CN107075606A - 用于加工硅酸铁岩石的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的方法用于加工硅酸铁岩石。从硅酸铁岩石中至少部分地除去至少一种成分。因而从硅酸铁岩石中除去至少一种不同于铁的成分。处理过的硅酸铁岩石用于生产生铁或者钢。用于利用所述处理过的硅酸铁的装置设计为生产生铁或者钢的装置。
Description
本发明涉及用于处理硅酸铁岩石的方法,其中从硅酸铁岩石中至少部分地除去至少一种成分。
本发明还涉及用于加工处理过的硅酸铁岩石的设备。
硅酸铁岩石目前事实上专用于机械利用。硅酸铁岩石在铜矿石的熔炼中作为熔渣形成。
硅酸铁岩石目前例如,浇铸进入模具,获得的模制品用于固堤(Uferbefestigungverwendet)。硅酸铁岩石的制粒也是已知的。使用粗大颗粒化的材料,例如,作为铁路路堤的砾石。较细的颗粒化材料用于喷砂。
以重量百分比计,硅酸铁岩石基本上由铁、硅和氧组成。除了铁含量,硅酸铁岩石还含有次要元素,例如,铜、铅、砷、镍和/或锌。
在铜矿(主要是黄铜矿)的熔炼中,形成了大量的熔渣。基于含有有价金属的起始材料的量,铜工业生产600kg的熔渣/t精矿,与铁和钢工业相比,其为约三倍量的熔渣。
在世界范围内,已经进行熔渣净化,主要目的是增加/最大化铜产量。最终存在两种方法途径:
a)火法冶金-在电炉或在燃油/燃气特尼恩特(Teniente)炉中。本文中,通过熔渣/铜冰铜混合物(Schlacken/Kupfersteingemisches)的相重力分离处理熔融熔渣。焦炭覆盖物(还原剂)的主要作用是避免熔体与氧气接触。
b)湿法冶金-熔渣浮选。在熔渣固化后,进行研磨过程,随后进行硫化铜颗粒的浮选。形成了精矿,并且可将其再循环至初级过程。
这些方法中的残余铜含量为约0.4-0.8%,并且这两种方法都不是设计用于冶金除去其他杂质。形成的熔渣产物(无论是火法冶金或者湿法冶金)存在一个问题:实际上没有经济使用价值,可能的应用没有附加值。世界范围生产的铜熔渣的最主要部分(大约1500万t/a)因此被废弃。
本发明的目的是改进在开头部分所提到的类型的方法,从而提供提高的经济价值。
根据本发明,该目的通过至少部分地除去至少一种不同于铁的成分,并且通过用处理过的硅酸铁岩石生产钢或者生铁来实现。
本发明的进一步的目的是构造在开头部分所提到的类型的设备,从而实现提高的经济价值。
根据本发明,该目的通过下述设备实现,该设备被配置为用于生产生铁或钢的设施。
铜熔渣的金属含量迄今为止尚未利用(非铁金属或者铁含量都尚未利用)。700kt/a的熔渣的量,其对应于280kt/a的铁含量。熔渣已为液态,因此为了实施该方法,只须使用相对少的额外能量。本发明因此基于从熔渣产物除去非铁金属,并使用残余熔渣产物(含有氧化物形式的造渣剂Si、Ca、Mg、Al和Fe)和原料用于生产生铁或钢的方法。
该下游方法使得在加工铜原料时,上游的方法步骤更加灵活。这些原料在其组成方面的复杂性将会在将来进一步增加,这是由于可用的铜矿沉积物变得更少。除了具有经济价值的杂质(加工熔炉接受了矿物补偿用于具有增大的含量的精矿的加工),例如As、Pb,在钢工业中,还有其他重要的参数是特别的,例如,Zn和钢污染物如S和P。另外,铜产量自然是关键的。本发明最新发展的方法涵盖了这些挑战,并寻求“零废物冶金”的目的,即在生产方法中形成的所有产物都被进一步加工。
下文给出实施本发明的硅酸铁岩石处理的关键方法步骤的关键描述。
方法描述
起始材料:
●硅酸铁岩石,铁橄榄石-(来自初级铜生产的Cu熔渣)
●还原剂(固体-焦炭,煤;气体-CO、H2、Fe)
●捕收剂金属(Cu、Fe)
●电能
●天然气或天然气分解产物
●空气/氧气
●来自铜和钢工业的循环产物(即浮渣、一氧化铅、飞尘、黄渣、金属相)或熔渣
工艺温度:
●1300-1600℃(迄今为止最佳的工艺温度为1400℃)
设备:
●电炉(矩形、处理区、安定区(Ruhezone),分接头配置为溢出,通过通道系统输入,通过底部吹气(Bodensplüung)引入气体)
●带有底部吹气的封闭AOD转炉。
工艺操作:
●非连续
●连续(优选的,但是是否实际上可实施取决于进一步的研究)
●多阶段-必须!
