CN106755651A - 一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法 - Google Patents

Abstract

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，属于非高炉炼铁及资源综合利用领域。包括以下步骤：1)将熔融态含稀土高炉熔渣、熔融态含铌熔融钢渣、含铁物料中的两种或三种物料混合，形成反应混合熔渣，实时监测控制反应熔渣温度范围和碱度；2)根据反应装置不同进行分离回收，实现反应完成后的熔渣中铁、铁氧化物和硅酸盐矿物相等的高效回收，利用熔融还原工艺大规模处理固体含稀土、铌、铁物料，资源高效综合利用；本发明反应时间短、金属回收率高、生产成本低、原料适应性强、环境友好、经济收益高、可有效解决多金属复合矿冶金资源与热能高效回收利用问题。

Description

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法

技术领域：

本发明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和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法。

背景技术：

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。

含稀土高炉渣和含铌钢渣同属人造矿，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。

含稀土高炉熔渣和和含铌熔融钢渣，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与熔融含铌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。含稀土高炉熔渣和熔融含铌钢渣不是废弃物，而是冶金中间产品。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，针对现有技术存在的问题，本发明提供一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法。本发明充分利用了含稀土高炉熔渣和/或含铌熔融钢渣的高化学活性、含有大量热态冶金熔剂及大量物理热资源，保持熔融状态，实现热态熔剂反应，处理大宗固态含铁物料和/或含铌稀土物料，实现了大宗固态含铁物料的熔融回收。实现了绿色冶金与节能减排，实现了冶金资源与热资源的高效利用；是一种熔渣冶金新工艺，是现有冶金工艺的完善与创新，是世界上首次提出熔渣冶金工艺，熔渣不是废弃物，而是重要的冶金中间产品；

含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收过程中，铁组分富集于金属铁、铁氧化物矿物相，并实现长大与沉降，稀土组分富集于富稀土矿物相，并实现长大与沉降，铌组分富集于金属铁、富铌相，实现长大与沉降，磷组分富集于硅酸盐相，实现上浮。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、环境友好和经济收益高，是一种新的熔渣熔融回收工艺。

本发明的一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，具体包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将熔融态含稀土高炉熔渣、熔融态含铌熔融钢渣、含铁物料中的两种或三种物料混合配料；

将混合配料后的物料加入熔渣可流出的熔炼反应装置，混合形成反应混合熔渣，实时监测反应混合熔渣，通过调控同时保证如下(a)和(b)两个参数，获得反应完成后的熔渣；

(a)反应混合熔渣的温度为1300～1650℃；

(b)反应混合熔渣碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；

对应(a)：

控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法为：

当反应混合熔渣温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，使反应混合熔渣温度满足(a)；

当反应混合熔渣温度＞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，使反应混合熔渣的温度满足(a)；

对应(b)：

当反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＜0.6时，向反应混合熔渣中加入碱性物料或碱性含铁物料中的一种或几种，使反应混合熔渣温度满足(b)；

当反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＞2.4时，向反应混合熔渣中加入酸性物料或酸性含铁物料中的一种或两种，使反应混合熔渣温度满足(b)；

步骤2，分离回收：

采用以下方法中的一种：

方法一，反应完成后的熔渣进行冷却处理：

将反应完成后的熔渣倒入保温装置中，进行如下步骤：

(1)将反应完成后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣，其中，缓冷渣从底部往上部依次为：金属铁沉降的铁坨，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层；

(2)人工取出铁坨和硅酸盐矿物相层，将金属铁层，铁氧化物层和富稀土相层，破碎，直接还原后，磁选将铁和铁氧化物选出，同时得到富稀土矿物相；

(3)硅酸盐矿物相的回收利用有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-湿法冶金联合法将含磷组分分离出来；

方法二，将反应完成后的熔渣进行分离处理：

(1)将反应完成后的熔渣，沉降渣-金分离，获得铁水，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层；

(2)将硅酸盐矿物相层，进行炉外熔渣处理；

(3)将铁水送往转炉炼钢；

(4)金属铁层，铁氧化物层和富稀土相层，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁的原料；

直接还原后，破碎，磁选将铁和铁氧化物选出，同时得到富稀土矿物相；

其中，硅酸盐矿物相层，进行炉外熔渣处理，采用方法A、方法B或方法C中的一种：

方法A：硅酸盐矿物相层作为水泥原料

硅酸盐矿物相层直接作为水泥原料或进一步处理做成高附加值的水泥原料；

方法B：部分或全部硅酸盐矿物相层返回到反应混合熔渣

部分或全部硅酸盐矿物相层返回到反应混合熔渣，作为热态冶金熔剂，调整混合熔渣成分，控制混合熔渣温度；

方法C：硅酸盐矿物相层浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；

方法三：反应完成后的熔渣进行分离处理：

反应完成后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得铁水，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层，进行如下步骤：

(1)金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁；

(2)铁水，送往转炉炼钢；

其中，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层直接还原后，破碎至粒度为20～400μm，磁选将铁和铁氧化物选出，同时得到富稀土矿物相与硅酸盐矿物相；

硅酸盐矿物相的后续处理方法采用方法二中的方法A、方法B或方法C中的一种；

方法四：反应完成后的熔渣进行直接处理：

方法A：反应完成后熔渣直接空冷或水淬

(1)熔炼反应装置上部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；

(2)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；

方法B：反应完成后熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向反应完成后熔渣中吹入预热的氧化性气体，当熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热、补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度在≥1450℃；

(2)氧化后的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；

(3)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；

方法C：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、含稀土高炉熔渣、普通高炉熔渣中的一种或几种，充分混合，获得熔渣混合物料；

