冶金熔剂或含稀土高炉熔渣中的一种或几种，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)：反应混合熔渣中的FeO含量＞1.0％时，向反应混合熔渣中，喷入还原剂，使反应混合熔渣满足参数(c)；判断步骤1结束的条件为：反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％时，停止步骤1操作，获得还原后的熔渣；步骤2，分离回收：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，采用方法A、方法B或方法C：方法A：当反应装置采用不可倾倒的保温装置或可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；其中，金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨；(2)人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁；(3)对去除铁坨和金属铁层的缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得富稀土精矿/富铌精矿/富稀土与铌精矿和尾矿；(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B：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，沉降，渣-金分离，将中部和上部的还原后的熔渣倒出后，空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；(2)将下部的还原后的熔渣，仍在可倾倒的保温装置中，按照方法A还原后的熔渣进行处理；方法C：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣，沉降渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)当熔渣中RE2O3的质量分数≤1％时，直接将熔渣水淬，用作水泥原料或建筑材料；(3)将铁水送往转炉炼钢；方法二，当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，分离回收采用方法D、方法E或方法F：方法D：(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，沉降，渣-金分离，将中部和上部的还原后的熔渣空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；(2)将下部的还原后的熔渣，倒入保温装置中，按照方法A的还原后的熔渣进行处理；方法E：(1)将还原后的熔渣，沉降渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)将熔渣进行炉外熔渣处理；(3)将铁水送往转炉炼钢；其中，熔渣进行炉外熔渣处理，采用方法E-1、E-2、E-3、E-4、E-5或E-6中的一种：方法E-1：熔渣直接水淬；当熔渣中RE2O3的质量分数≤1％时，直接将熔渣水淬，用作水泥原料或建筑材料；方法E-2：熔渣氧化后空冷或水淬(1)将熔渣倒入可倾倒的保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置中，向熔渣中吹入氧化性气体，直至熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后熔渣；其中，在整个过程中，控制熔渣温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，混合熔渣冶金熔融还原：取熔融态含稀土高炉熔渣和熔融态钢渣；加入保温装置或渣液可流出的熔炼反应装置，形成反应混合熔渣后，通过调控同时保证如下(a)和(b)两个参数，获得还原后的熔渣；(a)反应混合熔渣的温度在设定范围内；(b)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；对应(a)：设定温度范围为1300～1620℃；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1300～1580℃；当反应装置采用渣液可流出的熔炼反应装置时，反应混合熔渣的温度范围设定为1350～1620℃；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、含铌熔融钢渣或普通熔融钢渣中的一种或几种，进行热量补偿，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含铌稀土物料、含铁物料、冶金熔剂或含稀土高炉熔渣中的一种或几种，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)：反应混合熔渣中的FeO含量＞1.0％时，向反应混合熔渣中，通入还原剂，使反应混合熔渣满足参数(b)；判断步骤1结束的条件为：反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％时，停止步骤1操作，获得还原后的熔渣；步骤2，分离回收：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，采用方法A、方法B或方法C：方法A：当反应装置采用不可倾倒的保温装置或可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；其中，金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨，(2)人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁；(3)对去除铁坨和金属铁层的缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得富稀土精矿/富铌精矿/富稀土与铌精矿和尾矿；(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B：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，沉降，渣‑金分离，将中部和上部的还原后的熔渣倒出后，空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；(2)将下部的还原后的熔渣，仍在可倾倒的保温装置中，按照方法A还原后的熔渣进行处理；方法C：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣，沉降渣‑金分离，获得铁水与熔渣；(2)当沉降渣中RE...

