[发明专利]一种含稀土与铌混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法

摘要

本发明涉及一种含稀土与铌混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法，属于非高炉炼铁与资源综合利用领域，该方法包括以下步骤1)含稀土高炉熔渣和含铌熔融钢渣混合形成含稀土与铌混合熔渣，将含稀土与铌混合熔渣的温度控制在设定温度范围；2)喷吹氧化性气体，进行熔融还原，使铁氧化物充分还原为金属铁；3)根据反应装置不同进行分离回收；本发明混合熔渣中稀土与钙组分、铌组分、磷组分等得到高效回收；可以处理冷态含铌、稀土、铁物料，同时实现熔渣调质处理，达到资源高效综合利用；该方法反应时间短、金属回收率高、生产成本低、原料适应性强、处理量大、环境友好、经济收益高、可有效解决冶金资源与热能高效回收利用问题。

主权项

一种含稀土与铌混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，熔渣混合：按质量比，含稀土高炉熔渣∶含铌熔融钢渣＝100∶(1～1000)配料；加入到保温装置、可倾倒的反应熔炼装置或固定式的反应熔炼装置中，形成含稀土与铌混合熔渣，发生熔融还原反应；将含稀土与铌混合熔渣的温度控制在设定温度范围内：其中：设定温度范围为1400～1550℃；当反应装置采用保温装置时，含稀土与铌混合熔渣的温度范围设定为1400～1550℃；当反应装置可倾倒的反应熔炼装置或固定式的反应熔炼装置时，含稀土与铌混合熔渣的温度范围设定为1450～1550℃；控制含稀土与铌混合熔渣的温度在设定温度范围的方法为：当含稀土与铌混合熔渣的温度＜设定温度范围下限时，通过反应装置自身的加热功能，或向含稀土与铌混合熔渣中加入燃料和/或含铌熔融钢渣，使含稀土与铌混合熔渣的温度达到设定温度范围内；当含稀土与铌混合熔渣的温度＞设定温度范围上限时，向含稀土与铌混合熔渣中加入含铌稀土物料、含铁物料或含稀土高炉熔渣中的一种或几种，使含稀土与铌混合熔渣的温度达到设定温度范围内；步骤2，熔融还原：(1)喷吹气体：向含稀土与铌混合熔渣中，喷吹预热后氧化性气体；其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃，氧化性气体时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)；(2)控制还原过程：在喷吹过程中，通过调控同时保证(a)和(b)两个参数：(a)含稀土与铌混合熔渣的温度在设定温度范围内；(b)含稀土与铌混合熔渣中，剩余铁氧化物还原成金属铁；调控方法为：对应(a)：采用步骤1中的控制含稀土与铌混合熔渣的温度在设定温度范围的方法；对应(b)：当含稀土与铌混合熔渣中还原性不足时，向含稀土与铌混合熔渣中加入还原剂，使剩余铁氧化物还原成金属铁；步骤3，分离回收：采用以下方法中的一种：方法一，当反应装置采用保温装置时，采用方法A、方法B或方法C：方法A：当反应装置采用不可倾倒的保温装置或可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的混合熔渣，冷却至室温，获得缓冷渣；(2)含铌金属铁沉降到反应装置的底部，形成铁坨，人工取出铁坨；将剩余缓冷渣中含铌金属铁层，破碎至粒度为20～400μm，磨矿，磁选分离出剩余含铌金属铁；(3)对去除铁坨和含铌金属铁层的缓冷渣，采用重力分选法进行分离，获得富稀土精矿、富铌精矿和尾矿；(4)尾矿的回收利用有2种：①作为水泥原料、建筑材料、代替碎石作骨料、路材或磷肥使用；②采用湿法冶金、选矿方法或选矿‑湿法冶金联合法将尾矿中含磷组分分离出来；方法B：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的混合熔渣的温度降温至1150～1250℃，将中部和上部的还原后的混合熔渣倒出后，空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；(2)将下部的还原后的混合熔渣，仍在可倾