(2)向熔渣混合物料中吹入预热的氧化性气体，当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣混合物料，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣混合物料温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热，补充热量，或装置自身加热，使熔渣混合物料温度在≥1450℃；

(3)氧化后的熔渣混合物料，进行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料；

(4)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢

方法五：反应完成后的熔渣，冷却沉降，渣-金分离，获得铁水，金属铁层，铁氧化物层与硅酸盐相熔渣，进行如下步骤：

(1)铁水，送往转炉炼钢；

(2)金属铁层，硅酸盐相和铁氧化物熔渣倒入保温装置中，按如下方法进行处理：

方法A：熔渣直接空冷或水淬

(1)熔炼反应装置上部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B 熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向反应完成后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热、补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度在≥1450℃；

(2)氧化后的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C：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、高炉熔渣中的一种或几种，充分混合，获得熔渣混合物料；

(2)向熔渣混合物料中吹入预热的氧化性气体，当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣混合物料，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣混合物料温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热，补充热量，或装置自身加热，使熔渣混合物料温度在≥1450℃；

(3)氧化后的熔渣混合物料，进行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料。

所述的熔融态含稀土高炉熔渣由出渣口获得，或将含稀土高炉熔渣加热至熔融状态。

所述的含稀土高炉熔渣中，含有RE₂O₃的质量分数为0.1～8％。

所述的熔融态含铌熔融钢渣由出渣口获得，或将含铌熔融钢渣加热至熔融状态。

所述的含铌熔融钢渣中，含有Nb₂O₅的质量分数为0.1～6％。

所述的含铌熔融钢渣为转炉熔融含铌钢渣和/或电炉熔融含铌钢渣；其中，当含铌熔融钢渣为转炉熔融含铌钢渣和电炉熔融含铌钢渣时，两者为任意比。

所述的熔渣可流出的熔炼反应装置，为可倾倒的熔炼反应装置或底部带有渣口的固定式熔炼反应装置；所述的可倾倒的熔炼反应装置为感应炉；所述的底部带有渣口的固定式熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉或矿热炉中的一种。

所述的步骤1中，含铌稀土物料为常温或从冶炼炉直接获得具有温度的含稀土高炉渣、含铌钢渣、提铌尾渣、选稀土尾矿、低品位铌稀土矿、白云鄂博铁矿直接还原铁、白云鄂博铁矿铁精矿、白云鄂博铁矿铁精矿金属化球团、白云鄂博铁矿铁精矿含碳预还原球团、白云鄂博铁矿铁精矿烧结矿、白云鄂博铁矿铁精矿球团矿、高炉富稀土渣、高炉转型稀土渣、熔分稀土渣中的一种或几种，所述的出炉温度为600～1550℃；

所述的步骤1中，含铁物料为常温或从冶炼炉直接获得具有温度的普通钢渣、铜冶炼渣、镍冶炼渣、铅锌冶炼渣、镍铁渣、锌浸出渣、铅冶炼渣、普通铁精矿、普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、普通铁精矿直接还原铁、普通钢渣、铁水预脱硫渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、氧化铁皮、湿法炼锌过程的锌浸出渣、氧化铝生产过程产生的赤泥、粉煤灰、硫酸烧渣、转炉烟尘或电炉烟尘中的一种或几种；所述的出炉温度为600～1550℃；

其中，含铁物料中的普通铁精矿含碳预还原球团中的FeO含量≥60％，普通铁精矿金属化球团中的金属化率≥70％。

所述的步骤1中，含铁物料是球团或粉状物料，其中，粉状物料的粒度≤150μm；粉状物料以中性气体或氧化性气体为载气，以喷吹的方式加入反应混合熔渣，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入熔渣内部吹入粉状物料，插入方式为侧吹、底吹或顶吹中的一种。

所述的控制含稀土与铌混合熔渣的温度在设定温度范围的方法中，所述的冶金熔剂为含CaO或SiO₂的矿物，具体为石英砂、赤泥、白云石或石灰石中的一种或几种；

所述步骤1中，对应(b)，所述的碱性物料为石灰粉、赤泥、白云石粉或生石灰粉中的一种；所述的碱性含铁物料为CaO/SiO₂≥1的含铁物料；所述的碱性含铁物料为碱性烧结矿、碱性铁精矿、碱性预还原球团或碱性金属化球团中的一种；

所述步骤1中，对应(b)，所述的酸性物料为硅石；所述的酸性含铁物料为CaO/SiO₂≤1的含铁物料；所述的酸性含铁物料为酸性烧结矿、酸性铁精矿、酸性预还原球团、酸性金属化球团、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣或铅冶炼渣中的一种；

调节反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值，向反应熔渣中加入物料为几种的混合物时，为任意比。

所述的方法中，对应(b)，调节反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值，向反应熔渣中加入物料为二种或三种的混合物时，为任意比。

所述的步骤1中，原料中含有含铁物料物料时，各物料加入熔渣可流出的熔炼反应装置的方法为：先将熔融态含稀土高炉熔渣或熔融态含铌熔融钢渣加入装置中，再向装置中加入含铁物料。

所述的含铁物料为粉状物料时，加入方式为，以中性气体为载气，向装置中喷吹粉状含铁物料，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入，采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种。

所述的一步法回收方法中，所述的氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、氧气-氮气混合气、空气-氮气混合气、氧气-氩气混合气、空气-氩气混合气中的一种。

所述的步骤1中，熔渣混合的同时，对混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为通入中性气体、电磁搅拌或机械搅拌中的一种，或通入中性气体与电磁搅拌相结合，或喷吹中性气体与机械搅拌相结合。

