CN103374635B - 一种高炉渣铁的回收利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉渣铁的回收利用方法，该方法包括：(1)将高炉渣铁破碎至粒度为100毫米以下，并将破碎后的高炉渣铁进行筛分，得到粒度小于20毫米的粉料和粒度大于20毫米的块料；(2)将所述粉料依次进行研磨和磁选，得到磁性粉料和非磁性粉料，将所述磁性粉料作为部分烧结原料进行烧结；将所述块料作为部分炉料进行高炉冶炼。根据本发明的所述方法可以有效地对高炉渣铁进行回收利用，并且特别适用于对铁含量较高的高炉渣铁进行回收利用。

Description

一种高炉渣铁的回收利用方法
技术领域
本发明涉及一种高炉渣铁的回收利用方法。
背景技术
钒钛磁铁矿中的钛含量较高，使得炉渣中TiO2含量较高，而TiO2的过还原会生成低价钛(如TiC、TiN和TiCN)。这些低价钛吸附于小铁珠上，使小铁珠的表面张力增加，从而难以聚合长大，致使炉渣中存在大量弥散的小铁珠。而且，炉渣中所述低价钛的含量越高，相应的高熔点矿物也越多，致使炉渣熔化性温度上升，炉渣粘度升高，渣铁分离困难。另外，在钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中，在出铁步骤中会产生大量的渣铁，主要有高炉主沟渣铁、湾沟渣铁和摆动流咀上的粘渣等。因此，钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中铁的损失量较高，通常为6-8重量％，因而渣铁中含铁量较高，硬度较大，回收利用的难度较大。
普通铁矿的高炉冶炼过程中铁的损失量较小，通常为2-3重量％，因而渣铁中含铁量较低，硬度较小，回收利用较容易。因此，常规用于对普通铁矿的高炉渣铁进行回收利用的方法并不适用于钒钛磁铁矿的高炉渣铁。
目前，钒钛磁铁矿的高炉渣铁主要经过简单处理后直接进行冲天炉冶炼，但是，冲天炉冶炼过程的资源利用率较低，环境污染严重，不适宜工业推广应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服钒钛磁铁矿的高炉渣铁难以回收利用的缺陷，提供一种新的高炉渣铁的回收利用方法。
本发明提供了一种高炉渣铁的回收利用方法，该方法包括：(1)将高炉渣铁破碎至粒度为100毫米以下，并将破碎后的高炉渣铁进行筛分，得到粒度小于20毫米的粉料和粒度大于20毫米的块料；(2)将所述粉料依次进行研磨和磁选，得到磁性粉料和非磁性粉料，将所述磁性粉料作为部分烧结原料进行烧结；将所述块料作为部分炉料进行高炉冶炼。
在本发明提供的所述高炉渣铁的回收利用方法中，首先通过对高炉渣铁进行一定程度的破碎，使得高炉渣铁中铁含量较高的部分主要以块状的形式存在，而铁含量较低的部分主要以粉末状的形式存在；接着，将块料(也即块状的高炉渣铁)作为炉料进行高炉冶炼，可以获得较高的高炉利用系数，并且高炉冶炼过程中燃料比较低；同时，将从粉料(也即粉末状的高炉渣铁)中筛选出的磁性粉料作为烧结原料进行烧结以制备烧结矿，可以适当提高烧结矿的转鼓强度。因此，根据本发明的所述方法可以有效地对高炉渣铁进行回收利用。
本发明的所述方法不仅适用于对铁含量较低的高炉渣铁(如在普通铁矿的高炉冶炼过程中产生的高炉渣铁)进行回收利用，而且还适用于对铁含量较高的高炉渣铁(如在钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程中产生的高炉渣铁)进行回收利用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
根据本发明的所述高炉渣铁的回收利用方法包括：
(1)将高炉渣铁破碎至粒度为100毫米以下，并将破碎后的高炉渣铁进行筛分，得到粒度小于20毫米的粉料和粒度大于20毫米的块料；
(2)将所述粉料依次进行研磨和磁选，得到磁性粉料和非磁性粉料，将所述磁性粉料作为部分烧结原料进行烧结；将所述块料作为部分炉料进行高炉冶炼。
通常，由于铁含量较高的高炉渣铁(如在钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程中产生的高炉渣铁)的硬度较大，采用常规的回收利用方法很难实现回收利用，因此，本发明的所述方法特别适用于对铁含量较高的高炉渣铁进行回收利用。对于所述铁含量较高的高炉渣铁，其中的铁含量通常可以为10重量％以上，优选为10-40重量％。
