CN106755657A - 一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法 - Google Patents

一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法 Download PDF

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Abstract

一种含钛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。方法：1)将熔融态含钒熔渣和熔融态钢渣，加入保温装置或渣液可流出的熔炼反应装置，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(a)反应混合熔渣的温度在设定范围内；(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％时，停止步骤1操作，获得还原氧化后的熔渣；2)分离回收。本发明方法金属铁的回收率92～96％，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。

Description

一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法
技术领域
本发明属于非高炉炼铁与资源综合利用领域，具体涉及一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法。
背景技术
含钛高炉渣产生于钒钛磁铁矿的高炉炼铁过程，其TiO2含量为4～30％，含钒生铁含量为4～8％，五氧化二钒含量为0.1～0.5％，并含有铬、镓、钪等有价元素，含钛高炉渣是一种重要的二次资源；由高炉放出的含钛高炉熔渣温度高于等于1300℃，每年排放大量的物理热，因此，含钛高炉熔渣也是重要的物理热资源。
含钛高炉渣和含钒钛钢渣同属人造矿，含钛、钒、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。我国每年排放2000万吨以上含钛高炉渣，堆积已超过上亿吨含钛高炉渣，相当于堆积1500万吨以上的TiO2，含钒生铁1500万吨以上，五氧化二钒30万吨以上，总价值上万亿。同时，每年排放700万吨以上含钒钢渣，堆积已超过2000万吨以上，相当于堆积60万吨以上的TiO2，金属铁400万吨以上，五氧化二钒60万吨以上，五氧化二磷15万吨以上，自由氧化钙200万吨以上，总价值上千亿。大量含钛渣(含钛高炉渣与含钒钛钢渣)大量堆积，既浪费资源，又污染环境。
目前，含钛钢渣主要采用水淬工艺、钢渣“闷罐”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。同时，渣中游离CaO和MgO降低了钢渣体积的稳定，较高含量的铁氧化物增加了磨矿的难度，限制了钢渣的应用。含钒钛钢渣中钒组分的综合利用，还处在研究阶段，尚未有关于对于钛的回收利用。因此，含钒钛钢渣大量堆积，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。液态熔融高炉熔渣与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。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。高炉熔渣和熔融钢渣不是废弃物，而是冶金中间产品。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种混合熔渣冶金熔融还原回收的方法；该方法利用熔渣中熔融熔剂的高温反应，利用了熔渣的高温和高化学活性，研发出了一种新的冶金熔融还原工艺。通过含钛高炉熔渣和熔融含钒钢渣的混合，热态熔剂熔融反应，喷吹还原性物质及搅拌，渣浴还原，实现了含钛混合熔渣冶金，熔融还原炼铁，使混合熔渣中的铁与钒以含钒铁水、含钒生铁、含钒钢形式回收，钛组分迁移、富集于富钛相，钒组分迁移、富集于富钒相，实现长大与沉降，实现了富钛相、富钒相与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。
该方法以含钛混合熔渣作为熔渣体系，通过渣浴，实现熔渣冶金熔融还原，是一种由含钛混合熔渣熔融还原回收含钒生铁或钢、富钛相、富钒相、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。
本发明的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原：
将熔融态含钛熔渣和熔融态钢渣，加入保温装置或渣液可流出的熔炼反应装置，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)、(b)和(c)：
(a)反应混合熔渣的温度在设定范围内；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
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1300～1600℃；
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1350～1650℃；
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和/或熔融钢渣，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冶金熔剂、含铁物料和/或含钛物料，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)：
对反应混合熔渣进行搅拌，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；
对应(c)：
当FeO的质量浓度＞1.0％时，向反应混合熔渣中，通入还原性气体或加入还原剂，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：
一.当装置采用保温装置时，采用方法A、方法B或方法C：
当装置采用不可倾倒的保温装置或可倾倒的保温装置时，采用方法A：
(1)将还原氧化后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；其中，含钒金属铁沉降到缓冷渣的底部，形成铁坨，含钒铁坨上部为含钒金属铁层，含钒金属铁层上部为剩余缓冷渣，缓冷渣中主要为富钛相、富钒相、硅酸盐相；
(2)人工取出含钒铁坨；将含钒金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁；
(3)对剩余缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得富钛精矿、富钒精矿和尾矿；
(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；
仅当装置采用可倾倒的保温装置时，采用方法B或方法C：
方法B：