所述的一步法回收的方法中，所述的中性气体为惰性气体-氩气或N₂中的一种或几种；中性气体的预热温度为0～1200℃，中性气体的喷吹时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)，中性气体的喷吹方式为采用耐火喷枪喷入插入反应混合熔渣内部吹入，起到增强搅拌的作用。

当步骤1中物料采用熔融态含铌熔融钢渣时，步骤2分离回收中，对应的铁水为含铌铁水，对应的金属铁为含铌金属铁，对应的金属铁层为含铌含铌金属铁层，对应的富稀土相层为富稀土与铌相层，对应的富稀土矿物相为富稀土与铌矿物相。

所述的步骤2中，保温装置为保温渣罐或保温地坑中的一种；所述的保温装置，内层为保温脱模耐火材料；使用前需预热，预热温度为100～1200℃。

所述的步骤2，方法一中，冷却方式为自然冷却或旋转冷却。

所述的步骤2中，沉降方式为旋转沉降、自然沉降或电磁沉降。

所述的步骤2，旋转冷却与旋转沉降的具体操作为：装有反应完成后的熔渣的保温装置置于旋转平台上，按照一定速度进行旋转，旋转速度依熔渣质量与保温装置高度或深度而定，旋转时间依熔渣质量与熔渣凝固情况而定；将装有反应完成后的熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转，目的是加速金属铁、铈钙硅石相、富铌相的聚集、长大与沉降，缩短沉降时间，改善沉降效果，提高生产效率。

所述的步骤2中，直接还原炼铁在直接还原炉窑中进行，所述直接还原炉窑为回转窑、竖炉、转底炉、车底炉或隧道窑中的一种。

所述的步骤2中，金属铁回收率均为92～97％。

所述的步骤2中，重力分选法是摇床分选、溜槽分选或者二者相结合。

所述的步骤2中，湿法冶金是稀酸浸出法，其中稀酸浸出法是无机酸浸、有机酸浸中的一种。所述的无机酸选用硫酸、盐酸、磷酸的一种或多种，有机酸选用草酸、乙酸、柠檬酸中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的特点是：

(1)本发明充分利用含稀土高炉熔渣和/或含铌熔融钢渣热态熔渣高化学活性、含有大量热态冶金熔剂及大量物理热资源，保持熔融状态，实现热态冶金熔剂反应，熔融处理大宗固态含铁物料，实现大宗固态含铁物料的熔渣冶金。实现了绿色冶金与节能减排，实现了冶金资源与热资源高效利用；是一种熔渣冶金新工艺，一种新的熔渣回收工艺，是现有冶金工艺的完善与创新，是世界上首次提出熔渣冶金工艺，熔渣不是废弃物，而是重要的冶金中间产品；

(2)气体喷入熔渣内部，增大了化学反应比表面积，提高了燃烧反应速度与还原反应速度。

(3)采用中性气体、电磁搅拌、机械搅拌，提高了混合速度，促进金属铁聚集、长大与沉降，提高回收率，缩短沉降时间。

(4)处理热态含铁物料和/或含铌稀土物料，充分利用热资源，提高了反应速度，降低生产成本。

(5)工艺流程简单，投资小，成本低。

(6)经熔渣处理，铁组分富集于金属铁、铁氧化物矿物相，并实现长大与沉降，稀土组分富集于富稀土矿物相，并实现长大与沉降，铌组分富集于金属铁或钢、富铌相，实现长大与沉降，磷组分富集于硅酸盐相，实现上浮并实现聚集、长大与上浮，熔渣中硅与钙组分继续迁移、富集于富硅钙相，并实现长大与上浮；装有混合熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转，加速含铌金属铁、铁氧化相、富铌相、富稀土相长大与沉降，缩短沉降时间，改善沉降效果，提高生产效率；

(7)采用人工分拣、磁选及重选结合的方法，分离沉降在底部的含铌金属铁、中部铁氧化物相、富铌相、富稀土相及上部的硅酸盐相，实现熔渣中铁组分、铌组分、稀土组分、硅钙组分、磷组分的高效回收；由于含铌金属铁相沉降在底部，因此，需分选炉渣量小，磨矿、磁选成本低；分离过程采用物理选矿(磁选或重选)，分离的介质为水，水在选矿过程中可以循环，因而分离过程中不会产生环境污染，使得整个熔渣工艺具有流程短、操作简单、铁、铌、稀土、硅、磷、钙回收率高、无废水产生，具有高效、清洁、环保的特点；铁氧化物相可作为直接还原炼铁的原料，利用价值高；尾矿可作为水泥原料、建筑材料、代替碎石作骨料和路材、磷肥、采用湿法冶金方法将含磷组分分离出来，尾矿利用价值大，应用范围广；

(8)熔渣实现调质后，水硬性矿物C₂S增加，可直接用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂，进一步通过加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、粘土、熔融高炉熔渣中的一种或几种，调整碱度，喷入氧化性气体，调整氧化铁含量，使其更接近于所需的水泥熟料组成，具有高的A矿，水硬性胶粘矿物增加，胶粘性增加，水泥的早期强度增加，可以直接作为水泥熟料。

(9)该方法可以连续或间断进行，满足了工业生产的实际需要。

(10)本发明不仅实现了熔渣中铁、铌、稀土、硅、钙、磷组分的高效回收，而且实现了利用熔融大规模处理固态含铁物料和/或含铌稀土物料，生产铁水/含铌铁水，铁氧化物相，富铌相，富稀土相与富磷相，是一种新的熔融还原炼铁工艺。