倒的保温装置中，作为方法A还原后的混合熔渣进行处理；方法C：仅当反应装置采用可倾倒的保温装置时：(1)将还原后的混合熔渣，沉降渣‑金分离，获得含铌铁水与还原后的含稀土与铌熔渣；(2)当还原后的的含稀土与铌熔渣中RE2O3的质量分数≤1％时，直接将还原后的含稀土与铌熔渣水淬，用作水泥原料或建筑材料；(3)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢；方法二，当反应装置采用可倾倒的熔炼反应装置或固定式的熔炼反应装置时，分离回收采用方法D或方法E：方法D：(1)将还原后的混合熔渣的温度降温至1150～1250℃，将中部和上部的还原后的混合熔渣空冷或水淬，用作水泥原料或建筑材料；(2)将下部的还原后的混合熔渣，倒入保温装置中，分离回收采用方法A进行处理；方法E：(1)将还原后的混合熔渣，沉降渣‑金分离，获得含铌铁水与还原后的含稀土与铌熔渣；(2)还原后的含稀土与铌熔渣，进行炉外熔渣处理；(3)将含铌铁水送往转炉提铌炼钢；其中，还原后的含稀土与铌熔渣，进行炉外熔渣处理的方法如下：方法E‑1：还原后的含稀土与铌熔渣浇筑微晶玻璃或作为矿渣棉；方法E‑2：还原后的的含稀土与铌熔渣直接水淬；当还原后的的含稀土与铌熔渣中RE2O3的质量分数≤1％时，直接将还原后的含稀土与铌熔渣水淬，用作水泥原料或建筑材料；方法E‑3：还原后的含稀土与铌熔渣作为热态冶金熔 剂：将还原后的含稀土与铌熔渣加入步骤1中的含稀土与铌混合熔渣，作为热态冶金熔 剂，调整含稀土与铌混合熔渣成分，控制含稀土与铌混合熔渣温度、粘度；方法E‑4：还原后的含稀土与铌熔渣进行炉外处理(1)将还原后的含稀土与铌熔渣，倒入保温装置，向还原后的含稀土与铌熔渣中，喷吹预热后氧化性气体；其中，氧化性气体的预热温度为0～1200℃，氧化性气体时间与流量的关系为1～90L/(min·kg)，设定温度范围为1400～1550℃，在喷吹过程中，通过调控同时保证(c)和(d)两个参数：(c)还原后的含稀土与铌熔渣的温度在设定温度范围内；(d)还原后的含稀土与铌熔渣中，铁氧化物还原成金属铁；调控方法为：对应(c)：采用步骤1中的控制含稀土与铌混合熔渣的温度在设定温度范围的方法；对应(d)：当含稀土与铌混合熔渣中还原性不足时，向含稀土与铌混合熔渣中加入还原剂，使铁氧化物还原成金属铁；(2)获得还原后的混合熔渣，分离回收采用方法A、方法B或方法C中的一种；方法E‑5：还原后的含稀土与铌熔渣氧化后空冷或水淬(1)将还原后的含稀土与铌熔渣倒入可倾倒的保温装置、可倾倒的熔炼反应装置或固定式熔炼反应装置中，向还原后的含稀土与铌混合熔渣中吹入氧化性气体，直至含稀土与铌熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后熔渣；其中，在整个过程中，控制含稀土与铌熔渣温度≥1450℃，控制方法为：当温度低于＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热补充热量，或通过装置自身加热，使保温装置内含稀土与铌熔渣温度≥1450℃；(2)对氧化后熔渣直接空冷或水淬，用途有4种：①矿渣水泥；②水泥调整剂；③水泥生产中的添加剂；④水泥熟料；方法E‑6，还原后的含稀土与铌熔渣处理生产高附加值的水泥熟料：(1)将还原后的含稀土与铌熔渣倒入可倾倒的保温装置、可倾倒的熔炼反应装置或固定式熔炼反应装置中，与熔融转炉含铌钢渣、电炉熔融还原钢渣、电炉熔融氧化钢渣、石灰、粉煤灰、碱性铁贫矿、铝土矿、熔融稀土高炉渣中的一种或几种混合，形成混合熔渣；(2)向混合熔渣中喷入氧化性气体，直至混合熔渣中的氧化铁质量百分数≥2wt％，完成喷吹，获得氧化后熔渣；其中，在整个过程中，控制混合熔渣温度≥1450℃，采用的控制方法为：当温度低于＜1450℃，喷入预热燃料，燃烧放热补充热量，或通过装置自身加热，使保温装置内混合熔渣温度≥1450℃；(3)对氧化后熔渣直接空冷或水淬，用于生产水泥熟料；方法E‑7，还原后的含稀土与铌熔渣再处理：还原后的熔渣倒入不可倾倒的保温装置，按照步骤2中的方法进行熔融还原，分离回收采用方法A、方法B或方法C。