(1)将还原氧化后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，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)将下部的还原氧化后的熔渣，仍在可倾倒的保温装置中，按照方法A的还原氧化后的熔渣进行处理；
方法C：
(1)将还原氧化后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)当熔渣中TiO2的质量分数≤10％时，直接将熔渣倒出后，空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；
(3)将含钒铁水送往转炉提钒炼钢；
方法二，当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或方法E：
方法D：
(1)将还原氧化后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，将中部和上部的还原氧化后的熔渣空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；
(2)将下部的还原氧化后的熔渣，倒入保温装置中，按照方法A的还原氧化后的熔渣进行处理；
方法E：
(1)将还原氧化后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)将熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)将含钒铁水送往转炉提钒炼钢；
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、E-6或E-7中的一种：
方法E-1，直接空冷或水淬：
当熔渣中TiO2的质量分数≤10％时，直接将熔渣空冷或水淬，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-2，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，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；控制在整个过程中，熔渣温度≥1450℃，控制方法为：
当温度低于＜1450℃，喷入燃料或通过装置自身加热，使装置内沉降渣温度≥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，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，与熔融转炉含钛钢渣、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)向混合熔渣中吹入氧化性气体，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，氧化性气体的温度为0～1200℃；在整个过程中，控制混合熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：
当温度低于＜1450℃，喷入燃料或通过装置自身加热，使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，作为热态冶金溶剂：
将熔渣，加入步骤1中的混合熔渣中，作为热态冶金溶剂，调整混合熔渣成分，控制混合熔渣温度和粘度；
方法E-6，再次熔融还原氧化：
方法E-7，将熔渣，倒入保温装置，分离回收采用方法A：
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；
(3)熔炼反应装置下部含钒铁水送往转炉提钒炼钢。
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钒钢渣、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)熔炼反应装置下部含钒铁水送往转炉提钒炼钢。
所述的含钛混合熔渣，为含钛熔渣和含钒钛钢渣的混合熔渣。
所述的熔融态含钛熔渣由出渣口获得，或将含钛熔渣加热至熔融状态。
所述的含钛熔渣为含钛高炉熔渣或电炉钛渣中的一种或几种。
所述的含钛高炉熔渣，含有TiO2的质量分数为4～30％；
所述的钢渣为含钒钛钢渣或不含钒钛的普通钢渣中的一种或两种。
所述的熔融态含钒钛钢渣由出渣口获得，或将含钒钛钢渣加热至熔融状态。
所述的含钒钛钢渣为转炉炼钢钢渣或电炉炼钢钢渣中的一种或几种。
所述的含钒钛钢渣，含有TiO2的质量分数为0.3～6％，含有V2O5的质量分数为0.1～5％。
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300～1200℃。
所述的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。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，向混合熔渣中加入燃料和熔融钢渣时，燃料和熔融钢渣为任意比。
所述的控制反应混合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.％。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，向反应混合熔渣中加入燃料的同时需要通入氧化性气体，燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入混合熔渣，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部；所述的氧化性气体是空气、氧气、富氧空气、氮气-氧气混合气、氮气-空气混合气、氧气-氩气混合气或空气-氩气混合气中的一种；所述的氧化性气体采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，燃料为煤粉。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的含铁物料是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、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣、铅冶炼渣、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％。
所述的控制反应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。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的含钒钛物料为常温或从冶炼炉直接获得具有出炉温度含钛高炉渣、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、钒钛磁铁矿直接还原铁，钒钛磁铁精矿金属化球团、钒钛磁铁精矿含碳预还原球团、钒钛磁铁精矿烧结矿、钒钛磁铁精矿球团矿、钛精矿中的一种或几种。所述的出炉温度为600～1550℃