本发明的有益效果：

(1)本发明充分利用了热态熔渣高化学活性、含有大量热态冶金熔剂及大量物理热资源，保持熔融状态，实现热态冶金熔剂反应，熔融处理大宗固态含铁物料和/或含铌稀土物料，实现了大宗固态含铁物料和/或含铌稀土物料的熔渣冶金。实现了绿色冶金与节能减排，实现了冶金资源与热资源的高效利用；是一种熔渣冶金新工艺，一种新的熔渣回收工艺，是现有冶金工艺的完善与创新，是世界上首次提出熔渣冶金工艺，熔渣不是废弃物，而是重要的冶金中间产品；

(2)本发明实现了利用熔渣熔融处理大规模处理固态含铁物料和/或含铌稀土物料，是一种新的熔渣冶金工艺；

(3)加入冷态物料与热熔融高炉熔渣避免了熔渣温度过高，保护含碳保温脱模耐火材料，提高保温装置的寿命；抑制熔渣中粒铁及被还原的金属铁的氧化，提高金属铁的回收率；加入冷态物料与热熔融高炉熔渣提高了原料处理量，不仅可以处理液态熔渣，而且可以处理少量冷态物料，原料适应性强；加入冷态物料实现了熔渣物理热的高效利用；

(4)加入冶金炉出炉的热态含铁物料和/或含铌稀土物料，不仅可以有效节约能源，降低成本，而且提高热态含铁物料的处理量，提高生产率，实现节能减排，实现绿色冶金；

(5)采用中性气体、电磁搅拌、机械搅拌，提高了混合速度，促进金属铁及铁氧化物聚集、长大与沉降，提高回收率，缩短沉降时间；

(6)处理热态含铁物料和/或含铌稀土物料，充分利用热资源，提高了反应速度，降低生产成本。

(7)冷却过程中，熔渣中铁组分继续迁移，富集于含铌金属铁及铁氧化物相，铌组分富集于金属铁相与富铌相，稀土组分富集于富稀土相，实现长大与沉降，磷组分继续迁移富集于富磷相，并实现聚集、长大与上浮，熔渣中硅与钙组分继续迁移、富集于富硅钙相，实现长大与上浮；装有熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转，加速金属铁及铁氧化物相的聚集、长大与沉降，加速富磷相及硅酸盐相上浮，缩短沉降与上浮时间，提高生产效率；

(8)采用人工分拣、磁选结合的方法，分离沉降在底部的含铌金属铁、中部铁氧化物、富铌相、富稀土相及上部的富磷相，实现熔渣中铁组分、铌组分、稀土组分、硅钙组分、磷组分的高效回收；由于后续的分离过程采用物理选矿(磁选或重选)，使得整个熔渣工艺具有流程短、操作简单、铁、铌、稀土、硅、磷、钙回收率高、无废水产生，具有高效、清洁、环保的特点；自由氧化钙与自由氧化镁消失，熔渣实现调质，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。尾矿利用价值大，应用范围广；

(9)铁氧化物相可作为直接还原炼铁的原料，利用价值高

(10)熔渣实现调质后，熔渣中自由氧化钙与自由氧化镁消失，金属铁几乎消失，可磨性增加，而且水硬性矿物C₂S增加，可直接用作矿渣水泥、水泥调整剂或水泥生产中的添加剂，进一步通过加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿中的一种或几种混合，调整碱度，喷入氧化性气体，调整氧化铁含量，生成铁酸盐，使其更接近于所需的水泥熟料组成，具有高的A矿，水硬性胶粘矿物增加，胶粘性增加，水泥的早期强度增加，可以直接作为水泥熟料，熔渣中加入含钛物料，增加水泥的强度，可制备高标号水泥；

(11)整个过程流程短，可操作性强，生产成本低；

(12)整个过程无固体废弃物产生，反应条件温和，实现节能减排，是一种绿色冶金工艺；

(13)本发明的一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，充分利用钢铁生产中间产物一熔渣(含稀土高炉熔渣和/或熔融含铌钢渣)的物理热资源和热态冶金熔剂，以及熔渣的高化学活性，加入含铁物料和/或含铌稀土物料，喷吹气体及搅拌，实现了熔融回收，反应得到的熔渣经处理，使含铌金属铁、铁氧化物、富铌相、富稀土相聚集、长大，并沉降在底部与中部；磷组分富集于硅酸盐相，并实现聚集、长大与上浮，熔渣中硅与钙组分继续迁移、富集于富硅钙相，并实现长大与上浮。通过分离，获得含铌金属铁、铁氧化物相、富稀土相、富铌相、富磷相；自由氧化钙与氧化镁消失，熔渣实现调质处理；熔渣熔融处理大宗含铁物料/或含铌稀土物料，渣-金分离，得到铁水/含铌铁水与处理后的熔渣；处理后的熔渣可以作为水泥添加剂、水泥调整剂或直接作为水泥熟料，也可以添加其他组分生产高附加值的水泥熟料，实现资源高效综合利用，是一种新的熔渣冶金方法。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将由高炉出渣口流出的含有0.1wt％RE₂O₃的熔融态含稀土高炉熔渣，和由钢渣出渣口获得的含0.1wt％Nb₂O₅的熔融态转炉熔融含铌钢渣，加入感应炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合的同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为0℃的氩气，喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg)，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣温度为1300～1650℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1660℃，超出设定范围，加入赤泥和金属化率≥70％的常温普通铁精矿金属化球团，二者质量比为1∶1，并采用耐火喷枪，以氩气-氮气混合气为载气，插入反应熔渣内部，采用侧吹的方式喷入转炉烟尘和电炉烟尘，二者质量比为1∶1，反应混合熔渣温度降至1590℃；

