一種高效回收鐵資源的鎳渣處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶金資源再利用技術領域，設及一種從鑲渣中回收鐵的方法，特別設 及一種高效回收鐵資源的鑲渣處理方法。
【背景技術】
[0002] 鑲渣是冶煉金屬鑲過程中排放的工業廢渣，生產1噸鑲約排出6~16噸渣，僅甘 肅省金川集團每年排放鑲渣100余萬噸，累計堆存量多達1000余萬噸。鑲渣處理是鑲冶金 過程的一個重要工序，它不僅關系到鑲冶煉的順暢，更設及到排渣占地和環境污染等問題， 是鑲冶金發展循環經濟的主要問題。
[0003] 鑲渣的化學成分隨鑲冶煉工藝和礦石來源的不同而有所差異，各主要成分的含 量；Si〇2為 30 ~50%、FeO為 30 ~60%、MgO為 1 ~15%、CaO為 1. 5 ~5%、A12〇3為 2. 5 ~ 6%，并含有少量的化、Ni、S等。依據鑲渣成分，國內外鑲渣的綜合利用或減少排放的方法有 很多種，主要是從冶煉爐排放為固體物W后再加W處理和利用，包括生產微晶玻璃、作為吸 附材料用于去除和回收廢水中的化"、化"、化等重金屬離子、濕法浸出或深度還原鑲渣中 有價金屬等。據統計，鑲渣中We含量平均可達40%W上，遠高于我國鐵礦石可采品味（We > 27%)，若能對鑲渣中的鐵資源充分回收，則既可避免資源的浪費，又可增加企業的經濟效 益。
[0004] 理論研究和生產實踐表明，鑲渣中的鐵主要W弱磁性的鐵橄攬石（2化0 ?Si化）的 形式存在。而鐵橄攬石是復雜娃酸鹽組成的共烙體，娃酸鹽晶體是Si-0原子相互連接的復 雜網狀晶體，很難W磁選的方式對其中的鐵進行富集。目前，從鑲渣中的鐵橄攬石提取鐵資 源通常采用還原法。
[0005] 采用還原法提取鐵資源，主要考慮將其燒結制塊，直接入爐代替鐵礦石或是采用 碳質還原劑將其深度還原為鐵，然后進行磨礦和磁選分離作業，一定程度上可W實現鑲渣 中鐵資源與其他礦物的有效分離。JianPan等通過提高爐渣的堿度，采用碳還原法在鑲渣 中獲得了 75. 26%的化、3. 25%的Ni和1. 2%的化，其中Ni和化的回收率分別達到了 82. 2〇/〇 和80.0%，但鐵的回收率只有42. 17%。趙俊學等為了改善鑲冶煉棄渣還原提鐵條件，對火法 冶煉鑲渣型進行改型研究。倪文等針對金川鑲棄渣的特點，采用深度還原一磁選工藝，對其 進行鐵資源回收的綜合利用實驗研究，獲得了鐵品位為89. 84%，鐵回收率達93. 21%的鐵精 礦。
[0006] 但是由于鐵橄攬石相中鐵氧化物被石英相所包裹，強度較高，結構致密，難W被還 原性氣體所穿透，導致還原性較差，必須在較高的溫度下由固體C還原劑所還原，還原產物 為化及Si化;由烙渣的離子理論可知，純石英相粘度極高，會導致還原后的渣和鐵難W分 離；鑲渣中所含的微量元素，如化、As等元素會被還原并帶入鐵中，在后期鋼鐵冶煉中無法 去除而嚴重影響鋼鐵質量；依據金川公司鑲渣處理實際情況可知，在還原提鐵過程中會產 生大量泡沫渣，造成烙渣飛瓣；另外，還原和置換化0的能耗高、不具經濟可行性，尚未形成 工業生產規模，致使大量鑲渣堆擱在渣場。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種高效回收鐵資源的鑲渣處理方法，實現低成本、低能耗 的從鑲渣中提取鐵資源，用于替代鐵礦石使用。
[000引為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是；一種高效回收鐵資源的鑲渣處理 方法，具體按W下步驟進行： 步驟1;對于能夠及時處理的烙融態鑲渣；將烙融態鑲渣倒入加熱爐中加熱，控制溫度 為1300~1500°C，加入改質劑，保溫，完全反應后，得到堿度為1. 0~1. 4的改質鑲渣； 對于企業現場因設備和工藝原因不能及時處理的烙融態鑲渣W及已經產生尚未處 理的堆放在渣場的鑲渣；冷卻凝固鑲渣，將冷卻凝固后的鑲渣加熱重新烙化，控制溫度為 1300~1500°C，加入改質劑，保溫，完全反應后，得到堿度為1. 0~1. 4的改質鑲渣； 步驟2 ;在保持改質鑲渣溫度1300~1500°C的條件下，加熱爐底吹或液面W下頂吹空 氣對改質鑲渣進行弱氧化處理，得氧化后鑲渣； 或者，在保持改質鑲渣溫度1300~1500°C的條件下，加熱爐底吹或液面W下頂吹氧氣 對改質鑲渣進行弱氧化處理，得氧化后鑲渣； 步驟3 ;W小于等于5°C/min的降溫速率將氧化后鑲渣的溫度降至1200°C后，水澤冷 卻，完全凝固后，得固結鑲渣； 步驟4 ;破碎球磨固結鑲渣至粒度小于200目； 步驟5 ;磁選球磨后礦渣，回收磁性物質，完成鑲渣的處理。