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的含氟物料是萤石和/或CaF2。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的含铁物料、含钒钛物料和含氟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、氧气-氩气混合气、氮气-氩气混合气、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。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，向反应混合熔渣中加入含铁物料和含钛物料时，含铁物料和含钛熔渣为任意比。
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的加入含铁物料和/或含钒熔渣，目的在于：
一、避免温度过高，保护熔炼反应装置，抑制含钛高炉熔渣中含钒生铁、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。
所述的控制充分搅拌的方法中，中性气体为惰性气体或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。
所述的惰性气体为氩气。
当中性气体为混合气体时，混合比例为任意比。
所述的还原剂为固体还原剂或气体还原剂。
所述的固体还原剂为煤粉、焦粉、烟煤或无烟煤中的一种。
当采用固体还原剂时，采用以氧化性气体载入的方式，喷吹加入反应混合熔渣内部；载入气体为空气、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，还原性气体的温度为0～1200℃，喷吹时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)，还原性气体的通入方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入；所述的还原性气体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。
当还原性气体为混合气体时，混合比例为任意比。
所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，反应混合熔渣熔融还原氧化过程中，对反应混合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％；富氧空气的温度为0～1200℃，喷吹时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)；
喷吹富氧空气的作用为：未充分燃烧的C与CO与富氧空气作用，进行二次燃烧，提高反应混合熔渣温度，使反应混合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。
所述的步骤2，冷却方式为自然冷却或旋转冷却。
所述的步骤2，沉降方式为自然沉降、旋转沉降或电磁沉降。
所述的步骤2，冷却与沉降过程中，钛组分迁移、富集于富钛相，钒组分富集于富钒相，实现长大与沉降。
所述的步骤2，旋转冷却与沉降的具体操作为：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含钒金属铁、富钛相、富钒相沉降与分离，缩短操作时间，提高回收率，降低成本。
所述的步骤2，方法A(3)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，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。
所述的步骤2中，分离回收方法E中采用E-1或E-2炉外熔渣处理时，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.％；加入燃料的同时需要通入氧化性气体，燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入混合熔渣，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部；所述的燃料为煤粉；向反应混合熔渣中加入燃料的同时需要通入氧化性气体，燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入混合熔渣，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部；所述的氧化性气体是空气、氧气、富氧空气、氮气-氧气混合气、氮气-空气混合气、氧气-氩气混合气或空气-氩气混合气中的一种。
所述的回收方法中，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，插入方式为底吹、侧吹或顶吹中的一种或几种。
所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，混合熔渣中的富钛精矿，为钙钛相精矿。
本发明的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，金属铁的回收率92～96％，Ti的回收率为58～76％。
本发明的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，与现有技术相比，有益效果为：
(1)通过两种熔渣混合，热态熔剂反应，并喷吹还原性气体或还原剂，通过渣浴，提高还原反应速度，实现了熔融还原炼铁，熔渣中的铁氧化物得到充分还原为含钒金属铁，渣-金分离，得到含钒铁水与熔渣；熔渣处理，渣中剩余含钒粒铁及继续被还原的含钒金属铁聚集、长大与沉降，钛组分迁移、富集于富钛相，钒组分富集于富钒相，实现长大与沉降；
(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)加入冶金炉出炉的热态含铁物料，不仅可以有效节约能源，降低成本，而且充分利用热资源，提高热态含铁物料的处理量，提高了反应速度和生产率，降低生产成本，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，有效降低燃料消耗，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)熔渣冷却后，含钒金属铁沉降到底部，形成含钒铁坨，回收含钒金属铁，同时采用磁选分离剩余缓冷渣中含钒金属铁层，分离出剩含钒金属铁，实现了含钛高炉熔渣中含钒生铁熔融钢渣中粒铁和/或含钒粒铁及铁氧化物中铁的高效回收，金属铁回收率高；
(9)由于金属铁沉降在下部，因此，需分选炉渣量小，磨矿、磁选成本低，同时，赋存于富硅钙相界面的富磷相有助于硅钙相解离；
(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、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、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，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)自由氧化钙与自由氧化镁消失，金属铁与铁氧化物几乎消失，易于磨矿，熔渣实现调质，尾矿利用限制因素消失，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。
