CN106755654A - 一种熔渣冶金熔融还原生产的方法 - Google Patents

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Abstract

一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，属于非高炉炼铁及资源综合利用领域。通过向反应熔渣中，加入还原剂、含铁物料，保持熔融状态，进行熔融还原炼铁，反应过程中满足温度、碱度和充分混合，反应得到的熔渣经处理，还原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，是一种新的熔融还原炼铁方法。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，是一种新的熔融还原炼铁工艺，可有效解决冶金资源回收利用问题。

Description

一种熔渣冶金熔融还原生产的方法
技术领域
本发明属于非高炉炼铁及资源综合利用领域，具体涉及一种熔渣冶金熔融还原生产的方法。
背景技术
高炉炼铁法是目前生产钢铁的主要方法。经过长期的发展，高炉技术已经非常成熟。高炉炼铁法的缺点是对冶金焦的强烈依赖，随着焦炭资源的日益贫乏，冶金焦的价格越来越高，而储量丰富的廉价非焦煤资源却不能在炼铁生产中充分利用。并且随着高炉强化熔炼技术的提高，污染物排放总量持续提高，是国内污染物排放主要来源之一。
为了改变高炉炼铁面临的困境及环保政策的加强，形成了不同形式的非高炉炼铁，目前，形成了以直接还原和熔融还原为主体的现代化非高炉炼铁工业体系。
直接还原法限于以气体、液体燃料或非焦煤为原料，是在铁矿石呈固态的软化温度以下进行还原获得金属铁的方法。这种温度低，产品呈多孔，含碳低，未排除脉石杂质的金属铁产品，称为直接还原铁
熔融还原法则以非焦煤为能源，在高温熔态下进行铁氧化物还原，渣铁能完全分离，其具有如下优点：(1)可以处理难选低品质铁矿、含铁复合矿、特殊矿，是资源综合利用的重要手段，原料资源选择范围广；(2)流程短，速度快，生产成本低，投资少；(3)环境污染小，更加清洁环保。
高炉渣是高炉还原过程中产生的，是钢铁联合企业的第一固体废弃物，2015年，总量已经达到3-4亿吨，是冶金中间产品，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、MgO、SiO2等冶金熔剂及含铁组分，我国每年排放3亿吨以上高炉渣，每年带走大量的CaO、MgO、SiO2、焦炭、煤粉、碳素、碳粉、铁组分等有价组分，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。
钢渣产生于炼钢过程，是冶金中间产品，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。
发明内容
针对现有技术存在的问题，提供了一种熔渣冶金熔融还原生产的方法。该方法以高炉熔渣或熔融钢渣作为熔渣体系，通过渣浴，实现熔渣冶金熔融还原，是一种由高炉熔渣或熔融钢渣熔融还原炼铁，并实现了熔渣调质处理的方法。该方法反应时间短、生产率高、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、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。
本发明的熔渣冶金熔融还原生产的方法，充分利用钢铁生产中间产物-高炉熔渣或熔融钢渣的物理热资源和热态冶金熔剂，高炉熔渣与熔融钢渣的高化学活性，通过向高炉熔渣或熔融钢渣，加入含铁物料，加热至熔融状态，喷吹气体、还原剂及搅拌，渣浴还原，实现了熔融还原炼铁，反应得到的熔渣经处理，使夹杂生铁与继续被还原的金属铁聚集、长大与沉降，磷组分富集于富磷相，通过分离，获得金属铁或钢、富磷相，还原后的熔渣中铁氧化物、自由氧化钙与氧化镁消失，熔渣实现调质处理；熔融还原处理大宗含铁物料，实现大宗含铁物料熔融还原炼铁，渣-金分离，得到铁水与还原后的熔渣；还原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，是一种新的熔融还原炼铁方法。
本发明的一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将高炉熔渣或熔融钢渣加入保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置中，得到反应熔渣，向反应熔渣中加入还原剂和含铁物料，熔渣保持熔融状态，进行熔融还原，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在设定范围内；
(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；
(c)反应熔渣实现充分混合；
调控方法为：
对应(a)：
设定温度范围为1300～1650℃；
当反应装置采用保温装置时，反应熔渣的温度范围设定为1300～1650℃；
当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，反应熔渣的温度范围设定为1350～1650℃；
控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法为：
当反应熔渣的温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，或向反应熔渣中加入燃料和/或熔融钢渣，使反应熔渣的温度达到设定温度范围内；
当反应熔渣的温度＞设定温度范围上限时，向反应熔渣中加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种，进行降温，使反应熔渣的温度达到设定温度范围内；
对应(b)：
当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＜0.6时，向反应熔渣中加入碱性物料或碱性含铁物料中的一种或几种，使反应熔渣满足参数(b)；
当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＞2.0时，向反应熔渣中加入酸性物料或酸性含铁物料中的一种或几种，使反应熔渣满足参数(b)；
对应(c)：
反应熔渣实现充分混合的混合方式为自然混合或搅拌中的一种，所述的搅拌，搅拌方式为以下方式中的一种：中性气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌、中性气体搅拌与电磁搅拌相结合或中性气体搅拌与机械搅拌相结合。
步骤2，分离再利用：
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，进行如下步骤：
(1)冷却：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)分离：人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中含金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁；
(3)分离出金属铁后，得到尾矿；
(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。
