转底炉直接还原铜渣回收铁、锌技术

采用转底炉直接还原工艺,将铜渣含碳球团在高温条件下直接还原得到金属化球团和高品位氧化锌粉尘,再通过熔分或磨矿磁选方式将铁回收,得到的铁产品可作为冶炼含铜钢的原料.转底炉中试结果表明:采用"转底炉直接还原—燃气熔分"流程处理铜渣,可获得TFe品位94%以上、铁回收率93%以上的熔分铁水;采用"转底炉直接还原—磨矿磁选"流程处理铜渣,可获得TFe品位90%以上、铁回收率85%以上的金属铁粉;采用两种流程处理铜渣,均可获得锌品位60.02%的ZnO粉尘.结果表明,经过转底炉直接还原,铜渣中的铁橄榄石Fe_2SiO_4和磁铁矿Fe_3O_4相转变为含有金属铁Fe、二氧化硅SiO_2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si_2O_6的金属化球团,具备通过磨选或熔分进行进一步富集的条件.     

循环钢渣与铜渣搭配利用的碳热还原

 通过理论分析,提出了铜渣与钢渣搭配利用的新工艺,并通过试验考察了含碳球团的还原和熔分情况,探讨了该工艺的可行性。铜渣和钢渣互为熔剂,促进了相互的还原过程,碱度为2.0时最有利于磷的还原,1 400 ℃还原30 min时磷的气化脱除率约为75%;碱度为1.0时最有利于铁氧化物的还原,1 200 ℃还原20 min时试样的金属化率达到92%。铜渣与钢渣的质量之比高于1.32时可以实现渣、铁分离,碱度为1.0时粒铁的收得率超过90%,磷在粒铁中的分布率接近45%。     

钒钛磁铁矿碳热钠化还原工艺

 为了降低钒钛磁铁矿的还原和熔分温度,提高钛与钒的回收率,采取碳热钠化还原法处理钒钛磁铁矿,研究了钠化剂对钒钛磁铁矿还原以及熔分后钛、钒分布的影响。结果表明,钠化剂能显著改善钒钛磁铁矿的还原性以及磁选和熔分效果,钠化比为1.2时,1 100 ℃还原60 min即可达到90%以上的金属化率,磁选后铁的收得率达到92%以上,铁品位接近80%。1 450 ℃以上的温度熔分后,铁的收得率高于95%,钒在铁水中的分配比为91%,熔分渣水洗后[w(TiO2)]达到56%。     

氯化焙烧法回收铜渣中的铁

对铜渣展开了氧化气氛氯化焙烧—配煤还原—高温熔分回收铁的试验。结果表明,最佳氧化焙烧试验条件为:云铜渣破碎至-100μm、NaCl配加量4%、氧化焙烧温度900℃、焙烧时间2h;此时脱硫率达到72%;焙渣经1 100℃配煤还原6h后,在1 500℃氮气保护下熔分0.5h,铁还原率可以达到94%,铁中铜含量降低至0.51%,铜分离率为70.6%。     

云铜铜渣还原熔分试验分析

为了合理利用云铜渣,采用ITmk3工艺获得高质量粒铁,在实验室条件下进行了一系列的基础研究。通过比较试样全铁质量和熔分得到的粒铁质量,得到了金属铁的收得率,结合化学分析方法,分别得到了试样还原后的金属化率以及熔分后金属铁中的碳质量分数,研究了各个因素对以上指标的影响规律,形成了对云铜渣合理还原熔分的工艺路线,得到如下结论:渣熔化是形成粒铁的必要条件,铁的聚合程度取决于渣铁分离熔化之前铁的渗碳质量分数。渣中SiO_2的存在是渣相低熔点的根本原因,碱度改变时云铜渣的熔化区间会发生变化,但对熔化开始温度的影响不显著。当碱度大于0.4后,添加CaO能显著地提高云铜渣的还原性能。     

赤泥直接还原资源化利用中试研究

采用煤基直接还原-磨矿磁选/熔分工艺,对国内某氧化铝厂拜耳法赤泥进行了转底炉直接还原、磨矿磁选、熔分渣铁分离、热态炉渣制备新型岩棉的中试试验。转底炉中试试验结果表明,采用"转底炉直接还原-熔分"流程处理赤泥,可获得TFe品位94%以上、铁回收率93%以上的熔分铁水;采用"转底炉直接还原-磨矿磁选"流程处理赤泥,可获得TFe品位90%以上,铁回收率80%以上的金属铁粉;同时,采用熔分得到的二次尾渣,经高速甩丝后得到渣球含量、纤维直径、含水率均满足国标要求的纤维棉制品。因此采用本文的工艺路线可以实现赤泥的资源化综合利用。     

利用铜渣直接还原炼铁试验研究

本研究的目的是利用废弃含铁铜渣资源直接还原炼铁,降低能耗,减少CO_2排放,降低成本。通过铜渣球团直接还原炼铁试验,控制低熔点产物的量,必须做到迅速降低产物中的亚铁含量和快速去除K、Na,去掉NCP、适当提高焙烧温度和延长焙烧时间,提高铜渣球团直接还原金属化率及还原铁粉品位和金属回收率。通过优化试验,DRI球团金属化率92%,金属回收率89%,按95%铁品位折算每吨铁:能耗380.00 kgce,CO_2排放1.10 t,炉料成本490元。利用铜渣作为二次资源直接还原炼铁,可扩大炼铁资源应用范围,减少铜渣对环境污染,节能减排效果显著。     