能量引入:
●电炉→电(可以设定非常低的氧电位)
●AOD转炉→气体燃烧(需要亚化学当量燃烧(□<1;优选为0.8-0.9);不利地-与电炉相比,氧电位提高)
停留时间:
●没有最终确定;约2-6小时
产物:
●熔渣产物-铁橄榄石产物、磁铁矿产物
●飞尘
●金属合金
附图中示意性描述了本发明的示例性的实施方案。附图显示了:
图1:方法的示意性流程图;
图2:是显示起始材料的规格的表;
图3:是显示来自方法的熔渣产物的规格的表。
图1示出了用于实施各个方法步骤的示意图。具体地,描述了在硅酸铁岩石的深度还原中的方法次序,用于提供铁橄榄石或磁铁矿产物作为用于铁和钢工业中的原料。
由初级铜方法得到的熔渣优选地以液态形式引入到深度还原方法中。液体熔渣优选地具有1200℃至1350℃范围的温度。典型地约1260℃的温度值。
可替换地,也设想通过本发明方法处理熔渣堆。然而,与液体熔渣的加工相比,这包括了较高的能量消耗,因为首先要熔化固体材料。起始材料的典型分析在图2的表中示出。
本发明的目的是通过选择性还原使更多的有价贵金属与铁分离。铁保留,与硅和/或氧结合作为铁橄榄石(Fe2SiO4)或磁铁矿产物(Fe3O4),用于进一步在铁和钢工业中用作为起始材料。该产物含有其他的Ca、Mg或Cr的氧化物作为杂质。产物的规格在图3的表中示出。
在加热到1400℃的优选的加工温度期间,存在的残余硫必须通过引入氧而从系统中除去,从而在随后的还原期间能够有效地实施还原。基于熔渣的量,通过添加不超过7%的固体碳覆盖熔池,避免熔池进一步与氧气接触。应该设定工艺气氛的CO/CO2比例,从而不超过10-12atm的氧电位。在该相中,熔渣的挥发性组分蒸发并与尾气一起离开工艺。在尾气处理的过程中,这些成分以其氧化物的形式作为飞尘获得。获得的飞尘的组成为约40-60%的Zn、10-20%的Pb和<10%的As,并可以用作锌生产的原料,例如在轧制方法中。在本文示出的具有700000t的年吨位的实施例中,预计约20000t的飞尘的量。
该方法步骤之后的铜含量仍为约0.2-0.3%的Cu。为了选择性地分离铜和铁,通过设置在底部的吹气块(spülsteine)引入一氧化碳作为还原剂。与利用喷枪进行吹气相比,底部吹气的优点为需要显著更低的气体速率。这导致了在熔渣、金属和气相之间的剧烈混合。根据反应式Cu2O+CO→2Cu+CO2,在气/熔渣相界面处发生还原。形成的金属液滴非常细(最大20μm),并且必须通过密度分离在安定区域中从熔渣相中分离出来。
基于进一步的加工流程,熔渣产物的矿物学可以与各用途相匹配。如果产物为例如直接用于高炉中,获得铁橄榄石相是令人满意的。为了通过高炉加料器引入,必需在烧结设备中进行预处理。对此,铁橄榄石的熔化范围(约1180℃)过低,这将会在加工中导致问题。因此需要设定最终产物中的磁铁矿的含量。该比例可以根据客户的需要通过添加限定量的氧来调整。氧不仅可以以氧气的形式添加,而且还可以以中间体的形式添加,所述中间体用作氧供体,例如来自钢工业的Fe2O3粉尘。
Claims (11)
1.处理硅酸铁岩石的方法,其中从硅酸铁岩石中至少部分地除去至少一种成分,其特征在于,至少部分地除去至少一种不同于铁外的成分,并且处理过的硅酸铁岩石用于生产生铁或钢。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述硅酸铁岩石以液态处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在约1300℃至1600℃的温度下处理所述硅酸铁岩石。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法,其特征在于,在所述处理期间引入还原剂。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法,其特征在于,在多个阶段中进行所述处理。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法,其特征在于,在所述处理期间的至少部分时间引入氧。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法,其特征在于,在带有底部吹气的电炉内进行所述处理。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法,其特征在于,在所述处理期间引入还原剂。
9.用于处理硅酸铁岩石的设备,其特征在于,在具有气体的进料设施的炉内处理硅酸铁岩石。
10.用于加工处理过的硅酸铁岩石的设备,其特征在于,所述设备被配置为用于生产生铁或钢的设施。
11.根据权利要求10所述的设备,其特征在于,其配置为高炉。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170818 |
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