(12)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
实施例1
一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将由出渣口获得200kg熔融态含钛高炉熔渣和加热至熔融态300kg电炉炼钢含钒钛钢渣，配料，加入预热温度为1000℃的保温地坑中，混合形成反应混合熔渣，熔渣混合过程中，熔渣中铁氧化物发生熔融还原反应，实时监测反应混合熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数：
(a)保温装置中反应混合熔渣的温度为1300～1600℃；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
反应混合熔渣的温度为1630℃，按质量比1∶2∶2∶2∶1，向反应混合熔渣中加入白云石、提铌尾渣和从冶炼炉直接获得的熔融态的镍铁渣、金属化率≥70％的热态普通铁精矿金属化球团和FeO含量≥60％的热态普通铁精矿含碳预还原球团，使反应混合熔渣的温度降至1575℃；
对应(b)：
装置加入搅拌桨，采用机械搅拌，搅拌速率为400r/min，使反应混合熔渣充分的混合；
对应(c)：
FeO的质量浓度为1.65％，向反应混合熔渣中，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入预热温度为300℃的转炉煤气2min，喷吹时间与流量的关系为60L/(min·kg)，FeO的质量浓度为1.0％，满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，对反应混合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32％；富氧空气的温度为0℃，喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg)；
判断步骤1结束的条件为：
反应混合熔渣中，当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：
采用方法A：
(1)将还原氧化后的熔渣，旋转冷却至室温，获得缓冷渣；其中，含钒金属铁沉降到缓冷渣的底部，形成铁坨，含钒铁坨上部为含钒金属铁层，含钒金属铁层上部为剩余缓冷渣，缓冷渣中主要为富钛相、富钒相、硅酸盐相；
(2)人工取出含钒铁坨；将含钒金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁；
(3)对剩余缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得富钛精矿、富钒精矿和尾矿；
(4)尾矿的回收利用：作为水泥原料。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为93.89％，Ti的回收率75.2％。
实施例2
一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将从出渣口得到50kg熔融态含钛高炉熔渣和将从出渣口得到的300kg熔融态转炉炼钢含钛钢渣，配料，加入转炉，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)、(b)和(c)三个参数：
(a)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1350～1650℃；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
反应混合熔渣的温度为1660℃，超出设定温度范围，向装置中加入FeO的含量≥60％，金属化率≥70％的普通铁精矿金属化球团后，反应混合熔渣的温度为1590℃，在设定范围内；
对应(b)：
采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入Ar气，Ar气的预热温度为0℃，喷吹时间与流量的关系为80L/(min·kg)，使反应混合熔渣充分的混合；
对应(c)：
FeO的质量浓度为1.6％，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，喷吹预热温度为800℃，体积比为1∶1的发生炉煤气和天然气，喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg)，使反应混合熔渣中的FeO降至1.0％，使反应混合熔渣满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，对反应混合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％；富氧空气的温度为1100℃，喷吹时间与流量的关系为60L/(min·kg)；
判断步骤1结束的条件为：
反应混合熔渣中，当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：
采用方法D：
(1)将还原氧化后的熔渣的温度降温至1200℃，将中部和上部的还原氧化后的熔渣空冷，用作水泥原料；
(2)将下部的还原氧化后的熔渣，倒入保温装置中，进行如下处理：
将还原氧化后的熔渣，自然冷却至室温，获得缓冷渣；其中，含钒金属铁沉降到缓冷渣的底部，形成铁坨，铁坨上部为含钒金属铁层，含钒金属铁层上部为剩余缓冷渣；
人工取出铁坨；将含钒金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁；
对剩余缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得钛精矿、富钒精矿和尾矿；
尾矿的回收利用：作为建筑材料。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为95.32％，Ti的回收率72％。
实施例3
一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将由出渣口获得的600kg熔融态含钛高炉熔渣和加热至熔融态的30kg转炉炼钢含钛钢渣，配料，加入鼓风炉中，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)、(b)和(c)三个参数：
(a)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1350～1650℃；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
反应混合熔渣的温度为1590℃，在设定范围内；
对应(b)：
对反应混合熔渣进行电磁搅拌，使反应混合熔渣充分的混合；
对应(c)：
当FeO的质量浓度为1.75％时，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入天然气，天然气的温度为0℃，喷吹时间与流量的关系为1L/(min·kg)，使反应混合熔渣满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，对反应混合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％；富氧空气的温度为900℃，喷吹时间与流量的关系为70L/(min·kg)；