方法二：当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，进行如下步骤：
方法I：熔渣氧化后空冷或水淬
(1)向还原后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当氧化铁含量≥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II：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料
(1)向还原后的熔渣中加入熔融转炉钢渣、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；
(4)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；
方法三：当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，冷却沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；
(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)铁水，送往转炉炼钢；
其中，熔渣进行炉外熔渣处理，采用方法A、方法B、方法C、方法D、方法E、方法F或方法G中的一种：
方法A：熔渣空冷或水淬
熔渣直接空冷或水淬，用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂或水泥熟料；
方法B：熔渣氧化后空冷或水淬
(1)还原后的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)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，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；
方法D：熔渣浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；
方法E：部分或全部熔渣返回到反应混合熔渣
部分或全部熔渣返回到步骤1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。
方法F：熔渣冷却分离
熔渣倒入保温装置中，采用方法一进行分离；
方法G：熔渣再熔融还原
熔渣倒入保温装置中，作为反应熔渣，实时监测保温装置内的反应熔渣，通过调控同时保证上述的(a)、(b)和(c)三个参数，调控方法同上述步骤1中的调控方法；
分离回收采用步骤2方法一或方法三中的方法A、方法D或方法E中的一种，进行处理。
所述的高炉熔渣为常温固态高炉渣，或由出渣口获得的熔融态高炉熔渣；
所述的熔融钢渣为常温固态钢渣，或由出渣口获得的熔融态钢渣；
所述的熔融钢渣为转炉炼钢钢渣或电炉炼钢钢渣中的一种或两种；
所述的保温装置为可倾倒的保温装置或不可倾倒的保温装置；可倾倒的保温装置为保温渣罐，其升高温度方法为加入燃料；不可倾倒的保温装置为保温地坑，其升高温度方法为加入燃料。
所述的保温渣罐和保温地坑，使用前需预热，预热温度为100～1200℃。
所述的燃料是煤粉。
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转炉、感应炉或可倾倒的熔炼反应渣罐中的一种；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、矿热炉、鼓风炉或反射炉中的一种。
所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，所述的含铁物料为常温或从冶炼炉直接获得具有出炉温度的普通铁精矿、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、普通铁精矿直接还原铁、普通铁精矿含碳预还原球团、普通钢渣、铁水预脱硫渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、电炉烟尘、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、铜冶炼渣、硫酸烧渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、含高铁铝土矿物料、含钒钛物料、含铌稀土物料、镍冶炼渣或铅冶炼渣中的一种或几种；所述的出炉温度为600～1550℃。
所述的普通铁精矿金属化球团的中金属化率≥70％，普通铁精矿含碳预还原球团的中FeO的含量≥60％。
所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，所述的含铁物料是粉状物料或球状物料，其中，粉状物料的粒度≤150μm；粉状物料以喷吹的方式加入反应混合熔渣，载入气体为空气、氮气、氩气、氮气-氧气混合气、氮气-氩气混合气、富氧空气、氩气-氧气混合气、空气-氩气混合气或空气-氮气混合气；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。
所述的含钒钛物料为常温或从冶炼炉直接获得具有温度的含钛高炉渣、含钒钛钢渣、提钒尾渣、选钛尾矿、低品位钒钛磁铁矿、钒钛磁铁精矿、钒钛磁铁精矿金属化球团、钒钛磁铁精矿含碳预还原球团、直接还原钛、钒钛磁铁精矿烧结矿、钒钛磁铁精矿球团矿中的一种或几种；
所述的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；
在本体系中，加入含钒钛物料和/或含铌稀土物料的目的在于，1.保护反应装置的含碳保温脱模耐火材料；2.可以实现还原炼铁。
所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，所述的还原剂为固体还原剂或气体还原剂；
所述的固体还原剂是煤粉、焦粉、烟煤、含碳高炉粉尘、含碳铅锌渣、脱铝后高炉瓦斯泥、锌浸出大窑渣或无烟煤中的一种。
采用固体还原剂时，采用以氧化性气体载入的方式，喷吹加入反应熔渣内部，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；所述的喷吹方式采用耐火喷枪插入反应熔渣内部喷入，采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种。
所述的气体还原剂为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气、天然气或装置产生的回收尾气中的一种或几种，气体还原剂的温度为0～1200℃，气体还原剂的吹入方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入；所述的气体还原剂的喷吹时间与流量依熔渣质量、温度及需要还原的程度而定。
所述的控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中，向反应熔渣中加入燃料和熔融钢渣时，燃料和熔融钢渣为任意比。
所述的控制反应熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的燃料的温度为0～1200℃；煤粉的加入量根据所需温度及煤粉的热值计算理论质量，加入的实际质量比理论质量多1～2wt.％。