本发明中，所述粒度是指颗粒尺寸，是指颗粒上的两个不同点之间的最大直线距离。例如，所述高炉渣铁的粒度是指所述高炉渣铁的颗粒尺寸，当所述高炉渣铁颗粒为球形时，则所述高炉渣铁的粒度为所述高炉渣铁颗粒的直径。
在本发明中，所述高炉渣铁的粒度没有特别的限定，在常规的高炉渣铁的粒度范围内即可。优选情况下，所述高炉渣铁的粒度为500毫米以上，更优选为1000-10000毫米。
在本发明中，所述破碎可以按照各种常规的破碎方法实施。然而，由于高炉渣铁的硬度较大，特别是铁含量较高的高炉渣铁，因此，常规的破碎方法难以达到预期的破碎效果。本发明的发明人发现，采用1吨以上的重锤对所述高炉渣铁进行锤击，能够轻易将所述高炉渣铁破碎至预期的尺寸范围，因此，优选通过采用1吨以上的重锤(更优选为1-5吨的重锤)对所述高炉渣铁进行锤击来实施破碎。
在本发明中，将所述破碎后的高炉渣铁进行筛分的方法没有特别的限定，可以按照本领域常规使用的方法实施，例如可以采用振动筛对所述破碎后的高炉渣铁进行筛分。
在本发明中，所述研磨和磁选均可按照本领域常规的方法实施。具体的，所述研磨可以在球磨机中实施；所述磁选可以在磁选机中实施。
在本发明中，在所述烧结过程中，所述磁性粉料可以占所述烧结原料的0.1-5重量％，优选为1-3重量％。在所述烧结原料中，除了所述磁性粉料之外，其他组分均为烧结过程中常规使用的组分，例如，对于形成钒钛烧结矿的烧结过程，所述烧结原料还可以包含钒钛铁精矿、普通铁精矿、燃料(炭、焦粉)和熔剂(生石灰和/或石灰石)等，其中，钒钛铁精矿和普通铁精矿的用量可以为本领域制备烧结矿中钒钛铁精矿常规的用量，优选情况下，钒钛铁精矿的用量为形成钒钛烧结矿所用原料总重量的50-55重量％，普通铁精矿的用量为形成钒钛烧结矿所用原料总重量的25-30重量％。所述烧结可以按照本领域常规的方法实施，例如，钒钛烧结矿的烧结过程可以包括：将钒钛铁精矿、普通铁精矿、燃料(炭、焦粉)、熔剂(生石灰和/或石灰石)和所述磁性粉料混合，得到烧结原料，然后对烧结原料进行烧结。所述烧结过程可以在带式烧结机上进行，例如，将混合好的烧结原料加到台车上，进行抽风点火烧结，随台车前进，烧结过程由料层表面不断向下进行。本发明优选采用磁辊布料器，磁辊的运转方向为逆时针方向，而普通矿布料磁辊为顺时针运转方向，采用该磁辊布料可以改善混合料粒度与燃料的合理分布，使整个料层的质量均匀。所述烧结的温度一般可以为1280-1380℃。
在本发明中，在所述高炉冶炼过程中，所述块料可以占所述炉料的0.1-5重量％，优选为1-3重量％。在所述高炉冶炼过程中，除了所述块料之外，其他组分均为高炉冶炼过程中常规使用的组分，例如，对于钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程，所述炉料还可以包含97-99重量％的钒钛磁铁矿原料。通常，所述钒钛磁铁矿原料可以含有钒钛烧结矿、钒钛球团矿和块矿，所述钒钛烧结矿为由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到的烧结矿，所述钒钛球团矿为由钒钛铁精矿焙烧得到的球团矿或由含有钒钛铁精矿和普通铁精矿的混合物焙烧得到的球团矿，所述普通铁精矿为不含钒元素和钛元素的铁精矿，所述块矿为普通赤铁矿块矿。优选的，所述钒钛磁铁矿原料含有60-80重量％的所述钒钛烧结矿、3-12重量％的所述块矿和5-35重量％的所述钒钛球团矿。在本发明中，所述普通铁精矿是指不含钒和钛元素或者仅含有微量的钒、钛元素的铁精矿；所述普通赤铁矿块矿是指不含钒和钛元素或者仅含有微量的钒、钛元素的赤铁矿块矿。所述高炉冶炼的条件没有严格的要求，可以在常规的高炉冶炼方法中适当地选择。优选情况下，所述高炉冶炼的条件包括：高炉风口温度为1000-1300℃，炉顶压力为80-250kPa。
在一种实施方式中，本发明的所述高炉渣铁的回收利用方法还可以包括将所述非磁性粉料作为部分水泥原料进行制备水泥，以对所述非磁性粉料进行充分回收利用。在制备水泥的过程中，所述非磁性粉料可以占所述水泥原料的0.1-10重量％，优选为0.1-5重量％，更优选为1-3重量％。对于所述水泥原料，除了所述非磁性粉料之外，其他组分均为水泥制备过程中常规使用的组分，例如，所述水泥原料还可以含有石灰石、粘土、砂岩等。所述制备水泥的方法已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