(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.7，在设定范围内；

步骤2，分离回收采用方法一：

(1)将反应完成后的熔渣，倒入预热温度为300℃，内层含有保温脱模耐火材料的保温渣罐，旋转冷却至室温，获得缓冷渣，缓冷渣从底部往上部依次为：含铌金属铁沉降的铁坨、含铌金属铁层、铁氧化物层、富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层；其中，旋转冷却方式为，将装有反应完成后的熔渣的保温渣罐置于旋转平台上，按照一定速度进行旋转，旋转速度依熔渣质量与保温渣罐高度或深度而定，旋转时间依熔渣质量与熔渣凝固情况而定；

(2)人工取出铁坨和硅酸盐矿物相层，将含铌金属铁层、铁氧化物层和富稀土与铌相层，直接还原后，磁选将铁和铁氧化物选出，同时得到尾矿富铌矿物相；

(3)硅酸盐矿物相中的富磷相中P₂O₅的质量分数为21％，采用2％稀盐酸，其中，重选富磷相和稀盐酸的固液比1∶2(g∶L)，将P₂O₅分离出来，回收率在81％以上。

实施例2

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将加热至熔融态的8wt％RE₂O₃的含稀土高炉熔渣，和加热至熔融态的6wt％Nb₂O₅的电炉熔融氧化含铌钢渣，倒入等离子炉，充分混合形成反应混合熔渣，熔渣混合的同时，对反应混合熔渣进行机械搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣温度为1300～1600℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣温度为1290℃，低于设定值，通过等离子炉自身加热，使反应混合熔渣温度升至1320℃；(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂＝2.5，按质量比为1∶2∶2∶1，向反应熔渣中加入硅石、酸性烧结矿、酸性铁精矿和酸性预还原球团，四种物料使反应熔渣中碱度比值降至2.1；

步骤2，分离回收采用方法二，炉外熔渣处理采用方法A：

(1)将反应完成后的熔渣，自然沉降渣-金分离，获得含铌铁水、铁氧化物层、富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层；

(2)将硅酸盐矿物相层倒入交流电弧炉，与粉煤灰、电炉熔融还原渣混合，形成混合熔渣，向混合熔渣中吹入预热温度为1100℃的氧气，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；过程中测得，混合熔渣温度为1440℃，通过交流电弧炉自身加热，使混和熔渣升温至1470℃；

(3)对氧化后熔渣水淬，用于生产高附加值的水泥熟料；

(4)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢；

(5)将铁氧化物层和富稀土与铌相层，倒入预热温度为预热温度为800℃，内层含有保温脱模耐火材料的保温地坑，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁。

实施例3

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将高炉出渣口中获得的含有6.75wt％RE₂O₃的熔融态含稀土高炉熔渣，和常温普通钢渣、常温普通铁精矿、常温全铁烧结矿、常温预还原球团与金属化球团，倒入直流电弧炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为800℃氩气，喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg)，对反应混合熔渣喷吹氩气同时进行机械搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣为1300～1600℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1655℃，超出设定温度，向反应熔渣中加入常温含稀土高炉渣、常温含铌钢渣和从冶炼炉直接获得的熔融态的铜冶炼渣，并采用耐火喷枪，以氩气为载气，插入反应熔渣内部，采用底吹的方式喷入转炉烟尘和电炉烟尘，使反应熔渣的温度降至1580℃；(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝2.6，按质量比1∶1∶1∶1，向反应熔渣中加入酸性金属化球团、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣和镍铁渣的混合物，使碱度降至2.2；

锌组分、铅组分、铟组分与银组分挥发进入烟尘，将反应后的烟尘进行回收，获得氧化锌与氧化铅，回收率＞95％以上，铟组分回收率＞90％，银组分回收率＞90％；

步骤2，分离回收采用方法二，炉外熔渣处理采用方法B：

(1)反应完成后的熔渣，电磁沉降渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层、富稀土相层和硅酸盐矿物相层；

(2)将硅酸盐矿物相层加入步骤1中的反应熔渣，作为热态冶金熔剂，调整反应熔渣成分，控制反应熔渣温度和粘度；

(3)将铁水送往转炉提铌炼钢；

(4)将铁氧化物层和富稀土相层，倒入预热温度为900℃，内层含有保温脱模耐火材料的保温地坑，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁；将直接还原产物破碎后，磁选，获得金属铁与富铜相。

实施例4

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

由高炉出渣口获得的含有3.48wt％Re₂O₃的熔融态含稀土高炉熔渣，和常温铜冶炼渣、常温铁精矿烧结矿、常温镍渣、常温锌浸出渣、常温铅冶炼渣与常温铅锌渣，倒入交流电弧炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合的同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为600℃的氩气，喷吹时间与流量的关系为80L/(min·kg)，对反应混合熔渣喷吹氩气的同时进行电磁搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣为1300～1650℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1450℃，在设定范围内；对应(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝2.7，按质量比1∶2∶2∶1，向反应熔渣中加入白云石、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣和铅冶炼渣的混合物，使反应熔渣中碱度CaO/SiO₂降至2.0；

锌组分、铅组分、铟组分与银组分挥发进入烟尘，将反应后的烟尘进行回收，获得氧化锌与氧化铅，回收率＞95％以上，铟组分回收率＞90％，银组分回收率＞90％；

步骤2，分离回收采用方法二，炉外熔渣处理采用方法C：

(1)将反应完成后的熔渣，自然沉降渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层、富稀土相层和硅酸盐矿物相层；

(2)将硅酸盐矿物相层浇筑微晶玻璃；

(3)将铁水送往转炉提铌炼钢；

(4)将铁氧化物层和富稀土相层，倒入预热温度为1200℃，内层含有保温脱模耐火材料的保温渣罐，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁；将直接还原产物破碎后，磁选，获得金属铁与富铜与镍相。