判断步骤1结束的条件为：
反应混合熔渣中，当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：
采用方法E，进行如下步骤：
(1)将还原氧化后的熔渣，自然沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)将熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)将含钒铁水送往转炉炼钢；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法E-2，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渣罐中，通过耐火喷枪向熔渣内部，吹入预热温度为800℃的氧气-氮气混合气，氧气-氮气混合气中，氧气与氮气的体积比为3∶1；氧气-氮气混合气的流量为30L/(min·kg)，此时，熔渣温度为1440℃，喷吹结束后，熔渣内Fe2O3为3.12wt％；完成喷吹，获得氧化后的熔渣；
(2)氧化后的熔渣直接空冷，用作水泥生产中的添加剂。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为97％。
实施例4
一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将加热至熔融态的500kg含钛高炉熔渣和加热至熔融态的50kg转炉炼钢钢渣，配料，加入等离子炉中，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)、(b)和(c)三个参数：
(a)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1350～1650℃；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
反应混合熔渣的温度为1250℃，低于设定温度范围，装置自身加热，使反应混合熔渣的温度为1360℃，在设定范围内；
对应(b)：
对反应混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为Ar搅拌与电磁搅拌相结合；Ar的预热温度为50℃，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混合熔渣内部吹入；
对应(c)：
FeO的质量浓度为1.73％，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入焦炉煤气，焦炉煤气的预热温度为400℃，喷吹时间与流量的关系为15L/(min·kg)，使反应混合熔渣满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，对反应混合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％；富氧空气的温度为200℃，喷吹时间与流量的关系为20L/(min·kg)；
判断步骤1结束的条件为：
反应混合熔渣中，当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：
采用方法E，进行如下步骤：
(1)将还原氧化后的熔渣，自然沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)将熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)将含钒铁水送往转炉炼钢；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法E-3，熔渣处理生产高附加值的水泥熟料
(1)熔渣倒入可倾倒的熔炼反应渣罐中，此时，熔渣温度为1450℃，加入熔融转炉钢渣、电炉熔融氧化钢渣、粉煤灰和铝土矿，充分混合，此时，物料温度为1350℃，喷入预热温度为30℃的燃料-煤粉后，温度为1450℃，获得熔渣混合物料；
(2)向熔渣混合物料中吹入预热温度为200℃氧气-氩气混合气体，氧气与氩气的混合体积比为5∶1，喷吹时间为4min，喷吹流量为60L/(min·kg)，当熔渣混合物料氧化铁含量为4wt％，完成熔渣混合物料的氧化，获得氧化后的熔渣混合物料；
(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。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为94.5％。
实施例5
一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将加热至熔融态的180kg高炉含钛熔渣和加热至熔融态的350kg转炉炼钢含钛钢渣，配料，加入熔炼反应渣罐中，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)、(b)和(c)三个参数：
(a)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1350～1650℃；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
应混合熔渣的温度为1670℃，超出设定温度范围，向装置中加入从冶炼炉直接获得的铅锌冶炼渣与铜冶炼渣，铅锌冶炼渣与铜冶炼渣的出炉温度分别为1180℃与1240℃，测定反应混合熔渣的温度为1580℃，在设定范围内；
对应(b)：
对反应混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为N2搅拌与机械搅拌相结合；N2的预热温度为100℃，喷吹时间与流量的关系为22L/(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300r/min；
对应(c)：
FeO的质量浓度为1.7％，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，喷吹预热温度为0℃的高炉煤气和焦炉煤气的混合气，喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg)，使反应混合熔渣中的FeO降至0.5％，使反应混合熔渣满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，对反应混合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％；富氧空气的温度为200℃，喷吹时间与流量的关系为30L/(min·kg)；
判断步骤1结束的条件为：
反应混合熔渣中，当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：
采用方法E，进行如下步骤：
(1)将还原氧化后的熔渣，旋转沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)将熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)将含钒铁水送往转炉炼钢；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法E-4，熔渣浇筑微晶玻璃；