以下通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
在以下实施例和对比例中，取样测定钒钛铁精矿的主要成分为总铁(TFe)：54.01重量％，FeO：31.32重量％，SiO2：3.3重量％，V2O5：0.56重量％，TiO2：12.18重量％。
普通赤铁矿块矿的粒度为20-60毫米，主要成分为：Fe2O3：70.15重量％，MgO：15.34重量％，FeO：3.21重量％，SiO2：4.38重量％，Al2O3：5.41重量％，CaO：1.51重量％。
取样测定普通铁精矿的主要成分为总铁(TFe)：58.01重量％，FeO：15.6重量％。
焦炭的碳含量为84.56重量％，挥发分为1.45重量％、灰分为13.61重量％。
生灰石中氧化钙含量为88重量％。
以下实施例和对比例中使用的钒钛球团矿根据以下过程制备：
将92重量份的钒钛铁精矿、8重量份的普通铁精矿和2.2重量份的膨润土(吸蓝量为33.5g/100g，胶质价为99％，膨胀容为12.5ml/g)，装入大型电动混料机(HXDH-15L，购自上虞市宏兴机械仪器制造有限公司)内进行混匀，混匀后装入大型球磨机(ASM型卧式球磨机，购自无锡市海波干燥机械设备厂)内润磨，利用圆盘造球机(唐山唐冶减速机制造有限责任公司)造球，在链箅机(购自焦作市正源机械制造有限公司)上抽风干燥，风速为1.5m/s，干燥初始温度为50℃，预热温度为600℃，在回转窑内焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧30min，即得钒钛球团矿。该钒钛球团矿的抗压强度为3310N/个。
实施例和对比例中钒钛烧结矿的转鼓强度是根据GB13242定义的ISO转鼓强度，指取7.5公斤10-40mm烧结矿在ISO转鼓机(SQZG--4型，鹤壁市冶金机械设备有限公司)中转动200转后，＞6.3mm粒级烧结矿占整个烧结矿重量的百分比，是衡量烧结矿强度的重要指标，越高，表示烧结矿的强度越好。
实施例和对比例的冶炼过程中的高炉利用系数是指单位容积的高炉每天的产铁量，因此，所述高炉利用系数可以根据高炉的容积以及高炉每天的产铁量计算得到。
实施例和对比例的冶炼过程中的燃料比是指相对于每吨出铁所消耗的燃料量。
实施例1
本实施例用于说明本发明的所述高炉渣铁的回收利用方法。
用2吨的重锤将铁含量为20重量％的高炉渣铁(粒度为1000-5000毫米)破碎至100毫米以下，接着用20毫米的振动筛进行筛分，得到粒度小于20毫米的粉料和粒度大于20毫米的块料。
将所述粉料加到球磨机(购自上海明工重型设备有限公司，型号)中进行球磨8分钟，接着用磁选机对球磨后的粉料进行磁选，得到磁性粉料和非磁性粉料。
将52重量份的钒钛铁精矿、27重量份的普通铁精矿、52重量份的焦粉、15重量份的生石灰和1重量份的所述磁性粉料经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后在1350℃下在烧结机中进行烧结30min，烧结机速为1.71m/min、垂直烧结速度为21.60mm/min，即得钒钛烧结矿，该钒钛烧结矿的平均粒度为22.85mm，所述钒钛烧结矿的转鼓强度如下表1所示。
将1重量份的所述非磁性粉料加到98重量份的水泥原料中进行制备水泥。
将66重量份的上述制备的钒钛烧结矿、3重量份的普通赤铁矿块矿、30重量份的钒钛球团矿、1重量份的所述块料和焦炭加到1200m3的高炉中进行冶炼，将高炉风口温度(也即风温)控制为1200℃，将炉顶压力控制为137kPa。该冶炼过程中，高炉利用系数和燃料比如下表1所述。
对比例1
根据实施例1的方法进行烧结以制备钒钛烧结矿，所不同的是，在烧结过程中不加入所述磁性粉料，如此制得的钒钛烧结矿的转鼓强度如下表1所示。
根据实施例1的方法进行高炉冶炼，所不同的是，在高炉冶炼的过程中不加入所述块料。该冶炼过程中，高炉利用系数和燃料比如下表1所述。
实施例2
本实施例用于说明本发明的所述高炉渣铁的回收利用方法。
用5吨的重锤将铁含量为40重量％的高炉渣铁(粒度为1000-5000毫米)破碎至100毫米以下，接着用20毫米的振动筛进行筛分，得到粒度小于20毫米的粉料和粒度大于20毫米的块料。
将所述粉料加到球磨机(购自上海明工重型设备有限公司，型号)中进行球磨10分钟，接着用磁选机对球磨后的粉料进行磁选，得到磁性粉料和非磁性粉料。