所述的控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中，燃料采用喷吹的方式加入反应熔渣，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部喷入燃料；向反应熔渣中加入燃料的同时需要通入氧化性气体，燃料和氧化性气体从喷枪枪口喷入反应熔渣内部，采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种。
所述的控制反应熔渣温度在设定温度范围的方法中，燃料为煤粉。
所述的控制反应熔渣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、白云石或石灰石的一种或几种；
所述的控制反应熔渣温度在设定温度范围的方法中，向反应熔渣中加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种时，含铁物料和高炉熔渣为任意比。
所述的控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法中，所述的加入含铁物料和/或高炉熔渣，目的在于：
一、避免温度过高，保护熔炼反应设备，抑制高炉熔渣中生铁、熔融钢渣中粒铁及被还原金属铁的氧化，提高金属铁的回收率；
二、规模处理含铁物料，提高金属铁的生产率。
所述的方法中，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；
所述的方法中，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；
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。
所述的控制充分混合的方法中，混合方式为搅拌时，喷入的中性气体为惰性气体或N2中的一种或两种；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插入反应熔渣内部吹入，起到增强搅拌的作用。
当中性气体为混合气体时，混合比例为任意比。
所述的步骤1中，反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为25～35％。
喷吹富氧空气的作用为：加入的C反应，生成CO，未充分燃烧的CO与富氧空气作用，进行二次燃烧，提高反应熔渣温度，使反应熔渣进行充分熔融还原反应；
二次燃烧后，剩余的CO逸出后，进行收集，回收利用，利用方法为：
1.返回作为还原剂；2.返回作为热源；3.返回发电使用；4.返回烧结矿做燃料。
所述步骤2中，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或有机酸浸中的一种；所述的无机酸选用硫酸、盐酸或磷酸的一种或几种；有机酸选用草酸、乙酸或柠檬酸中的一种或几种。
所述步骤1与2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或几种；所述氧化性气体的预热温度因气体不同而异；所述的氧化性气体插入熔渣内部吹入；
所述步骤1与2中，所述的燃料是煤粉，燃料的预热温度为0～1200℃。煤粉的加入量根据所需温度及煤粉的热值计算理论质量，加入的实际质量比理论质量多1～2wt.％；加入燃料的同时，通入氧化性气体，燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入熔渣内部；
本发明的熔渣冶金熔融还原生产的方法，所述的方法一对应的Fe的回收率为92～96％；方法二中，采用方法I或方法II对还原后的熔渣进行处理时，对应的Fe的回收率均为85～90％；方法三，采用方法A、方法B、方法C、方法D或方法E进行炉外熔渣处理时，对应的Fe的回收率均为90～95％；方法三，采用方法F进行炉外熔渣处理时，对应的Fe的回收率为96～98％。
所述的步骤2中，所述的冷却为自然冷却或旋转冷却。
所述的步骤2中，所述的沉降为自然沉降、旋转沉降或电磁沉降中的一种。
所述的步骤2，旋转冷却、旋转沉降的具体操作为：装有熔渣的保温装置或反应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。旋转冷却与沉降的作用为促进金属铁沉降与分离，缩短操作时间，提高回收率，降低成本。
本发明的一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，与现有技术相比，本发明的特点及有益效果是：
(1)本发明充分利用了热态高炉熔渣或热态钢渣高化学活性、含有大量热态冶金熔剂及大量物理热资源，高效节约能源；加入还原剂、含铁物料，加热至熔融状态，喷吹气体及搅拌，实现渣浴熔融还原，反应得到的熔渣经处理，使夹杂生铁与继续被还原的金属铁聚集、长大与沉降，磷组分富集于富磷相，通过分离，获得金属铁或钢、富磷相，还原后的熔渣中铁氧化物、自由氧化钙与氧化镁消失，熔渣实现调质处理；熔融还原处理大宗固态含铁物料，实现了大宗固态含铁物料的熔融还原炼铁，渣-金分离，得到铁水与还原后的熔渣；还原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，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，一种新的熔融还原炼铁工艺，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、燃料与还原剂喷入熔渣内部，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，提高了还原反应速度，促进金属铁聚集、长大与沉降，提高回收率，缩短沉降时间；
(4)喷吹还原性气体或还原剂，还原反应速度加快，金属铁回收率提高；
(5)处理热态含铁物料，充分利用热资源，提高了反应速度，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；
(6)熔渣表面喷吹富氧空气，未充分燃烧从熔渣中逸出的CO与富氧空气作用，进行二次燃烧，二次燃烧率提高，有效降低燃料消，反应混合熔渣温度升高，使反应混合熔渣进行充分熔融还原反应，降低生产成本；
(7)实现未反应CO回收利用，有效节约能源；
(8)经熔渣处理，熔融钢渣中夹杂的生铁及继续被还原的金属铁开始聚集、长大，当接近一定尺寸后，开始沉降，大部分沉降到熔渣底部，形成整块铁锭；自然冷却过程中，熔渣中铁组分富集于金属铁，磷组分迁移、富集于富磷相，并实现聚集、长大，混合熔渣中硅与钙组分继续迁移、富集于富硅钙相，并实现长大；混合熔渣中磷组分迁移、富集于Ca2SiO4-Ca3(PO4)2相，分布于富硅钙相与其它矿物相的两相之间的相界面，利于选矿分离。装有混合熔渣的保温装置置于旋转平台上旋转，加速金属铁、富磷相的聚集、长大与沉降，缩短沉降时间，改善沉降效果，提高生产效率；
(9)采用人工分拣、磁选结合的方法，分离沉降在底部的金属铁、富磷相，实现熔渣中铁组分、硅钙组分、磷组分的高效回收；由于金属铁、富磷相沉降在底部，因此，需分选炉渣量小，磨矿、磁选成本低；由于后续的分离过程采用物理选矿(磁选)，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，使得整个混合熔渣工艺具有流程短、操作简单、铁、硅、磷、钙回收率高、无废水产生，具有高效、清洁、环保的特点；
