CN105925806A - 一种直接还原冶金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直接还原冶金的方法，包括：(1)将高挥发分煤和粘结剂进行第一混合成型处理，得到高挥发分煤球团；(2)将矿物原料、还原剂、添加剂和粘结剂进行第二混合成型处理，得到矿物原料球团；(3)将高热值煤和粘结剂进行第三混合成型处理，得到高热值煤球团；(4)将高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团进行还原处理，得到金属化球团。该方法可以显著提高球团的还原效果，提高球团的金属化率。可以实现矿物原料的高效利用，且对还原剂原料的选择更广泛，实现了金属冶炼的清洁生产和可持续发展。

Description

一种直接还原冶金的方法
技术领域
本发明属于金属冶炼领域，具体而言，本发明涉及一种直接还原冶金的方法。
背景技术
冶金渣是指冶金过程中从含金属矿物或半成品中冶炼提取出目的金属后，排放出来的固体废弃物。按产生冶金渣的生产过程可以分为湿法冶金渣和火法冶金渣。湿法冶金渣是指从含金属矿物中浸出目的金属后的固体剩余物，火法冶金渣是指含金属矿物在熔融状态下分离出有用组分后的产物。
随着社会和经济的发展，对金属产品的需求日益增加，伴随着金属产品的冶炼过程，大量的冶炼渣也被排放出来。目前，对于冶金渣普遍采用简单的堆积处理，给环境带来污染，不利于行业的可持续发展。
目前，各种金属资源越来越少，价格昂贵，越来越受到人们的重视，冶金渣和尾矿是当今世界日益紧缺的金属资源中很重要的二次资源，对这些冶金渣有效的处理和利用，具有可观的经济价值。
现有的处理冶金渣的技术主要为火法处理技术，包括回转窑工艺、隧道窑工艺、转底炉工艺法等。回转窑工艺对原料要求较高，物料易结圈，且生产能力低，设备投资较大；隧道窑工艺的热效率低、能耗高、生产周期长、污染严重、产品质量不稳定，单机生产能力难以扩大；普通转底炉单机产能低等，这些工艺均生产成本高，生产效率低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种直接还原冶金的方法，该方法可以显著提高球团的还原效果，提高球团的金属化率。可以实现矿物原料的高效利用，且对还原剂原料的选择更广泛。
本发明提出了一种直接还原冶金的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将高挥发分煤和粘结剂进行第一混合成型处理，得到高挥发分煤球团；
(2)将矿物原料、还原剂、添加剂和粘结剂进行第二混合成型处理，得到矿物原料球团；
(3)将高热值煤和粘结剂进行第三混合成型处理，得到高热值煤球团；以及
(4)将高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团进行还原处理，以便得到金属化球团，其中，高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团在布料盘上分层布料，并且沿着远离布料盘方向上依次形成第一布料区、第二布料区和第三布料区，第一布料区布置高挥发分煤球团，第二布料区布置矿物原料球团，第三布料区布置高热值煤球团。
另外，根据本发明上述实施例的直接还原冶金的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述矿物原料球团中还原剂的重量为矿物原料重量的3～10％。由此，可以显著提高球团金属化率。
在本发明的一些实施例中，所述矿物原料球团中添加剂的重量为矿物原料重量的0～10％。
在本发明的一些实施例中，所述矿物原料球团中粘结剂的重量为矿物原料重量的0～10％。
在本发明的一些实施例中，所述矿物原料为含铁难选矿或含铁钢铁厂冶金固废或含铁有色冶金固废。
本发明提供的直接还原冶金的方法显著提高了球团的还原效果，提高了球团的金属化率；实现了矿物原料的高效利用，且对还原剂原料的选择更广泛，实现了金属冶炼的清洁生产和可持续发展；在反应结束出料后，可以分离出金属化球团和煤灰球团，提高后续对金属化球团提取有价金属的处理效率。
附图说明
图1是本发明一个实施例的一种直接还原冶金的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提出了一种直接还原冶金的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将高挥发分煤和粘结剂进行第一混合成型处理，得到高挥发分煤球团；
(2)将矿物原料、还原剂、添加剂和粘结剂进行第二混合成型处理，得到矿物原料球团；
(3)将高热值煤和粘结剂进行第三混合成型处理，得到高热值煤球团；
(4)将高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团进行还原处理，以便得到金属化球团，其中，高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团在布料盘上分层布料，并且沿着远离布料盘方向上依次形成第一布料区、第二布料区和第三布料区，第一布料区布置高挥发分煤球团，第二布料区布置矿物原料球团，第三布料区布置高热值煤球团。