将51重量份的钒钛铁精矿、27重量份的普通铁精矿、52重量份的焦粉、15重量份的生石灰和2重量份的所述磁性粉料经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后在1350℃下在烧结机中进行烧结30min，烧结机速为1.71m/min、垂直烧结速度为21.60mm/min，即得钒钛烧结矿，该钒钛烧结矿的平均粒度为22.85mm，所述钒钛烧结矿的转鼓强度如下表1所示。
将2重量份的所述非磁性粉料加到98重量份的水泥原料中进行制备水泥。
将65重量份的上述制备的钒钛烧结矿、3重量份的普通赤铁矿块矿、30重量份的钒钛球团矿、2重量份的所述块料和焦炭加到1200m3的高炉中进行冶炼，将高炉风口温度(也即风温)控制为1200℃，将炉顶压力控制为137kPa。该冶炼过程中，高炉利用系数和燃料比如下表1所述。
实施例3
本实施例用于说明本发明的所述高炉渣铁的回收利用方法。
用1吨的重锤将铁含量为10重量％的高炉渣铁(粒度为1000-5000毫米)破碎至100毫米以下，接着用20毫米的振动筛进行筛分，得到粒度小于20毫米的粉料和粒度大于20毫米的块料。将所述粉料加到球磨机(购自上海明工重型设备有限公司，型号)中进行球磨5分钟，接着用磁选机对球磨后的粉料进行磁选，得到磁性粉料和非磁性粉料。
将50重量份的钒钛铁精矿、27重量份的普通铁精矿、52重量份的焦粉、15重量份的生石灰和3重量份的所述磁性粉料经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后在1350℃下在烧结机中进行烧结30min，烧结机速为1.71m/min、垂直烧结速度为21.60mm/min，即得钒钛烧结矿，该钒钛烧结矿的平均粒度为22.85mm，所述钒钛烧结矿的转鼓强度如下表1所示。
将3重量份的所述非磁性粉料加到98重量份的水泥原料中进行制备水泥。
将64重量份的上述制备的钒钛烧结矿、3重量份的普通赤铁矿块矿、30重量份的钒钛球团矿、3重量份的所述块料和焦炭加到1200m3的高炉中进行冶炼，将高炉风口温度(也即风温)控制为1200℃，将炉顶压力控制为137kPa。该冶炼过程中，高炉利用系数和燃料比如下表1所述。
表1
由上表1的数据可以看出，根据本发明的所述高炉渣铁的回收利用方法不仅可以实现对高炉渣铁进行回收利用，而且根据本发明的所述方法将所述高炉渣铁回用于烧结过程可以提高烧结矿的转鼓强度，将所述高炉渣铁回用于高炉冶炼过程可以提高高炉利用系数，并降低燃料比。

Claims (8)

1.一种高炉渣铁的回收利用方法，该方法包括：
(1)将高炉渣铁破碎至粒度为100毫米以下，并将破碎后的高炉渣铁进行筛分，得到粒度小于20毫米的粉料和粒度大于20毫米的块料；
(2)将所述粉料依次进行研磨和磁选，得到磁性粉料和非磁性粉料，将所述磁性粉料作为部分烧结原料进行烧结；将所述块料作为部分炉料进行高炉冶炼；
所述磁性粉料占所述烧结原料的0.1-5重量％；所述块料占所述炉料的0.1-5重量％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高炉渣铁中的铁含量为10-40重量％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述高炉渣铁的粒度为500毫米以上。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述破碎的方法包括用1吨以上的重锤对所述高炉渣铁进行锤击。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述磁性粉料占所述烧结原料的1-3重量％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述块料占所述炉料的1-3重量％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括将所述非磁性粉料作为部分水泥原料进行水泥制备。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述非磁性粉料占所述水泥原料的0.1-10重量％。
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