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；
(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；
(11)该方法可以连续或间断进行，满足了工业生产的实际需要；
(12)本发明不仅实现了混合熔渣中铁、硅、钙、磷组分的高效回收，而且实现了利用熔融还原大规模处理固态含铁物料，生产铁水、富硅钙相与富磷相，是一种新的熔融还原炼铁工艺。
(13)本发明实现了利用熔融还原大规模处理固态含铁物料，是一种新熔融还原炼铁工艺；
(14)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氧化反应释放的化学热与熔渣物理热的高效利用；
(15)整个过程无需热补偿或需少量热补偿，可操作性强，生产成本低；整个过程无固体废弃物产生，反应条件温和，实现了节能减排，是一种绿色冶金工艺。
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
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将由出渣口获得熔融态高炉熔渣加入预热温度为1300℃的保温渣罐中，加入从冶炼炉直接获得的铜冶炼熔渣，同时，采用耐火喷枪，以底吹方式用预热温度为200℃的空气，喷入预热温度为1200℃的煤粉，保持至熔融状态，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1300～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：混合后的熔渣温度为1550℃，在设定范围内；
对应(b)：混合后，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为0.4时，向反应熔渣中加入白云石粉、赤泥和生石灰粉，三者对应的质量比为1∶1∶1，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为1.2；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式为在装置上加入搅拌桨，进行机械搅拌，搅拌速率为100r/min，使反应熔渣充分混合；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪以顶吹方式进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为25％。
步骤2，分离再利用：
采用方法一，进行如下步骤：
(1)冷却：将还原后的熔渣，旋转冷却至室温，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)分离：人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中含金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁；金属铁的回收率为96％；
(3)分离出金属铁后，得到尾矿；
(4)尾矿的回收利用：采用选矿-湿法冶金联合法将尾矿中含磷组分分离出来，富磷相中P2O5含量为21％，采用重选粗选后，在采用2wt％柠檬酸，其中，重选富磷相和柠檬酸的固液比为1∶2(g∶L)，将P2O5分离出来，回收率为58％。
实施例2
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将转炉炼钢熔融钢渣加入熔炼反应渣罐中，得到反应熔渣，加入常温金属化率为70％的普通铁精矿金属化球团，热态普通铁精矿烧结矿、热态普通铁精矿预还原球团，同时，采用耐火喷枪吹入预热温度为1000℃的空气，喷入煤粉与焦粉，加热至熔融状态，煤粉与焦粉的预热温度为800℃，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：混合后的熔渣温度为1710℃，采用耐火喷枪插入熔渣内部，以侧吹方式喷吹粉状物料高炉烟尘和电炉烟尘，高炉烟尘和电炉烟尘的粒度均为150μm；载入气体为空气；
对应(b)：混合后，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为2.6时，向反应熔渣中加入硅石，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为2.0；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式N2搅拌，N2的预热温度为30℃，喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg)，喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部以顶吹方式吹入；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪以顶吹方式进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为25％。
锌组分与铅组分挥发进入烟尘没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，分离再利用：
采用方法三，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，旋转沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)铁水，送往转炉炼钢；
其中，熔渣进行炉外熔渣处理，采用方法A：熔渣空冷或水淬
熔渣直接水淬，用作水泥熟料。
实施例3
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将熔融高炉渣加入熔炼反应渣罐中，得到反应熔渣，加入从冶炼炉直接获得的镍铁熔渣，采用耐火喷枪，以顶吹方式吹入高炉煤气，并保持熔融状态，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：混合后的熔渣温度为1620℃，在设定范围内；
对应(b)：混合后，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为0.8，在设定范围内；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式电磁搅拌，使反应熔渣充分混合；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪以顶吹方式进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为25％。
步骤2，分离再利用：
采用方法三，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，旋转沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)铁水，送往转炉炼钢；