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％。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为95.3％。
实施例6
一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将加热至熔融态的550kg高炉含钛熔渣和200kg加热至熔融态的转炉炼钢含钛钢渣，配料，加入熔炼反应罐中，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)、(b)和(c)三个参数：
(a)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1350～1650℃；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
反应混合熔渣温度为1280℃，低于设定温度，向装置中，加入燃料，燃料的温度为65℃，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1wt.％；同时，用耐火喷枪插入反应熔渣内部，通入氧气，氧气的预热温度为60℃；喷吹完成后，测定反应混合熔渣的温度为1550℃，在设定范围内；
对应(b)：
对反应混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为电磁搅拌；使反应混合熔渣充分混合；
对应(c)：
FeO的质量浓度为1.0％，满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，对反应混合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32％；富氧空气的温度为200℃，喷吹时间与流量的关系为90L/(min·kg)；
判断步骤1结束的条件为：
反应混合熔渣中，当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：
采用方法E，进行如下步骤：
(1)将还原氧化后的熔渣，旋转沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)将熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)将含钒铁水送往转炉炼钢；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法E-5：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，控制的温度范围为1350～1650℃。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为96.5％。
实施例7
一种含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，包括以下步骤：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将加热至熔融态的280kg高炉含钛熔渣和加热至熔融态的400kg电炉炼钢氧化钢渣，配料，加入转炉中，形成反应混合熔渣，熔渣混合过程中，熔渣中铁氧化物发生熔融还原反应，实时监测反应混合熔渣，通过调控同时保证如下(a)、(b)和(c)三个参数：
(a)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1350～1650℃；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
混合后熔渣的温度为1710℃，超出反应混合熔渣的设定温度；采用耐火喷枪以喷吹的方式，加入平均粒度为150μm的高炉瓦斯灰粉状物料，载入气体空气-氮气混合气，反应混合熔渣温度为1520℃；
对应(b)：
对反应混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为机械搅拌，搅拌速率为100r/min，使反应混合熔渣充分混合；
对应(c)：
FeO的质量浓度为2.0％，采用喷吹的方式向反应混合熔渣内部，加入煤粉，载入气体为氧气，使反应混合熔渣满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，对反应混合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％；富氧空气的温度为300℃，喷吹时间与流量的关系为30L/(min·kg)；
判断步骤1结束的条件为：
反应混合熔渣中，当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：
采用方法E，进行如下步骤：
(1)将还原氧化后的熔渣，电磁沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)将熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)将含钒铁水送往转炉炼钢；
熔渣，进行炉外熔渣处理，采用方法E-6，
熔渣倒入保温地坑中，实时监测熔渣，通过调控同时保证如下(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1300～1650℃；
(b)熔渣实现充分搅拌；
(c)熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：
熔渣的温度为1500℃，在设定范围内；
对应(b)：
对反应混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为机械搅拌，搅拌速率为100r/min，使反应混合熔渣充分混合；
对应(c)：
FeO的质量浓度为1.6，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入天然气，天然气预热温度为1000℃，喷吹时间与流量的关系为10L/(min·kg)，使反应混合熔渣满足参数(c)；
分离回收采用方法一，进行处理：
(1)冷却：将二次还原后的熔渣，自然冷却至室温，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，金属铁回收率97％；
(3)分离出金属铁后，得到尾矿；
(4)尾矿的回收利用为：采用湿法冶金法将尾矿中含磷组分分离出来，富磷相中P2O5含量为23％，采用2wt％磷酸，其中，重选富磷相和磷酸的固液比为1∶2(g：L)，将P2O5分离出来，P2O5回收率为65％。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为96％，Ti的回收率58％。
实施例8
一种混合熔渣冶金熔融还原的回收方法，按照以下步骤进行：
步骤1，混合熔渣冶金熔融还原