实施例5

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

由钢渣出渣口流出的含有5.2wt％Nb₂O₅的转炉熔融含铌钢渣，常温铜冶炼渣、常温锌浸出大窑渣、常温镍铁渣、常温铅锌冶炼渣、常温镍冶炼渣和常温铅冶炼渣，倒入矿热炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合的同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为600℃的氩气，喷吹时间与流量的关系为80L/(min·kg)，对反应混合熔渣进行电磁搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣温度为1300～1650℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1670℃，超出设定范围，按质量比1∶1∶2∶1，向反应混合熔渣中加入提铌尾渣、白云石、FeO含量≥60％的常温普通铁精矿含碳预还原球团和从冶炼炉直接获得的熔融态镍铁渣，使反应混合熔渣的温度降至1590℃；(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝2.5，按质量比1∶1，向反应熔渣中加入硅石和酸性烧结矿，使反应熔渣中碱度降至1.9；

锌组分、铅组分、铟组分与银组分挥发进入烟尘，将反应后的烟尘进行回收，获得氧化锌与氧化铅，回收率＞95％以上，铟组分回收率＞90％，银组分回收率＞90％；

步骤2，分离回收采用方法三：

反应完成后的熔渣，旋转沉降，渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层，进行如下步骤：

(1)铁氧化物层、富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层，倒入预热温度为300℃，内层含有保温脱模耐火材料的保温渣罐，水淬或空冷后，将铁氧化物层、富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层进行破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁氧化物和硅酸盐矿物相；硅酸盐矿物相浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；(2)铁水送往转炉炼钢。

实施例6

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将高炉出渣口中流出的含有5.02wt％RE₂O₃的含稀土高炉熔渣，和钢渣出渣口流出的转炉熔融含铌钢渣，和FeO含量≥60％的常温普通铁精矿含碳预还原球团、金属化率≥70％的常温普通铁精矿金属化球团、高炉瓦斯灰与转炉烟尘的混合物，倒入矿热炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合的同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为300℃的氩气，喷吹时间与流量的关系为75L/(min·kg)，并对反应混合熔渣进行电磁搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣温度为1300～1650℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1450℃，在设定范围；对应(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.5，按质量比1∶1∶2∶1∶1，向反应熔渣中加入石英砂、赤泥、石灰粉、碱性烧结矿和碱性铁精矿的混合物，使反应熔渣中碱度CaO/SiO₂升至1.0；

锌组分、铅组分挥发进入烟尘，将反应后的烟尘进行回收，获得氧化锌与氧化铅，回收率＞95％以上；

步骤2，分离回收采用方法三：

反应完成后的熔渣，自然沉降，渣-金分离，获得铁水、铁氧化物层富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层，进行如下步骤：

(1)铁氧化物层、富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层，倒入预热温度为100℃，内层含有保温脱模耐火材料的保温渣罐，水淬或空冷后，将铁氧化物层、富稀土与铌相层和硅酸盐矿物相层进行破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁氧化物和硅酸盐矿物相；硅酸盐矿物相浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；(2)铁水，送往转炉炼钢。

实施例7

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将高炉出渣口中获得的含有5.88wt％RE₂O₃的熔融态含稀土高炉熔渣，钢渣出渣口流出的含有6wt％Nb₂O₅的转炉熔融含铌钢渣，和常温普通铁精矿直接还原铁、常温普通钢渣、常温铁水预脱硫渣、粉煤灰与常温硫酸烧渣的混合物，倒入直流电弧炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为550℃氮气，喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg)，对反应混合熔渣喷吹氩气同时进行机械搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证反应混合熔渣温度为1300～1650℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1630℃，在设定范围；(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.4，按质量比1∶1∶3∶1，向反应熔渣中加入白云石粉、生石灰粉、碱性预还原球团和碱性金属化球团的混合物，使反应熔渣中碱度CaO/SiO₂升至0.9；

步骤2，分离回收采用方法四中的方法A：

(1)直流电弧炉上部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；

(2)直流电弧炉下部含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例8

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将高炉出渣口中获得的含有4.51wt％RE₂O₃的熔融态含稀土高炉熔渣，钢渣出渣口流出的含有5.7wt％Nb₂O₅的转炉熔融含铌钢渣，和常温普通铁精矿直接还原铁和常温普通钢渣的混合物，倒入矿热炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为550℃氮-氩气混合气，喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg)，对反应混合熔渣喷吹氩气同时进行机械搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣温度为1300～1650℃；(b)反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1540℃，在设定范围内；(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝1.2，在设定范围内；

步骤2，分离回收采用方法四中的方法B：

(1)向反应完成后的熔渣中吹入预热温度为300℃的氧气，当反应完成后的熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣；过程中测得温度为1430℃，通过矿热炉自身加热，使熔渣温度达到1460℃；

(2)氧化后的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；(3)矿热炉下部含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

实施例9

一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将高炉出渣口中获得含有5.88wt％RE₂O₃的熔融态含稀土高炉熔渣，钢渣出渣口流出的含有6wt％Nb₂O₅的熔融态转炉熔融含铌钢渣，常温锌浸出渣、常温普通钢渣和常温铁水预脱硫渣，倒入等离子炉，充分混合，形成反应混合熔渣，熔渣混合同时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，吹入预热温度为550℃氩气，喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg)，对反应混合熔渣喷吹氩气同时进行机械搅拌，使反应混合熔渣实现充分搅拌；并实时监测反应混合熔渣，通过调控保证(a)反应混合熔渣温度为1300～1650℃，获得反应完成后的熔渣；

对应(a)：反应混合熔渣的温度为1470℃，在设定范围内；(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＝1.2，在设定范围内；