其中，熔渣进行炉外熔渣处理，采用方法B：熔渣氧化后空冷或水淬
(1)还原后的熔渣倒入交流电弧炉中，向还原后的熔渣中吹入预热的氧气，氧气的预热温度为1100℃，喷吹结束后，熔渣内Fe2O3为3.56wt％≥2wt％，停止喷吹，获得氧化后的熔渣；
喷吹结束后，熔渣温度为1420℃，通过交流电弧炉自身加热后，渣罐内熔渣温度为1450℃，满足熔渣温度≥1450℃要求；
(2)氧化后的熔渣直接水淬，用作水泥熟料。
实施例4
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将从钢渣出渣口获得的转炉炼钢熔融钢渣加入鼓风炉中，得到反应熔渣，加入常温FeO的含量为60％的普通铁精矿含碳预还原球团，同时，采用耐火喷枪，以底吹方式吹入预热温度为200℃的空气，喷入焦粉和锌浸出大窑渣，两者质量比为1∶1，保持熔融状态，将实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：反应熔渣的温度为1690℃，超出设定温度范围，向装置中加入从冶炼炉直接获得的镍冶炼渣和锌浸出大窑渣，两者质量比为1∶1，测定反应混合熔渣的温度为1650℃，在设定范围内；
对应(b)：混合后，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为0.9，在设定范围内；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式Ar搅拌与电磁搅拌相结合；Ar预热温度为300℃，喷吹时间与流量关系为80L/(min·kg)，喷吹方式为插入反应熔渣内部以底吹方式吹入。
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为35％。
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，分离再利用：
采用方法三，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，电磁沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)铁水，送往转炉炼钢；其中，Fe的回收率为95％；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法C：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料
(1)熔渣倒入可倾倒的保温渣罐中，加入还原后的熔渣温度为1440℃，加入电炉熔融还原钢渣、石灰、粉煤灰，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800℃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；
熔渣混合物料温度为1430℃，喷入预热燃料-煤粉，燃烧放热，补充热量，调控后温度为1470℃，满足熔渣混合物料温度≥1450℃；
(3)氧化后的熔渣混合物料，水淬，制得高附加值的水泥熟料。
实施例5
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将电炉炼钢常温钢渣和转炉炼钢常温钢渣加入感应炉中，加热至熔融状态，得到反应熔渣，保持熔融状态采用耐火喷枪以顶吹方式吹入预热温度为300℃的氧气-氮气混合气，氧气-氮气的混合体积比为2∶1，喷入无烟煤和脱铝后高炉瓦斯泥，两者质量比为1∶1，，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：反应熔渣的温度为1680℃，超出设定温度范围，向装置中加入常温普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿和喷入含高铁铝土矿物料，三种物料的质量比为1∶3∶2，反应混合熔渣的温度为1600℃，在设定范围内；
对应(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为2.1，向反应熔渣中加入酸性含铁物料，酸性含铁物料CaO/SiO2≤1为酸性烧结矿，使反应熔渣满足参数(b)；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式机械搅拌，装置加入搅拌桨，搅拌速率为300r/min，使反应混合熔渣充分的混合；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪以顶吹方式进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为30％。
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，分离再利用：
采用方法三，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，自然沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)铁水，送往转炉炼钢；其中，Fe的回收率为95％
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法D：熔渣浇筑，作为矿渣棉；
实施例6
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将转炉炼钢熔融钢渣加入反射炉中，形成反应熔渣，加入从冶炼炉直接获得的锌浸出大窑渣、铜冶炼渣，采用耐火喷枪以顶吹方式吹入预热温度为600℃的富氧空气，喷入含碳铅锌渣和含碳高炉粉尘，两者质量比为1∶1，保持熔融状态，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：反应熔渣的温度为1300℃，低于设定温度，向装置中，加入燃料，燃料的温度为300℃，煤粉的加入量根据所需温度及煤粉的热值计算理论质量，加入的实际质量比理论质量多2wt.％；同时，用耐火喷枪插入反应熔渣内部，通入氧气-氩气混合气，氧气与氩气的混合体积比为5∶1，氧气-氩气混合气的预热温度为1100℃；喷吹完成后，测定反应混合熔渣的温度为1580℃，在设定范围内；
对应(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为0.4，向反应熔渣中加入碱性含铁物料，碱性含铁物料为CaO/SiO2≥1的热态碱性预还原球团，使反应熔渣满足参数(b)；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式机械搅拌，搅拌速率为100r/min，使反应熔渣充分混合；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为30％。
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，分离再利用：
采用方法三，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，自然沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)铁水，送往转炉炼钢；其中，Fe的回收率为90％；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法E：部分或全部熔渣返回到反应混合熔渣
