[实用新型]铜渣熔融还原制铁水的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铜渣熔融还原制铁水的装置，属于资源回收利用领域。

背景技术

我国的钢铁工业在世界上的钢铁产业中占有举足轻重的地位，十多年来其钢铁生产总量在全球各国的钢铁产业中一直占据首位。但是，我国的铁矿石资源状况远远不能满足钢铁产业的需求，资源分布具有以下特点：一是贫矿多，贫矿出储量占总储量的80%；二是多元素共生的复合矿石较多；三是我国铁矿石资源缺乏，品位低，且全国钢企产能巨大，需求量逐年上升，进口依存度日趋增大，但我国对进口铁矿石却没有定价权，国际铁矿石的价格自2004年以来，价格飞涨，价格的飞速上涨直接导致炼铁成本的剧增，削弱了钢铁产业的利润空间，从而严重影响了中国钢铁产业的发展。

因此，寻找一种铁矿石的替代资源作为炼铁原料不失为解决中国铁矿石资源长期短缺的一个有效的解决方式。

据统计，生产一吨铜产生2.2吨的铜渣，中国2007年的铜产量为350万吨，相应的产出铜渣的量770万吨，2008年中国的铜产量约为371万吨，经计算产出铜渣的量为816万吨。在当前资源综合利用的形势下，目前我国对铜渣资源综合利用的方式主要为利用其强度大、硅酸盐含量高等特点生产水泥等建筑材料，但是大部分铜渣则大量堆积成为废渣。铜渣的大量堆积，一方面会占用大量的土地，造成土地资源的浪费，另外一方面也会带来环境的污染、矿产资源的浪费等问题。铜渣中约含有40%的铁，在这数量巨大的铜渣中含有具有相当回收价值的铁。以2008年为例，我国铜渣的产量约为816万吨，附带铜渣中的铁含量约为326万吨，以现在国内炼钢生铁的价格2600元/吨来计算，回收其中80%的铁，每年所创造的价值约为67.8亿，推广到全球的炼铜工业，所回收的价值更为惊人。

铁在铜冶金渣中主要以2FeO·SiO₂（铁橄榄石）和Fe₃O₄（磁铁矿）的形式存在，目前对从铜渣中回收富集铁的研究主要集中在三个方面。东北大学的张林楠、隋智通等对利用高温熔融氧化-常温破碎磁选工艺进行渣中铁资源的回收进行了较为系统的研究。通过向熔融铜渣中吹入氧化性气体，可使渣中磁铁矿富集率从22%提高到85%以上，且冷却过程中控制一定的降温速率（5K/min），可使冷却后磁铁矿平均粒度达80-95μm，有利于后续的磁铁矿磁选工艺的进行。但铜渣熔融氧化反应后期，由于渣中FeO组分不断减少，Si-O络离子团不断聚合长大，同时熔池中Fe₃O₄晶体不断聚集长大，熔渣粘度及熔点不断增大，阻碍了反应继续进行和磁铁矿相聚集长大，最终导致铁得率较低。另工艺处理所得富磁铁矿相经磁选富集后，再作为炼铁原料进行还原，流程较为复杂，且过程中经历了两次加热和一次冷却过程，能量浪费严重。

阶段磨矿阶段选别工艺主要是为实现渣中铁和铜的综合回收。利用此工艺可实现对渣中铜的有效回收，但铁资源回收率较低，其主要原因是渣含铁物相中磁性氧化铁含量较少仅20%-30%，主要含铁物相铁硅酸盐在磁选过程中进入尾矿。

直接熔融还原法是指熔融状态下，铜渣中含铁组分受外加还原剂作用而还原析出的过程。李磊、王华等对铜渣直接熔融还原法进行渣中铁资源的回收进行了研究，发现熔融状态下渣中铁的回收率较高达90%左右，但工艺中炉型的选择与设计成为本方法能否工业化关键因素。

发明内容

本实用新型的目的是为铜渣熔融还原炼铁工艺，提供一种具备工业化应用前景的铜渣熔融还原制铁水的装置。

本实用新型铜渣熔融还原制铁水的装置，包括进预还原料装置1、熔融还原炉2、电弧3、出渣口4、出铁水口5和喷枪6，预还原进料装置1设置于熔融还原炉2上，电弧3设置在熔融还原炉2内，高温电弧提供铜渣熔融所需热量，温度为1700-1800℃；喷枪6、出渣口4和出铁水口5设置在熔融还原炉2上，其中出渣口位置稍高于出铁水口。

本实用新型中所述预还原进料装置1为可移动的圆台形装置，其内部带有电阻丝，进料装置相对于水平面的移动角度为0-15°，进料过程中可实现铜渣的预热和预还原，较大程度的减轻了熔融还原炉的冶炼负担，有利于其使用寿命的延长。

本实用新型中所述熔融还原炉2为圆柱形，其炉墙由外向里依次包括炉壁7、水冷炉腔8、间隔层9和耐火材料层10，炉壁7和间隔层9为SA213T12钢材。

本实用新型中所述喷枪6位于熔融还原炉距底部3/4的位置。