【技术特征摘要】
1.一种含稀土混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，混合熔渣冶金熔融还原：取熔融态含稀土高炉熔渣和熔融态钢渣；加入保温装置或渣液可流出的熔炼反应装置，形成反应混合熔渣后，通过调控同时保证如下(a)和(b)两个参数，获得还原后的熔渣；(a)反应混合熔渣的温度在设定范围内；(b)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；对应(a)：设定温度范围为1300～1620℃；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1300～1580℃；当反应装置采用渣液可流出的熔炼反应装置时，反应混合熔渣的温度范围设定为1350～1620℃；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、含铌熔融钢渣或普通熔融钢渣中的一种或几种，进行热量补偿，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含铌稀土物料、含铁物料、冶金熔剂或含稀土高炉熔渣中的一种或几种，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)：反应混合熔渣中的FeO含量＞1.0％时，向反应混合熔渣中，通入还原剂，使反应混合熔渣满足参数(b)；判断步骤1结束的条件为：反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％时，停止步骤1操作，获得还原后的熔渣；步骤2，分离回收：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，采用方法A、方法B或方法C：方法A：当反应装置采用不可倾倒的保温装置或可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；其中，金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨，(2)人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁；(3)对去除铁坨和金属铁层的缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得富稀土精矿/富铌精矿/富稀土与铌精矿和尾矿；(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B：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，沉降，渣-金分离，将中部和上部的还原后的熔渣倒出后，空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；(2)将下部的还原后的熔渣，仍在可倾倒的保温装置中，按照方法A还原后的熔渣进行处理；方法C：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的熔渣，沉降渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)当沉降渣中RE2O3的质量分数≤1％时，直接将沉降渣水淬，用作水泥原料或建筑材料；(3)将铁水送往转炉炼钢；方法二，当反应装置采用渣液可流出的熔炼反应装置时，分离回收采用方法D、方法E或方法F：方法D：(1)将还原后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，沉降，渣-金分离，将中部和上部的还原后的熔渣空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；(2)将下部的还原后的熔渣，倒入保温装置中，按照方法A的还原后的熔渣进行处理；方法E：(1)将还原后的熔渣，沉降渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)将熔渣进行炉外熔渣处理；(3)将铁水送往转炉炼钢；其中，熔渣进行炉外熔渣处理，采用方法E-1、E-2、E-3、E-4、E-5或E-6中的一种：方法E-1：熔渣直接水淬；当熔渣中RE2O3的质量分数≤1％时，直接将熔渣水淬，用作水泥原料或建筑材料；方法E-2：熔渣氧化后空冷或水淬(1)将熔渣倒入可倾倒的保温装置或渣液可流出的熔炼反应装置中，向熔渣中吹入氧化性气体，直至熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后熔渣；其中，在整个过程中，控制熔渣温度≥1450℃，控制方法为：当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热补充热量，或通过装置自身加热，使保温装置内熔渣温度≥1450℃；(2)对氧化后熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；方法E-3，熔渣处理生产高附加值的水泥熟料：(1)将熔渣倒入可倾倒的保温装置或渣液可流出的熔炼反应装置中，与熔融转炉含铌钢渣、普通熔融钢渣、普通高炉熔渣、电炉熔融还原渣、电炉熔融氧化渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、熔融稀土高炉渣中的一种或几种混合，形成混合熔渣；(2)向混合熔渣中喷入氧化性气体，直至混合熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后熔渣；其中，在整个过程中，控制混合熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度＜1450℃，喷入预热燃料或通过装置自身加热，使保温装置内混合熔渣温度≥1450℃；(3)对氧化后熔渣直接空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料；方法E-4：熔渣浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；方法E-5：熔渣作为热态冶金熔剂：将熔渣加入步骤1中的反应混合熔渣，作为热态冶金熔剂，调整反应混合熔渣成分，控制反应混合熔渣温度；方法E-6，熔渣再次熔融还原：将熔渣，倒入保温装置，作为反应混合熔渣，实时监测保温装置内的反应混合熔渣，通过调控同时保证上述参数(a)和(b)，调控方法同上述步骤1中的调控方法；分离回收采用方法A、方法B或方法C中的一种；方法F，采用方法F-1或方法F-2中的一种：方法F-1：熔渣氧化后空冷或水淬(1)向还原后的熔渣中吹入氧化性气体，直至还原后的熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后熔渣；其中，在整个过程中，控制熔渣温度≥1450℃，控制方法为：当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热补充热量，或通过装置自身加热，使保温装置内熔渣温度≥1450℃；(2)对氧化后熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；方法F-2，熔渣处理生产高附加值的水泥熟料：(1)将还原后的熔渣与熔融转炉含铌钢渣、电炉熔融还原渣、电炉熔融氧化渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、熔融稀土高炉渣中的一种或几种混合，形成混合熔渣；(2)向混合熔渣中喷入氧化性气体，直至混合熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后熔渣；其中，在整个过程中，控制混合熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度＜1450℃，喷入预热燃料或通过装置自身加热，使保温装置内混合熔渣温度≥1450℃；(3)对氧化后熔渣直接空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料；(4)熔炼反应装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，张武，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21