CN1023640C - 高温液态含铁炉渣的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是综合利用高温液态含铁炉渣的一种方法。此方法是将黑色和有色冶炼过程中产生的高温液态含铁炉渣加入反应炉中，采用喷吹技术，向高温炉渣中吹入还原剂和造渣材料，炉渣中的Fe及熔于铁中的其它金属，如：Mn、Ni、Co等有用金属被同时还原出来，吹炼后的炉渣制成水渣，作为制造水泥的原料，工艺过程中产生的煤气(发热量7400KJ/M³左右)收入煤气柜，使过去废弃的炉渣得到综合利用。

Description

本发明是综合利用高温液态含铁炉渣的一种方法。

目前冶金行业冶炼过程中产生的高温液态含铁炉渣利用率很低，冶炼低冰镍的电炉渣（又称镍渣，含FeO：34～40%），铜渣、锌渣、铅渣等有色金属渣由于含铁量高，渣成份不适于做水泥，都丢掉了，每年为堆放这些废渣占用大量土地，不但浪费了资源、能源，而且对周围环境造成污染，随着冶金工业的发展，这个问题越来越突出。

日本专利昭56-10975利用熔渣的显热回收电炉尘泥中的有用金属，是在电炉尘泥中配入还原剂（炭粉、铝粉或硅铁粉）制成球团，装入带有辅助热源的炉子中，浇入高温液态炉渣（例如高炉渣，球团占渣量的5～15%）加上辅助热源（氧气、重油），将球团熔化，在1500～1600℃温度下球团中的Fe，Mn，Ni，Cr等有用金属被还原出来沉入炉底，Zn、pb等易挥发金属进入烟气、经冷却后用选矿方法回收。这种方法处理的对象是炼钢炉尘，只从中回收有用金属，在处理过程中只利用炉渣的显热，没有考虑如何从高温炉渣中回收金属，也没有考虑渣的利用和煤气回收。

鉴于上述问题，本发明的目的在于综合利用目前废弃的高温液态含铁炉渣，不但利用高温液态含铁炉渣的显热，从中经济的回收铁等有用金属，而且回收工艺过程中产生的煤气，并调整炉渣成份，使最终炉渣符合制造水泥的要求。

本发明是将冶炼厂排放的高温液态含铁炉渣（1）加入反应炉（2）中，用喷枪（3）向渣（1）中吹入氧气（4），煤粉（5）等还原剂和石灰粉（6）、萤石粉（7）等造渣材料。（喷吹方式可以是顶吹、底吹、侧吹或顶一底、侧一底、侧一顶复合吹。氧气（4）、煤粉（5）、石灰粉（6）、萤石粉（7）等可以用一支喷枪（3）同时喷入，也可用几支喷枪（3）从不同部位分别喷入），煤粉中的碳与氧气反应，使渣温进一步提高，同时渣中的Fe及溶于铁中的其它金属如：Mn、Co、Ni等有用金属（8）被同时还原，沉入炉底。吹入石灰粉（6）、萤石粉（7）等造渣材料的目的是调节炉渣成份和流动性，控制铁水的硫含量，吹入的数量还要保证最终炉渣的成份符合制造水泥的要求（cap/SiO₂为0.8～1.3）。吹入氧气（4），煤粉（5）等还原剂的数量不仅要满足还原的要求，而且要考虑到制造煤气的需要。吹炼完一炉后从出铁口（9）将渣铁放出，经铁水沟（10）进入渣铁分离器（11）将渣铁分离，铁水可铸成块，也可进一步加工炼制成合金钢，炉渣用高压水水淬成水渣，制成水泥的原料。吹炼过程中产生的煤气（CO含量70%左右，发热量7400KJ/M³）由煤气回收装置（13）回收后、送入煤气柜（14）供用户使用。

本发明如果不用氧气，可用电或煤气等作辅助热源，这时煤粉用量比吹氧情况下有所减少，煤气数量及煤气中CO含量也有所降低。

本发明是高温液态含铁炉渣综合利用的方法，其特征在于将冶炼过程中的高温液态含铁炉渣加入反应炉中，采用喷吹技术，吹入氧气，煤粉等还原剂和石灰粉、萤石粉等造渣材料进行冶炼，回收有用金属铁、锰、镍等，回收煤气，最终的炉渣制成造水泥的原料。

在此冶炼工艺程中，由于采用喷吹工艺，故反应面积大、速度快、节省材料，炉渣中铁的回收率可达90%。利用高温液态炉渣的显热，生产中热值的煤气，并将渣制成水泥原料，达到节省能源、综合利用高温液态含铁炉渣，为企业增加经济效 益。另外，由于综合利用了高温液态含铁炉渣，使炉渣不再占用农田，从而消除了对环境的污染。