发明人发现，通过将原料分别制成高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团，并采用分层布料的方式，使得高挥发分煤球团布置在布料盘底部，矿物原料球团形成的球团层布置在高挥发分煤球团层上部，在矿物原料球团层的上部再布置高热值煤球团形成的球团层，在还原过程中，高挥发分煤可以挥发出氢气、甲烷、一氧化碳等有利于还原矿物的气体，在上升过程中与矿物原料球团中的铁氧化物发生反应，将铁还原。矿物原料中配加少量的还原剂，一方面可以直接还原矿物原料中的铁氧化物，一方面燃烧挥发后在矿物原料球团中形成孔隙，有利于增加下层高挥发分球团挥发出的气体与矿物原料球团的接触面积，提高还原率。最上层的高热值煤球团可以提供高的热量，快速提高物料温度，缩短反应时间，提高生产效率，还可以提供还原需要的气体，在上层形成保护性还原气氛，防止球团二次氧化。
另外，本发明上述实施例的直接还原冶金的方法还具有如下附加的技术特征：
在本发明的实施例中，所述矿物原料球团中还原剂的重量为矿物原料重量的3～10％。由此，可以显著提高球团金属化率。
在本发明的实施例中，所述矿物原料球团中添加剂的重量为矿物原料重量的0～10％。
在本发明的实施例中，所述矿物原料球团中粘结剂的重量为矿物原料重量的0～10％。
在本发明的实施例中，所述矿物原料为含铁难选矿或含铁钢铁厂冶金固废或含铁有色冶金固废。
本发明可以显著提高球团的还原效果，提高球团的金属化率。可以实现矿物原料的高效利用，且对还原剂原料的选择更广泛，实现了金属冶炼的清洁生产和可持续发展。
下面参考图1对本发明实施例的直接还原冶金的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将高挥发分煤和粘结剂进行第一混合成型处理
根据本发明的实施例，将高挥发分煤和粘结剂进行第一混合成型处理，从而可以得到高挥发分煤球团。发明人发现，通过将高挥发分煤与粘结剂制的高挥发分煤球团，并采用分层布料的方式，使得高挥发分煤球团布置在布料盘的底部，在还原过程中，高挥发分煤可以挥发出氢气、甲烷、一氧化碳等有利于还原铁矿物的气体，在上升过程中与矿物原料球团中的铁氧化物发生反应。且气固还原反应比固固还原反应更容易进行，需要的反应温度更低，有利于矿物球团充分还原，提高矿物球团的金属化率，从而有利于后续有价金属的分离。
根据本发明得到再一个实施例，粘结剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为有机粘结剂或者无机粘结剂或有机粘结剂和无机粘结剂的混合粘结剂中至少一种。由此，可以保证高挥发分球团满足一定的强度要求。
S200：将矿物原料、还原剂、添加剂和粘结剂进行第二混合成型处理
根据本发明的实施例，将矿物原料、还原剂、添加剂和粘结剂进行第二混合成型处理，从而可以得到矿物原料球团。
根据本发明的一个实施例，矿物原料球团中还原剂的重量为矿物原料重量的3～10％。发明人发现，通过采用该配煤量，一方面还原剂可以直接还原矿物原料中的铁氧化物，一方面还原剂燃烧挥发后在矿物原料球团中形成空隙，有利于增加下层高挥发分球团挥发出的气体与矿物原料球团的接触面积，有利于矿物球团充分还原，提高矿物球团的金属化率，从而有利于后续有价金属的分离。
根据本发明的一个实施例，矿物原料球团中添加剂的重量为矿物原料重量的0～10％。根据本发明得到再一个实施例，添加剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，添加剂的种类可以是石灰石、氧化钙、消石灰、萤石、氢氧化钠等。根据本发明得到再一个实施例，添加剂的添加量并不受特别限制，可以为矿物原料重量的0～10％。由此，可以显著提高后续还原过程中金属化球团的金属化率。
根据本发明的一个实施例，矿物原料球团中粘结剂的重量为矿物原料重量的0～10％。根据本发明得到再一个实施例，粘结剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为有机粘结剂或者无机粘结剂或有机粘结剂和无机粘结剂的混合粘结剂中至少一种。根据本发明得到再一个实施例，添加剂的添加量并不受特别限制，可以为矿物原料重量的0～10％。由此，可以保证矿物原料球团满足一定的强度要求。
根据本发明的一个实施例，矿物原料为含铁难选矿或含铁钢铁厂冶金固废或含铁有色冶金固废。
S300：将高热值煤和粘结剂进行第三混合成型处理
根据本发明的实施例，将高热值煤和粘结剂进行第三混合成型处理，从而可以得到高热值煤球团。发明人发现，通过将高热值煤与粘结剂制得高热值煤球团，并采用分层布料的方式，使得高热值煤球团布置在矿物球团层的上部，高热值煤球团可以提供高的热量，快速提高物料温度，缩短反应时间，提高生产效率，还可以提供还原需要的气体，在上层形成保护性还原气氛，有利于矿物球团充分还原，提高矿物球团的金属化率，从而有利于后续有价金属的分离。
根据本发明得到再一个实施例，粘结剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为有机粘结剂或者无机粘结剂或有机粘结剂和无机粘结剂的混合粘结剂中至少一种。由此，可以保证高热值煤球团满足一定的强度要求。
S400：将高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团进行还原处理