全部熔渣返回到步骤1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。
实施例7
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将电炉炼钢常温钢渣加入矿热炉中，加热至熔融状态，采用耐火喷枪以侧吹方式吹入预热温度为200℃的氧气，喷入粒度为150μm的普通铁精矿，并加入热态普通铁精矿直接还原铁和热态钒钛磁铁精矿金属化球团，三种物料的质量比为1∶1∶0.1，采用耐火喷枪插入反应熔渣内部，吹入预热温度为600℃的煤粉，载入气为空气，空气预热温度为800℃，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：反应混合熔渣温度为1310℃，矿热炉自身加热，温度至1450℃，在设定范围内；
对应(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为1.2，反应熔渣满足参数(b)；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式为N2搅拌与机械搅拌相结合；N2的预热温度为300℃，喷吹时间与流量的关系为1L/(min·kg)，喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入；机械搅拌的搅拌速率为100r/min；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪以顶吹方式进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为30％。
步骤2，分离再利用：
采用方法三，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，自然沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)铁水，送往转炉炼钢；其中，Fe的回收率为90％；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法F：熔渣冷却分离
熔渣倒入保温渣罐中，熔渣温度为1530℃。
分离回收采用步骤2的方法一，进行处理。
(1)冷却：将熔渣，旋转冷却至室温，获得缓冷渣，金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨；
(2)分离：人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中含金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁，金属铁的回收率为97％；
(3)分离出金属铁后，熔渣实现调质处理，得到尾矿，尾矿中TFe含量0.532％；
(4)尾矿的回收利用代替碎石作骨料；
(5)尾矿中，富磷相采用选矿法将含磷组分分离出来；磷组分的回收率为59％。
实施例8
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将常温钢渣加入交流电弧炉中，加入从冶炼炉直接获得的铅冶炼渣和白云鄂博铁矿铁精矿含碳预还原球团，将反应熔渣，通过交流电弧炉自身加热至熔融状态；同时，采用耐火喷枪以底吹方式吹入预热温度为400℃的空气，喷入煤粉，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：反应熔渣的温度为1320℃，低于设定温度，通过交流电弧炉自身加热，使反应熔渣的温度为1480℃，在设定范围内；
对应(b)：反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为1.0，满足参数(b)；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式电磁搅拌，使反应熔渣充分混合；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为25％。
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，分离再利用：
采用方法三，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，自然沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)铁水，送往转炉炼钢；
其中，熔渣进行炉外熔渣处理，采用方法G：熔渣再熔融还原
熔渣倒入保温地坑中，作为反应熔渣，实时监测保温装置内的反应熔渣，通过调控同时保证(a)、(b)和(c)三个参数，得到二次还原后的熔渣；
(a)熔渣的温度在1350～1650℃；(b)熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：熔渣的温度为1500℃，在设定范围内；
对应(b)：碱度CaO/SiO2比值＝1.0，在设定范围内；
对应(c)：对熔渣进行机械搅拌，搅拌速率为100r/min，使熔渣充分混合；
分离回收采用步骤2的方法三中的方法D，进行处理。
方法D：熔渣浇筑作为微晶玻璃；
实施例9
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将转炉炼钢获得的熔融钢渣加入熔炼反应渣罐中，形成反应熔渣，加入从冶炼炉直接获得的铅锌冶炼熔渣，保持熔融状态，采用耐火喷枪，以顶吹方式吹入高炉煤气，高炉煤气预热温度为800℃，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：混合后的熔渣温度为1660℃，高于设定范围，加入从冶炼炉直接获得热态金属化率为70％的普通铁精矿金属化球团、热态FeO的含量为60％的普通铁精矿含碳预还原球团和常温普通铁精矿烧结矿，调整后，温度为1420℃；
对应(b)：混合后，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为0.8，在设定范围内；
对应(c)：对反应熔渣进行自然混合，使反应熔渣充分混合；
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为25％。
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，分离再利用：
采用方法二，进行如下步骤：
方法I：熔渣氧化后空冷或水淬
(1)向还原后的熔渣中吹入预热温度为1000℃的氧气，氧化铁含量为4.16wt.％≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣；
其中，整个过程中，熔渣温度为1460℃，满足要求；
(2)氧化后的熔渣直接水淬，用作水泥生产中的添加剂；
(3)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢，Fe的回收率为90％。
实施例10