铜渣与高炉灰共还原—磁选回收铁试验

以铁品位35.59%的山东某地的铜渣和山东、甘肃两地的四种高炉灰为原料,进行共还原—磁选回收铁工艺试验,研究了高炉灰作为共还原—磁选工艺还原剂的可行性。结果表明,焙烧体系中仅加入高炉灰时,铜渣与高炉灰共还原—磁选所得还原铁指标均较差;当加入氟化钙时,还原铁中铁品位和铁回收率均大于90%,指标较好,实现了铜渣与高炉灰中铁资源的高效回收。高炉灰种类及用量、氟化钙用量、还原温度、还原时间及磨选条件均对还原铁指标有影响,在铜渣∶G1∶氟化钙质量比为100∶30∶15、共还原温度1250℃、共还原时间60 min的条件下焙烧,然后在磨矿细度-74μm占51.87%、磁场强度80 kA/m条件下磁选,可获得铁品位和铁回收率分别为92.06%和92.65%的直接还原铁。该工艺可以为铜渣和高炉灰的综合利用提供参考。     

转底炉处理赤泥工艺技术

为了综合利用氧化铝冶炼产生的赤泥,探索在转底炉中直接还原赤泥、磨矿磁选获得高品位直接还原铁。通过实验室试验摸索了转底炉还原工艺参数,并在转底炉工业试验线进行了工业试验。实验室结果表明,赤泥还原后的直接还原铁(DRI)金属化率可达88.6%,磁选后的铁品位可达82.1%,磁选后的铁回收率可达88.9%。工业试验中,转底炉还原后,产品金属化率平均为69.2%,将还原后的DRI磁选获得高品位的DRI产品,磁选后DRI的铁品位为72.8%,磁选后铁回收率达到了85.2%,初步打通了在转底炉中还原赤泥、磁选的工艺路径。     

铜渣-生物质复合球团微波还原回收铁试验研究

铜渣中铁含量在30%~45%,高于工业可采铁矿石品位,但铜渣中的铁主要以橄榄石形式赋存,提取回收难度大。以铜渣为原料,生物质碳为还原剂,采用微波还原—磁选工艺回收铜渣中铁资源。研究表明：铜渣生物质复合球团的最佳还原工艺为：还原温度1 473 K、还原时间90 min、CaO添加量为铜渣质量的15%,磁选后铁精矿中铁的品位可达85.9%,铁回收率为89.1%。     

牙买加赤泥提铁实验研究

通过实验室试验,对牙买加赤泥分别进行了直接还原-磁选和磁化焙烧-磁选两种工艺方案的提铁实验研究。试验结果表明:采用磁化焙烧-磁选工艺方案,最终得到的铁精矿品位最高为31.84%,铁回收率最高57.46%;采用直接还原-磁选工艺方案,最终得到的金属化铁粉的铁品位最高34.62%,金属化率42.20%,铁回收率最高65.04%。     

钒钛磁铁矿金属化球团熔分深还原试验研究

用氢气还原制得钒钛磁铁矿的金属化球团,在马弗炉内进行熔分深还原试验。通过正交试验和单因素试验研究了熔分还原温度、碱度、萤石配比和还原时间对生铁钒含量以及铁和钒的回收率的影响,发现碱度和时间为影响生铁钒含量、铁和钒回收率的主要因素,并找出熔分深还原的最优工艺条件。在此条件下,渣铁分离良好,生铁中钒的质量分数为0.59%,铁和钒的回收率分别达到了95.39%和92.49%。     

铜渣活化试验研究

本文采用熔融还原的方法制备新型胶凝材料用活化铜渣,探索熔融还原条件对铜渣活性的影响,结果表明:经还原熔炼-磁选后,铜渣成分发生变化,进而影响了铜渣活性。优化还原条件为T=1 350℃,炭粉添加量为铜渣质量的24%,氧化钙添加量为铜渣质量的6%,还原焙烧时间75 min。经磁选除铁和碱性激发后,试块抗压强度最大可达8.7 MPa;经过熔融还原,渣中铁含量14%～20%,钙含量7%～9%,硅含量15%～16%时铜渣活性最强。     

钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分试验及渣相分析

通过单因素试验考察了熔分温度、熔分时间和球团碱度对钒钛磁铁矿金属化球团熔分效果的影响,利用Factsage软件计算了不同碱度配比下的渣系三元相图,并结合XRD分析了熔分渣系特点,解释钒钛磁铁矿金属化球团还原熔分过程。结果表明,适当提高熔分温度、熔分时间和球团碱度有利于渣铁分离,但球团碱度超过1.0后,由于三元渣系组成移动到了高温区,使熔渣熔化性温度升高;熔分时间超过40min后,渣系中TiN逐渐增多,增加了熔渣的黏度,不利于渣铁分离。金属化球团熔分还原的最优条件为熔分温度1 550℃、球团碱度R=1.0、熔分时间40min。     