将加热至熔融态的400kg高炉熔渣和加热至熔融态的150kg转炉炼钢钢渣，加入等离子炉中，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(a)、(b)和(c)三个参数：
(a)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1350～1650℃；
(b)反应混合熔渣实现充分混合；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
对应(a)：反应混合熔渣的温度为1280℃，低于设定温度范围，装置自身加热，使反应混合熔渣的温度为1350℃，在设定范围内；
对应(b)：对反应混合熔渣进行搅拌，搅拌方式为N2搅拌与电磁搅拌相结合；N2的预热温度为50℃，喷吹时间与流量的关系为40L/(min·kg)，喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，以顶吹的方式吹入；
对应(c)：FeO的质量浓度为1.6％，采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部，以底吹方式吹入温度为500℃的焦炉煤气，喷吹时间与流量关系为10L/(min·kg)，反应混合熔渣满足参数(c)；
反应混合熔渣熔融还原过程中，采用耐火喷枪对反应混合熔渣表面持续喷吹温度为200℃的富氧空气；富氧空气的氧气体积含量为30％；喷吹时间与流量的关系为20L/(min·kg)；
反应混合熔渣中，当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：
采用方法F-2，
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电炉熔融还原钢渣、石灰、碱性铁贫矿、高炉熔渣，充分混合，此时，物料温度为1380℃，通过等离子炉自身加热，物料温度为1490℃，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℃氧气-氮气混合气体，氧气与氮气的混合体积比为5∶1，喷吹时间为6min，喷吹流量为40L/(min·kg)，当熔渣混合物料氧化铁含量为5.12wt％，完成熔渣混合物料的氧化，获得氧化后的熔渣混合物料；
(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。
本实施例含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，Fe的回收率为95.4％。

Claims (10)

1.一种含钛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：
将熔融态含钛熔渣和熔融态钢渣，加入保温装置或渣液可流出的熔炼反应装置，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)、(b)和(c)：
(a)反应混合熔渣的温度在设定范围内；
(b)反应混合熔渣实现充分搅拌；
(c)反应混合熔渣中，FeO的质量浓度≤1.0％；
调控方法如下：
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1300～1600℃；
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1350～1650℃；
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和/或熔融钢渣，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冶金熔剂、含铁物料和/或含钛物料，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)：
对反应混合熔渣进行搅拌，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；
对应(c)：
当FeO的质量浓度＞1.0％时，向反应混合熔渣中，通入还原性气体或加入还原剂，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：
一.当装置采用保温装置时，采用方法A、方法B或方法C：
当装置采用不可倾倒的保温装置或可倾倒的保温装置时，采用方法A：
(1)将还原氧化后的熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；其中，含钒金属铁沉降到缓冷渣的底部，形成铁坨，含钒铁坨上部为含钒金属铁层，含钒金属铁层上部为剩余缓冷渣，缓冷渣中主要为富钛相、富钒相、硅酸盐相；
(2)人工取出含钒铁坨；将含钒金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁；
(3)对剩余缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得富钛精矿、富钒精矿和尾矿；
(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；
仅当装置采用可倾倒的保温装置时，采用方法B或方法C：
方法B：
(1)将还原氧化后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，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)将下部的还原氧化后的熔渣，仍在可倾倒的保温装置中，按照方法A的还原氧化后的熔渣进行处理；
方法C：
(1)将还原氧化后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)当熔渣中TiO2的质量分数≤10％时，直接将熔渣倒出后，空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；
(3)将含钒铁水送往转炉提钒炼钢；
方法二，当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或方法E：
方法D：
(1)将还原氧化后的熔渣的温度降温至1150～1250℃，将中部和上部的还原氧化后的熔渣空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；
(2)将下部的还原氧化后的熔渣，倒入保温装置中，按照方法A的还原氧化后的熔渣进行处理；
方法E：
(1)将还原氧化后的熔渣，沉降，渣-金分离，获得含钒铁水与熔渣；
(2)将熔渣，进行炉外熔渣处理；
(3)将含钒铁水送往转炉提钒炼钢；
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、E-6或E-7中的一种：
方法E-1，直接空冷或水淬：
当熔渣中TiO2的质量分数≤10％时，直接将熔渣空冷或水淬，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-2，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，氧化性气体的预热温度为0～1200℃；控制在整个过程中，熔渣温度≥1450℃，控制方法为：