一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将从出渣口获得的高炉熔渣加入鼓风炉中，形成反应熔渣，加入常温含钒钛钢渣、普通钢渣与热态普通铁精矿烧结球团，加热至熔融状态，同时，采用耐火喷枪，以侧吹方式吹入预热温度为200℃的空气，喷入焦粉，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在1350～1650℃；(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；(c)反应熔渣实现充分搅拌；调控方法为：
对应(a)：反应熔渣的温度为1340℃，低于设定温度范围，采用耐火喷枪向反应熔渣内部，吹入预热温度为600℃的煤粉，载入气为氧气，测定反应混合熔渣的温度为1450℃，在设定范围内；
对应(b)：混合后，反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值为0.9，在设定范围内；
对应(c)：对反应熔渣进行搅拌，搅拌方式Ar搅拌与电磁搅拌相结合；Ar预热温度为300℃，喷吹时间与流量的关系为80L/(min·kg)，喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部吹入。
反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为35％。
步骤2，分离再利用：
采用方法二，进行如下步骤：
方法II：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料
(1)向还原后的熔渣中加入熔融转炉钢渣、电炉熔融氧化钢渣、碱性铁贫矿、铝土矿、高炉熔渣，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600℃的空气，熔渣混合物料氧化铁含量为3.24wt％≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后的熔渣混合物料；
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：
熔渣混合物料温度为1410℃，喷入预热燃料-煤粉，燃烧放热，补充热量，调控后温度为1460℃，满足温度≥1450℃；
(3)氧化后的熔渣混合物料，进行空冷，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，Fe的回收率为85％。

Claims (10)

1.一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤1，熔渣冶金熔融还原：
将高炉熔渣或熔融钢渣加入保温装置或熔渣可流出的熔炼反应装置中，得到反应熔渣，向反应熔渣中加入还原剂和含铁物料，熔渣保持熔融状态，进行熔融还原，实时监测反应熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数，获得还原后的熔渣；
(a)反应熔渣的温度在设定范围内；
(b)反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.6～2.0；
(c)反应熔渣实现充分混合；
调控方法为：
对应(a)：
设定温度范围为1300～1650℃；
当反应装置采用保温装置时，反应熔渣的温度范围设定为1300～1650℃；
当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，反应熔渣的温度范围设定为1350～1650℃；
控制反应熔渣的温度在设定温度范围的方法为：
当反应熔渣的温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，或向反应熔渣中加入燃料和/或熔融钢渣，使反应熔渣的温度达到设定温度范围内；
当反应熔渣的温度＞设定温度范围上限时，向反应熔渣中加入冶金熔剂、含铁物料或高炉熔渣中的一种或几种，进行降温，使反应熔渣的温度达到设定温度范围内；
对应(b)：
当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＜0.6时，向反应熔渣中加入碱性物料或碱性含铁物料中的一种或几种，使反应熔渣满足参数(b)；
当反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值＞2.0时，向反应熔渣中加入酸性物料或酸性含铁物料中的一种或几种，使反应熔渣满足参数(b)；
对应(c)：
反应熔渣实现充分混合的混合方式为自然混合或搅拌中的一种，所述的搅拌，搅拌方式为以下方式中的一种：中性气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌、中性气体搅拌与电磁搅拌相结合或中性气体搅拌与机械搅拌相结合；
步骤2，分离再利用：
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，进行如下步骤：
(1)冷却：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)分离：人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中含金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余金属铁；
(3)分离出金属铁后，得到尾矿；
(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；
方法二：当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，进行如下步骤：
方法I：熔渣氧化后空冷或水淬
(1)向还原后的熔渣中吹入预热的氧化性气体，当氧化铁含量≥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II：熔渣处理生产高附加值的水泥熟料
(1)向还原后的熔渣中加入熔融转炉钢渣、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；
(4)熔炼反应装置下部铁水送往转炉炼钢；
方法三：当反应装置采用熔渣可流出的熔炼反应装置时，进行如下步骤：
(1)还原后的熔渣，冷却沉降，渣-金分离，获得铁水与熔渣；
(2)熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)铁水，送往转炉炼钢；
其中，
熔渣进行炉外熔渣处理，采用方法A、方法B、方法C、方法D、方法E、方法F或方法G中的一种：
方法A：熔渣空冷或水淬
熔渣直接空冷或水淬，用作矿渣水泥、水泥调整剂、水泥生产中的添加剂或水泥熟料；
方法B：熔渣氧化后空冷或水淬
(1)还原后的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)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，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；