锌组分、铅组分、铟组分与银组分挥发进入烟尘，将反应后的烟尘进行回收，获得氧化锌与氧化铅，回收率＞95％以上，铟组分回收率＞90％，银组分回收率＞90％；

步骤2，分离回收采用方法四中的方法C：

(1)加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、高炉熔渣中的一种或几种，充分混合，获得熔渣混合物料；

(2)向熔渣混合物料中吹入预热温度为280℃的氧气，当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣混合物料；并在整个过程中，保证熔渣混合物料温度≥1450℃，当温度＜1450℃，通过等离子炉自身加热，使熔渣混合物料温度＞1450℃；

(3)氧化后的熔渣混合物料，进行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料；

(4)等离子炉下部含铌铁水送往转炉提铌炼钢。

Claims (10)

1.一种含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，熔渣一步混合：

将熔融态含稀土高炉熔渣、熔融态含铌熔融钢渣、含铁物料中的两种或三种物料混合配料；

将混合配料后的物料加入熔渣可流出的熔炼反应装置，混合形成反应混合熔渣，实时监测反应混合熔渣，通过调控同时保证如下(a)和(b)两个参数，获得反应完成后的熔渣；

(a)反应混合熔渣的温度为1300～1650℃；

(b)反应混合熔渣碱度CaO/SiO₂比值＝0.6～2.4；

对应(a)：控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法为：

当反应混合熔渣温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，使反应混合熔渣温度满足(a)；

当反应混合熔渣温度>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，使反应混合熔渣的温度满足(a)；

对应(b)：

当反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值＜0.6时，向反应混合熔渣中加入碱性物料或碱性含铁物料中的一种或几种，使反应混合熔渣温度满足(b)；

当反应混合熔渣中碱度CaO/SiO₂比值>2.4时，向反应混合熔渣中加入酸性物料或酸性含铁物料中的一种或两种，使反应混合熔渣温度满足(b)；

步骤2，分离回收：

采用以下方法中的一种：

方法一，还原后的混合熔渣进行冷却处理：

将反应完成后的熔渣倒入保温装置中，进行如下步骤：

(1)将反应完成后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣，其中，缓冷渣从底部往上部依次为：金属铁沉降的铁坨，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层；

(2)人工取出铁坨和硅酸盐矿物相层，将金属铁层，铁氧化物层与富稀土相层，破碎，直接还原后，磁选将铁和铁氧化物选出，同时得到富稀土矿物相；

(3)硅酸盐矿物相的回收利用有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-湿法冶金联合法将含磷组分分离出来；

方法二，将反应完成后的熔渣进行分离处理：

(1)将反应完成后的熔渣，沉降渣-金分离，获得铁水，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层；

(2)将硅酸盐矿物相层，进行炉外熔渣处理；

(3)将铁水送往转炉炼钢；

(4)金属铁层，铁氧化物层和富稀土相层，倒入保温装置，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁的原料；

直接还原后，破碎，磁选将铁和铁氧化物选出，同时得到富稀土矿物相；

其中，硅酸盐矿物相层，进行炉外熔渣处理，采用方法A、方法B或方法C中的一种：

方法A：硅酸盐矿物相层作为水泥原料

硅酸盐矿物相层直接作为水泥原料或进一步处理做成高附加值的水泥原料；

方法B：部分或全部硅酸盐矿物相层返回到反应混合熔渣

部分或全部硅酸盐矿物相层返回到反应混合熔渣，作为热态冶金熔剂，调整混合熔渣成分，控制混合熔渣温度；

方法C：硅酸盐矿物相层浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；

方法三：反应完成后的熔渣进行分离处理：

反应完成后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得铁水，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层，进行如下步骤：

(1)金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层，水淬或空冷后，作为高炉炼铁原料或直接还原炼铁或熔融还原炼铁；

(2)铁水，送往转炉炼钢；

其中，金属铁层，铁氧化物层，富稀土相层和硅酸盐矿物相层直接还原后，破碎至粒度为20～400μm，磁选将铁和铁氧化物选出，同时得到富稀土矿物相与硅酸盐矿物相；

硅酸盐矿物相的后续处理方法采用方法二中的方法A、方法B或方法C中的一种；

方法四：反应完成后的熔渣进行直接处理：

方法A：反应完成后熔渣直接空冷或水淬

(1)熔炼反应装置上部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；

(2)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；

方法B：反应完成后熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向反应完成后熔渣中吹入预热的氧化性气体，当反应完成后熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热、补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度在≥1450℃：

(2)氧化后的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；

(3)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；

方法C：反应完成后熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、含稀土高炉熔渣、普通、高炉熔渣中的一种或几种，充分混合，获得熔渣混合物料；

(2)向熔渣混合物料中吹入预热的氧化性气体，当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣混合物料，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣混合物料温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热，补充热量，或装置自身加热，使熔渣混合物料温度在≥1450℃；

(3)氧化后的熔渣混合物料，进行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料；

(4)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；

方法五：反应完成后的熔渣，冷却沉降，渣-金分离，获得铁水，金属铁层，铁氧化物层与硅酸盐相熔渣，进行如下步骤：

(1)铁水，送往转炉炼钢；

(2)金属铁层，硅酸盐相和铁氧化物熔渣倒入保温装置中，按如下方法进行处理：

方法A：熔渣直接空冷或水淬

(1)熔炼反应装置上部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B熔渣氧化后空冷或水淬

(1)向反应完成后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当熔渣氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热、补充热量，或装置自身加热，使熔渣温度在≥1450℃；

(2)氧化后的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C：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料

(1)加入熔融转炉钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、高炉熔渣中的一种或几种，充分混合，获得熔渣混合物料；

(2)向熔渣混合物料中吹入预热的氧化性气体，当熔渣混合物料氧化铁含量≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣混合物料，其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；