当温度低于＜1450℃，喷入燃料或通过装置自身加热，使装置内沉降渣温度≥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，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，与熔融转炉含钛钢渣、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)向混合熔渣中吹入氧化性气体，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，氧化性气体的温度为0～1200℃；在整个过程中，控制混合熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：
当温度低于＜1450℃，喷入燃料或通过装置自身加热，使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，作为热态冶金溶剂：
将熔渣，加入步骤1中的混合熔渣中，作为热态冶金溶剂，调整混合熔渣成分，控制混合熔渣温度和粘度；
方法E-6，再次熔融还原氧化：
方法E-7，将熔渣，倒入保温装置，分离回收采用方法A：
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；
(3)熔炼反应装置下部含钒铁水送往转炉提钒炼钢；
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钒钢渣、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)熔炼反应装置下部含钒铁水送往转炉提钒炼钢。
2.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，所述的含钛混合熔渣，为含钛熔渣和含钒钛钢渣的混合熔渣；所述的熔融态含钛熔渣由出渣口获得，或将含钛熔渣加热至熔融状态；所述的含钛熔渣为含钛高炉熔渣或电炉钛渣中的一种或几种；所述的钢渣为含钒钛钢渣或不含钒钛的普通钢渣；所述的熔融态含钒钛钢渣由出渣口获得，或将含钒钛钢渣加热至熔融状态；所述的含钒钛钢渣为转炉炼钢钢渣或电炉炼钢钢渣中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，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.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，所述的保温装置、可倾倒的熔炼反应装置或固定式的熔炼反应装置内层为含碳保温脱模耐火材料；所述的含碳保温脱模耐火材料是含碳复合耐火材料，具体为碳是碳素、石墨、石油沥青焦、冶金焦、沥青、无烟煤、烟煤或褐煤中的一种或几种，耐火材料是硅质、半硅质、粘土质、高铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、冷态含钛高炉渣或冷态含钒钛钢渣中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，燃料为煤粉；向反应混合熔渣中加入燃料的同时需要通入氧化性气体，燃料和氧化性气体采用喷吹的方式加入混合熔渣，所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入反应熔渣内部；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；所述的氧化性气体采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入。
6.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，所述的含铁物料是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、铜冶炼渣、锌浸出大窑渣、镍铁渣、铅锌冶炼渣、镍冶炼渣、铅冶炼渣、转炉烟尘或电炉烟尘中的一种或几种；
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％；
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的含钒钛物料为常温或从冶炼炉直接获得具有出炉温度含钛高炉渣、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、钒钛磁铁矿直接还原铁，钒钛磁铁精矿金属化球团、钒钛磁铁精矿含碳预还原球团、钒钛磁铁精矿烧结矿、钒钛磁铁精矿球团矿、钛精矿中的一种或几种；
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的含氟物料是萤石和/或CaF2；
所述的控制反应混合熔渣温度在设定温度范围的方法中，所述的含铁物料、含钛物料和含氟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、氧气-氩气混合气、氮气-氩气混合气、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。
7.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，所述的控制充分搅拌的方法中，中性气体为惰性气体或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。
8.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，所述的还原剂为固体还原剂或气体还原剂；
所述的固体还原剂为煤粉、焦粉、烟煤或无烟煤中的一种；
当采用固体还原剂时，采用以氧化性气体载入的方式，喷吹加入反应混合熔渣内部；载入气体为空气、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，还原性气体的温度为0～1200℃，喷吹时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)，还原性气体的通入方式为采用耐火喷枪插入反应混合熔渣内部吹入；
所述的反应混合熔渣熔融还原氧化过程中，对反应混合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％；富氧空气的温度为0～1200℃，喷吹时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)。
9.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，所述的步骤2，方法A(1)中，冷却方式为自然冷却或旋转冷却；所述的步骤2，方法A(3)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，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。
10.根据权利要求1所述的含钛混合熔渣冶金熔融还原回收的方法，其特征在于，金属铁的回收率92～96％，Ti的回收率为58～76％。
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