方法D：熔渣浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；
方法E：部分或全部熔渣返回到反应混合熔渣
部分或全部熔渣返回到步骤1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；
方法F：熔渣冷却分离
熔渣倒入保温装置中，采用方法一进行分离；
方法G：熔渣再熔融还原
熔渣倒入保温装置中，作为反应熔渣，实时监测保温装置内的反应熔渣，通过调控同时保证上述的(a)、(b)和(c)三个参数，调控方法同上述步骤1中的调控方法；
分离回收采用步骤2的方法一或方法三中的方法A、方法D或方法E中的一种，进行处理。
2.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的高炉熔渣为常温固态高炉渣，或由出渣口获得的熔融态高炉熔渣；所述的熔融钢渣为常温固态钢渣，或由出渣口获得的熔融态钢渣；所述的熔融钢渣为转炉炼钢钢渣或电炉炼钢钢渣中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的保温装置为可倾倒的保温装置或不可倾倒的保温装置；可倾倒的保温装置为保温渣罐，其升高温度方法为加入燃料；不可倾倒的保温装置为保温地坑，其升高温度方法为加入燃料；
所述的保温渣罐和保温地坑，使用前需预热，预热温度为100～1200℃；
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转炉、感应炉或可倾倒的熔炼反应渣罐中的一种；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、矿热炉、鼓风炉或反射炉中的一种。
4.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，所述的含铁物料为常温或从冶炼炉直接获得具有出炉温度的普通铁精矿、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、普通铁精矿直接还原铁、普通铁精矿含碳预还原球团、普通钢渣、铁水预脱硫渣、高炉瓦斯灰、高炉烟尘、转炉烟尘、电炉烟尘、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、铜冶炼渣、硫酸烧渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、含高铁铝土矿物料、含钒钛物料、含铌稀土物料、镍冶炼渣或铅冶炼渣中的一种或几种；所述的出炉温度为600～1550℃；
所述的普通铁精矿金属化球团的中金属化率≥70％，普通铁精矿含碳预还原球团的中FeO的含量≥60％；
所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，所述的含铁物料是粉状物料或球状物料，其中，粉状物料的粒度≤150μm；粉状物料以喷吹的方式加入反应混合熔渣，载入气体为空气、氮气、氩气、氮气-氧气混合气、氮气-氩气混合气、富氧空气、氩气-氧气混合气、空气-氩气混合气或空气-氮气混合气；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；
所述的含钒钛物料为常温或从冶炼炉直接获得具有温度的含钛高炉渣、含钒钛钢渣、提钒尾渣、选钛尾矿、低品位钒钛磁铁矿、钒钛磁铁精矿、钒钛磁铁精矿金属化球团、钒钛磁铁精矿含碳预还原球团、直接还原钛、钒钛磁铁精矿烧结矿、钒钛磁铁精矿球团矿中的一种或几种；
所述的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。
5.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的还原剂为固体还原剂或气体还原剂；
所述的固体还原剂是煤粉、焦粉、烟煤、含碳高炉粉尘、含碳铅锌渣、脱铝后高炉瓦斯泥、锌浸出大窑渣或无烟煤中的一种；
采用固体还原剂时，采用以氧化性气体载入的方式，喷吹加入反应熔渣内部，所述的喷吹方式采用耐火喷枪插入反应熔渣内部喷入，采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种；
所述的气体还原剂为高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气、天然气或装置产生的回收尾气中的一种或几种，气体还原剂的温度为0～1200℃，气体还原剂的吹入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。
6.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的燃料为煤粉，煤粉的温度为0～1200℃；煤粉的加入量根据所需温度及煤粉的热值计算理论质量，加入的实际质量比理论质量多1～2wt.％；
所述的控制反应熔渣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、白云石或石灰石的一种或几种；
燃料采用喷吹的方式加入反应熔渣，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部喷入燃料；向反应熔渣中加入燃料的同时需要通入氧化性气体，燃料和氧化性气体从喷枪枪口喷入反应熔渣内部。
7.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的方法中，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；
所述的方法中，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。
8.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的控制充分混合的方法中，采用搅拌方法加入的中性气体为惰性气体或N2中的一种或两种；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插入反应熔渣内部吹入，采用侧吹、顶吹或底吹中的一种或几种；
所述的步骤1中，反应熔渣熔融还原过程中，对反应熔渣表面持续喷吹富氧空气；其中，采用耐火喷枪进行喷吹，富氧空气的氧气体积含量为25～35％；
所述步骤1与2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或几种；所述氧化性气体的预热温度因气体不同而异；所述的氧化性气体插入熔渣内部吹入。
9.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的冷却为自然冷却或旋转冷却；所述的步骤2中，所述的沉降为自然沉降、旋转沉降或电磁沉降中的一种。
10.如权利要求1所述的熔渣冶金熔融还原生产的方法，其特征在于，所述的方法一对应的Fe的回收率为92～96％；方法二中，采用方法I或方法II对还原后的熔渣进行处理时，对应的Fe的回收率均为85～90％；方法三，采用方法A、方法B、方法C、方法D或方法E进行炉外熔渣处理时，对应的Fe的回收率均为90～95％；方法三，采用方法F进行炉外熔渣处理时，对应的Fe的回收率为96～98％。
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