[0009] 本發明處理方法利用烙渣物理熱，在高溫烙融狀態下，對烙渣進行改質及弱氧化 處理，使烙渣中鐵的賦存狀態由鐵橄攬石相轉移至磁鐵礦相，并使鐵充分富集，經磁選分離 后，獲得高品位的磁鐵礦相。該種處理方法不僅能夠從鑲渣中回收鐵資源，使最終的磁選產 物中鐵含量達到55%W上，主要賦存于磁鐵礦相，而且不會將鑲渣中有害元素帶入富鐵相 中，該磁選產物完全可W替代鐵精礦使用。實現鐵資源低能耗、低成本、安全易處理的回收， 對促進鑲渣的資源再利用、企業節能減排環及境保護均具有重要意義。
【附圖說明】
[0010] 圖1是實施例1中將固結鑲渣破碎球磨至粒度200目W下后的實物粉末圖片。
[0011] 圖2是從圖1所示粉末中磁選得到的磁選物質的圖片。
[0012] 圖3是圖2所示磁選物質的X畑圖譜。
[0013] 圖4是實施例1制得的固結鑲渣的背散射電子成像（邸I)顯微圖。
[0014] 圖5是實施例1制得的固結鑲渣中鐵元素的面掃描圖。
[0015] 圖6是實施例1制得的固結鑲渣中的線掃描位置圖。
[0016] 圖7是圖6中"線數據2"處的放大圖。
[0017] 圖8是圖7中顯示的線掃描數據線上鐵元素的線掃描圖。
[0018] 圖9是圖7中顯示的線掃描數據線上巧元素的線掃描圖。
[0019] 圖10是圖7中顯示的線掃描數據線上娃元素的線掃描圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0021] 鑲渣中的鐵主要W弱磁性的鐵橄攬石（2化0 ?Si化）的形式存在，可通過碳質還原 劑將其深度還原為鐵。但由于鐵橄攬石還原性較差；導致還原后的鐵與渣難W分離；同時 鑲渣中的其它微量元素易被還原進入鐵中而影響鋼鐵質量；而且還原過程中產生的CO有 毒氣體，導致泡沫渣生成，造成烙渣飛瓣；還原能耗高、不具經濟可行性，尚未形成工業生產 規模，致使大量鑲渣堆擱在渣場。因此，本發明提供了一種回收鑲渣中鐵資源的處理方法， 能夠獲得高品位的作為鐵礦石替代資源的磁鐵礦相。該處理方法具體按W下步驟進行： 步驟1;鑲渣的改質處理： 對于能夠及時處理的烙融態鑲渣；將烙融態鑲渣倒入加熱爐（電爐、感應爐等）中，對 其進行加熱，控制溫度為1300~1500°C，防止烙渣因熱損失而凝固，保證鑲渣為烙融狀態； 加入石灰石或生石灰等堿性氧化物作為改質劑，保溫，完全反應后，得到堿度（CaO/Si化）為 1. 0~1. 4的改質鑲渣； 對于企業現場因設備和工藝原因不能及時處理的烙融態鑲渣W及已經產生尚未處理 的堆放在渣場的鑲渣：冷卻使鑲渣凝固，將冷卻凝固后的鑲渣加熱重新烙化，控制溫度為 1300~1500°C，加入石灰石或生石灰等堿性氧化物作為改質劑，保溫，完全反應后，得到堿 度（CaO/Si〇2)為1. 0~1.4的改質鑲渣； 為使反應完全、烙渣成分均勻，可適當進行攬拌。
[0022] 因為鑲渣中的鐵元素W鐵橄攬石的形式存在，在烙融的鑲渣中加入堿性氧化物作 為改質劑，能夠破壞鐵橄攬石的網狀結構。如向烙融鑲渣中加入化0,將烙融鑲渣的堿度調 整為1. 0~1. 4,在高溫下增大化0的溶解度，則可促使鐵橄攬石釋放出化0。為使改質劑 盡快烙化、溶解，改質劑的粒度需小于3mm。
[0023] 步驟2;改質鑲渣的弱氧化處理 加熱爐底吹或液面W下頂吹空氣對改質鑲渣進行弱氧化處理，并保持改質鑲渣的溫度 為1300~1500°C，通入空氣的流量為120~200血/min,弱氧化處理30min~60min，得氧 化后鑲渣； 或者，加熱爐底吹或液面W下頂吹氧氣對改質鑲渣進行弱氧化處理，并保持改質鑲渣 的溫度為1300~1500°C，通入的氧氣流量為30~50血/min,弱氧化處理30min~60min， 得氧化后鑲渣； 改質后，鑲渣中游離出大量化0,賦存在原渣鐵橄攬石相中的FeO經 氧化后轉變為強磁性的化3〇4,改質鑲渣中磁鐵礦相達到飽和濃度 CII,，A=1)時，開始結晶析出并長大。氧化過程中若氣體流量過大或氧化時間過長，會使生 成的磁鐵礦相繼續氧化為弱磁性的赤鐵礦相（a-Fe2化)，不利于磁選回收。
[0024] 步驟3 ;冷卻 W小于等于5°C/min的降溫速率將氧化后鑲渣的溫度降至1200°C后，水澤冷卻，完全 凝固后，得固結鑲渣； 將氧化后烙融鑲渣在渣罐或除渣場渣坑內冷卻。冷卻過程中，形成的磁鐵礦相晶