其中，整个过程中，要保证熔渣混合物料温度≥1450℃，采用的控制方法为：

当温度＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热，补充热量，或装置自身加热，使熔渣混合物料温度在≥1450℃；

(3)氧化后的熔渣混合物料，进行空冷或水淬，制得高附加值的水泥熟料。

2.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤1中，熔融态含稀土高炉熔渣由出渣口获得，或将含稀土高炉熔渣加热至熔融状态，所述的含稀土高炉熔渣中，含有RE₂O₃的质量分数为0.1～8％；所述的熔融态含铌熔融钢渣由出渣口获得，或将含铌熔融钢渣加热至熔融状态，所述的含铌熔融钢渣中，含有Nb₂O₅的质量分数为0.1～6％，所述的含铌熔融钢渣为转炉熔融含铌钢渣和/或电炉熔融含铌钢渣；其中，当含铌熔融钢渣为转炉熔融含铌钢渣和电炉熔融含铌钢渣时，两者为任意比。

3.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤1中，渣液可流出的熔炼反应装置，为可倾倒的熔炼反应装置或底部带有渣口的固定式熔炼反应装置；所述的可倾倒的熔炼反应装置为感应炉；所述的底部带有渣口的固定式熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉或矿热炉中的一种。

4.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤1中：

含铌稀土物料为常温或从冶炼炉直接获得具有温度的含稀土高炉渣、含铌钢渣、提铌尾渣、选稀土尾矿、低品位铌稀土矿、白云鄂博铁矿直接还原铁、白云鄂博铁矿铁精矿、白云鄂博铁矿铁精矿金属化球团、白云鄂博铁矿铁精矿含碳预还原球团、白云鄂博铁矿铁精矿烧结矿、白云鄂博铁矿铁精矿球团矿、高炉富稀土渣、高炉转型稀土渣、熔分稀土渣中的一种或几种，所述的出炉温度为600～1550℃；

含铁物料为常温或从冶炼炉直接获得具有温度的普通钢渣、铜冶炼渣、镍冶炼渣、铅锌冶炼渣、镍铁渣、锌浸出渣、铅冶炼渣、普通铁精矿、普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、普通铁精矿直接还原铁、普通钢渣、铁水预脱硫渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、氧化铁皮、湿法炼锌过程的锌浸出渣、氧化铝生产过程产生的赤泥、粉煤灰、硫酸烧渣、转炉烟尘或电炉烟尘中的一种或几种；所述的出炉温度为600～1550℃；

其中，含铁物料中的普通铁精矿含碳预还原球团中的FeO含量≥60％，普通铁精矿金属化球团中的金属化率≥70％；

所述的含铁物料是球团或粉状物料，其中，粉状物料的粒度≤150μm，粉状含铁物料以氧化性气体或中性气体载入的方式喷吹加入到反应熔渣内部，氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、氧气-氮气混合气、空气-氮气混合气、氧气-氩气混合气、空气-氩气混合气中的一种；所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入熔渣内部吹入，采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种；

所述的冶金熔剂为含CaO或SiO₂的矿物，具体为石英砂、赤泥、白云石或石灰石中的一种或几种；

所述的碱性物料为石灰粉、赤泥、白云石粉或生石灰粉中的一种；所述的碱性含铁物料为CaO/SiO₂≥1的含铁物料；所述的碱性含铁物料为碱性烧结矿、碱性铁精矿、碱性预还原球团或碱性金属化球团中的一种；

所述的酸性物料为硅石；所述的酸性含铁物料为CaO/SiO₂≤1的含铁物料；所述的酸性含铁物料为酸性烧结矿、酸性铁精矿、酸性预还原球团、酸性金属化球团、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣或铅冶炼渣中的一种。

5.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤1中，熔渣混合的同时，对混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为通入中性气体、电磁搅拌或机械搅拌中的一种，或通入中性气体与电磁搅拌相结合，或喷吹中性气体与机械搅拌相结合，其中，所述的中性气体为惰性气体、氩气或N₂中的一种或几种；中性气体的预热温度为0～1200℃，中性气体的喷吹时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)，中性气体的喷吹方式为采用耐火喷枪喷入插入反应混合熔渣内部吹入，起到增强搅拌的作用。

6.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤1中，原料中含有含铁物料时，各物料加入熔渣可流出的熔炼反应装置的方法为：先将熔融态高炉熔渣或熔融态熔融钢渣加入装置中，再向装置中加入含铁物料，其中，当含铁物料为粉状含铁物料时，加入方式为，以中性气体为载气，向装置中喷吹粉状含铁物料。

7.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤2中，冷却方式为自然冷却或旋转冷却，沉降方式为自然沉降、旋转沉降或电磁沉降。

8.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，当步骤1中物料采用熔融态含铌熔融钢渣时，步骤2分离回收中，对应的铁水为含铌铁水，对应的金属铁为含铌金属铁，对应的金属铁层为含铌含铌金属铁层，对应的富稀土相层为富稀土与铌相层，对应的富稀土矿物相为富稀土与铌矿物相。

9.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤2中，金属铁回收率均为92～97％。

10.根据权利要求1所述的含稀土和/或铌熔渣冶金一步法回收的方法，其特征在于，所述的步骤2中，直接还原炼铁在直接还原炉窑中进行，所述直接还原炉窑为回转窑、竖炉、转底炉、车底炉或隧道窑中的一种；所述的重力分选法是摇床分选、溜槽分选或者二者相结合；所述的湿法冶金是稀酸浸出法，其中稀酸浸出法是无机酸浸、有机酸浸中的一种；所述的无机酸选用硫酸、盐酸、磷酸的一种或多种，有机酸选用草酸、乙酸、柠檬酸中的一种或几种。