根据本发明的实施例，将高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团进行还原处理，以便得到金属化球团，其中，高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团在布料盘上分层布料，并且沿着远离布料盘方向上依次形成第一布料区、第二布料区和第三布料区，第一布料区布置高挥发分煤球团，第二布料区布置矿物原料球团，第三布料区布置高热值煤球团。发明人发现，通过将原料分别制成高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团，并采用分层布料的方式，使得高挥发分煤球团布置在布料盘底部，矿物原料球团形成的球团层布置在高挥发分煤球团层上部，在矿物原料球团层的上部再布置高热值煤球团形成的球团层，在还原过程中，高挥发分煤可以挥发出氢气、甲烷、一氧化碳等有利于还原铁矿物的气体，在上升过程中与矿物原料球团中的铁氧化物发生反应，将铁还原。矿物原料中配加少量的还原剂，一方面可以直接还原矿物原料中的铁氧化物，一方面燃烧挥发后在矿物原料球团中形成孔隙，有利于增加下层高挥发分球团挥发出的气体与矿物原料球团的接触面积，提高还原率。最上层的高热值煤球团可以提供高的热量，快速提高物料温度，缩短反应时间，提高生产效率，还可以提供还原需要的气体，在上层形成保护性还原气氛，防止球团二次氧化。
采用本发明的球团布料方式，可以显著提高球团的还原效果，提高球团的金属化率。还可以实现矿物原料的高效利用，且对还原剂原料的选择更广泛，实现了金属冶炼的清洁生产和可持续发展。采用本发明的球团布料方式，在反应结束出料后，可以分离出金属化球团和煤灰球团，提高后续对金属化球团提取有价金属的处理效率。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将高挥发分煤和膨润土按质量比100：2进行第一混合成球，得到高挥发分煤球团，将难选赤铁矿：还原剂：石灰石：膨润土按质量比为100：5：5：5进行第二混合成型，得到矿物原料球团，将高热值煤和膨润土按照质量比100：2进行第三混合成型，得到高热值煤球团。将三种球团进行干燥处理后，按照布料盘从下至上布置高挥发分煤球团、矿物原料球团、高热值没球团，将分层布料的球团进行还原处理，得到金属化率为91％的金属化球团。
实施例2
将高挥发分煤和水玻璃按质量比100：3进行第一混合成球，得到高挥发分煤球团，将红土镍矿：还原剂：石灰石按质量比为100：3：8进行第二混合成型，得到矿物原料球团，将高热值煤和水玻璃按照质量比100：3进行第三混合成型，得到高热值煤球团。将三种球团进行干燥处理后，按照布料盘从下至上布置高挥发分煤球团、矿物原料球团、高热值没球团，将分层布料的球团进行还原处理，得到镍金属化率为92％，铁金属化率为83％的金属化球团。
实施例3
将高挥发分煤和膨润土按质量比100：2进行第一混合成球，得到高挥发分煤球团，将铜渣：还原剂：石灰石：膨润土按质量比为100：6：8：5进行第二混合成型，得到矿物原料球团，将高热值煤和膨润土按照质量比100：2进行第三混合成型，得到高热值煤球团。将三种球团进行干燥处理后，按照布料盘从下至上布置高挥发分煤球团、矿物原料球团、高热值没球团，将分层布料的球团进行还原处理，得到金属化率大于90％的金属化球团。
实施例4
将高挥发分煤和膨润土按质量比100：2进行第一混合成球，得到高挥发分煤球团，将钢铁厂含锌粉尘：还原剂：膨润土按质量比为100：2：5进行第二混合成型，得到矿物原料球团，将高热值煤和膨润土按照质量比100：2进行第三混合成型，得到高热值煤球团。将三种球团进行干燥处理后，按照布料盘从下至上布置高挥发分煤球团、矿物原料球团、高热值没球团，将分层布料的球团进行还原处理，得到金属化率为91％的金属化球团，并经烟气收集氧化锌粉尘，氧化锌粉尘中锌回收率大于93％。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (5)

1.一种直接还原冶金的方法，其特征在于，包括：
(1)将高挥发分煤和粘结剂进行第一混合成型处理，得到高挥发分煤球团；
(2)将矿物原料、还原剂、添加剂和粘结剂进行第二混合成型处理，得到矿物原料球团；
(3)将高热值煤和粘结剂进行第三混合成型处理，得到高热值煤球团；以及
(4)将所述高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团进行还原处理，得到金属化球团，其中，所述高挥发分煤球团、矿物原料球团和高热值煤球团在布料盘上分层布料，并且沿着远离布料盘方向上依次形成第一布料区、第二布料区和第三布料区，所述第一布料区布置高挥发分煤球团，所述第二布料区布置矿物原料球团，所述第三布料区布置高热值煤球团。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿物原料球团中还原剂的重量为矿物原料重量的3～10％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿物原料球团中添加剂的重量为矿物原料重量的0～10％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿物原料球团中粘结剂的重量为矿物原料重量的0～10％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述矿物原料为含铁难选矿或含铁钢铁厂冶金固废或含铁有色冶金固废。
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