转底炉煤基直接还原铁矾渣回收铁锌联合工艺

开发了转底炉内铁矾渣含碳球团直接还原—熔分回收铁、烟气回收次氧化锌的联合工艺,研究了工艺参数对铁矾渣中铁和锌综合回收的影响。最佳工艺条件为:碱度2.5,配碳比1.4,还原温度1 300℃,还原时间30min,金属化率达到98.47%,铁回收率为95%,在还原阶段锌的挥发率达到94%,熔分结束锌的挥发率接近100%。在最佳工艺参数下进行了Φ3.0 m转底炉中试试验,得到全铁含量44.50%,金属铁含量34.71%,金属化率78%的金属化球团,锌挥发率达到92%。     

高硅铁废渣直接还原铁晶粒形成与长大

 冶金工业每年会产生大量的高硅铁废渣,铜渣作为一种典型的高硅铁废渣,目前主要以露天堆积方式处理,为了提取铜渣中有价元素,并进行资源化利用,以某厂铜渣为例进行煤基直接还原试验,采用XRD衍射、扫描电镜等分析手段,探究铜渣在直接还原过程中不同阶段以及加入形核剂条件下铁晶粒的形成、长大及分布规律。结果表明,还原时间为30 min时,金属化率最高为78.40%,铁晶粒生长情况最为良好,铁元素分布最集中;还原过程中加入磁铁矿能明显提高金属化率,有利于铁晶粒的生长,当磁铁矿配比为20%时,金属化率最高,为87.59%;磁铁矿作为形核剂加入可降低形核位垒,促进铁晶粒的长大与铁元素的集中分布。     

镍渣直接还原磁选提铁试验

 通过试验对镍渣和煤粉制备含碳球团的直接还原和磁选进行了研究,考察了不同温度、碳氧比、碱度等参数随时间的金属化率变化情况,以及不同磨矿细度下的磁选结果。结果表明：碳氧比为1.2,碱度为0.5的镍渣含碳球团,在1300℃下直接还原20min后可以获得98.34%的金属化率,在该条件下还原后所得金属化球团磨矿时间从10min增加到90min,粒度小于0.074mm所占比例从46.9%增加到95.6%,磁选后精矿TFe质量分数从78.82%降低到74.01%,而磁选产率与铁回收率则分别从51.77%和79.02%增加到70.92%和89.80%。实验室结果表明,镍渣通过含碳球团直接还原磁选的方式利用其中的铁资源在工艺上是可行的。     

基于直接还原熔分的赤泥综合利用试验研究

以赤泥、煤粉为主要原料制成含碳球团,通过高温直接还原熔分工艺提取金属铁及其他有价金属,考察了配碳量、时间、温度对还原和熔分的影响。结果表明:煤粉配加量为赤泥量的13.3%,球团金属化率可以达到62%,赤泥球团转底炉直接还原时间控制在40~60min之间,直接还原温度为1200℃左右,赤泥含碳球团达到最佳的还原率,金属化率达到64%。     

高炉添加金属化球团炉料的冶金性能试验

在掌握金属化球团及其他含铁原料特性的基础上,采用熔滴试验方法,考察不同比例金属化球团对高炉冶炼过程的影响。试验结果表明：金属化球团具有含铁品位高、金属化率高、还原性能好、无低温还原粉化、软熔滴落性优良等特点,在高炉中配加金属化球团其综合炉料的软熔滴落性能变好,但考虑到配加金属化球团后减少焦比对高炉的影响,其配加比例在20%（质量分数）左右比较适宜。     

钒钛磁铁矿碱熔低温冶炼工艺研究

为了实现钒钛磁铁矿的低温冶炼,以NaOH为碱熔剂,采用煤基直接还原技术,研究了钒钛磁铁矿直接还原—熔分工艺。主要考察了Na/Si对钒钛磁铁矿团块金属化率及熔分效果的影响,并通过XRD分析得出了Na/Si对金属化团块及熔渣物相组成的影响。采用Factsage热力学软件对不同Na/Si下Na_2O-SiO_2-TiO_2-Al_2O_3-CaO五元相的渣系熔点进行了计算。结果表明:Na/Si越高,渣系熔点越低。NaOH可有效改善钒钛磁铁矿的直接还原和熔分效果。随着团块Na/Si的升高,团块金属化率随之升高,但升高的幅度逐渐减小。当Na/Si=5.0、直接还原温度为1 150℃、C/O=1.4、直接还原时间为30 min时,团块金属化率就达到了93.17%。随着Na/Si升高,渣铁分离越彻底,当Na/Si4.0时,熔分所得粒铁表面平整度较好,熔分钛渣中无小尺寸粒铁分散。以NaOH处理钒钛磁铁矿金属化团块所得熔分渣中钛、硅、铝大多以钠酸盐形式存在,NaOH可以有效的降低钒钛磁铁矿的还原熔分难度,在1 460℃实现熔分,促进渣铁分离。