本发明适用范围广，易于实现，不仅可用于高温排放的转炉渣、电炉渣、铁合金渣、也可用于高温排放的镍渣、铜渣、铅渣、锌渣等黑色和有色金属冶炼渣。

本发明的工艺流程示意图详见附图。其中：1、炉渣;2、反应炉;3、喷枪;4、氧气;5、煤粉;6、石灰粉;7、萤石粉;8、铁水，9、出铁口;10、铁水沟;11、渣铁分离器;12、烟罩;13、煤气回收装置;14、煤气柜。

本发明的实施例如下：实施例1：将冶炼低水镍产生的镍渣（1）（1350～1400℃含FeO34.7%）1000kg直接加入反应炉（2）中，降低烟罩（12），通过侧吹喷枪（3）吹入氧气（4）240m³，煤粉（5）300kg，石灰粉（6）350kg，炉温上升到1414℃，吹炼20分钟测定渣中FeO含量，当FeO含量小于4～5%时，停止吹炼，打开出铁口（9）放出渣铁，经渣铁分离器（11）将渣铁分离得到铁水（8）250kg（含Ni：0.40%），炉渣（15）1100kg，铁水送入电炉炼制低合金钢，炉渣倒入水池制成水渣。在吹炼4分钟左右开始回收煤气，停吹前2分钟左右停止回收煤气，并将回收的煤气送入煤气柜（14），约可回收煤气（CO含量60%左右，发热量7400kj/m³）170m³，一炉吹炼完毕后，检查修补反应炉（2），然后进行下一炉冶炼。

处理前镍渣成份和处理后炉渣成份见表1;生铁成分见表2;煤气成份见表3。

（表1、表2、表3见文后）

实施例2：将高温（1200～1280℃）液态含铁铜渣（1）（含FeO：51.5%）1000kg直接加入反应炉（2）中，用电作辅助热源加热（约消耗308度电），通过侧吹喷枪（3）吹入煤粉（5）115kg，石灰粉（6）340kg，炉渣上升到1350～1400℃，吹炼20分钟后，测定渣中FeO含量，当FeO含量小于4.0%时停止吹炼，打开出铁口（9）放出渣铁，经渣铁分离器（11）将渣铁分离，得到铁水（8）385kg，炉渣（15）863kg，铁水铸成铁块，炉渣倒入水池制成水渣。在吹炼4分钟左右开始回收煤气，停吹前2分钟左右，停止回收煤气，并将回收的煤气送入煤气柜（14），约可回收煤气（CO含量50%左右，发热量6300kj/m³）100m³，一炉吹炼完毕后检查修补反应炉（2），然后进行下一炉冶炼。处理前的铜渣成份、和处理后的炉渣成份见表4;生铁成份见表5;煤气成分见表6。

表1，冶炼前后炉渣成份

数量 TFe FeO SiO₂Al₂O₃MgO MnO CaO P₂O₅

（kg）    （%）    （%）    （%）    （%）    （%）    （%）    （%）（%）

镍渣    1000    26.99    34.70    40.07  3.34  10.05  0.09    11.69  0.06

处理后的炉渣  1100  0.44  0.56  40.95  5.30  14.61  0.09  38.44  0.05

表2，生铁成份

成份    C    Si    Mn    S    P

%    3.92    4.45    0.28    0.016    0.087

表3，煤气成分

成份 CO CO₂N₂

%    50-80    15-25    ＜10

表4，冶炼前后炉渣成份

数量 TFe FeO SiO₂CaO MgO Al₂O₃其它 CuS

（kg）    （%）    （%）    （%）    （%）    （%）    （%）    （%）（%）

铜渣    1000    40.00    51.50    34.00    5.00    2.00    3.00    1.00  3.00

处理后的炉渣  863  2.30  3.00  39.39  45.42  2.32    3.48  2.89  3.50

表5，生铁成份

成分    C    Si    Mn    S    P

%    4.00    1.50    0.10    0.04    0.08

表6，煤气成分

成分 CO CO₂N₂

%    40～70    15～25    ＜10

Claims (4)

1、一种高温液态含铁炉渣的处理方法其特征在于：采用喷吹方法向高温液态含铁炉渣中吹入氧气、碳质还原剂和石灰粉、萤石，吹入石灰粉的数量要保证冶炼未期渣中CaO含量与SiO₂含量的比值在0.8～1.3之间。

2、根据权利要求1所述的高温液态含铁炉渣的处理方法，其特征在于：高温液态含铁炉渣为镍渣、铜渣、铅渣、锌渣、钢渣中的任何一种，碳质还原剂为煤粉。

3、根据权利要求1所述的高温液态含铁炉渣的处理方法，其特征在于：喷吹可以是顶吹、底吹、侧吹、复合吹。

4、根据权利要求1所述的高温液态含铁炉渣的处理方法，其特征在于：氧气、碳质还原剂和石灰粉、萤石可以用一支喷枪吹入，也可以用几支枪分别吹入。

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