[发明专利]一种直接还原过程中脱砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接还原过程中脱砷的方法，更具体地说，涉及一种直接还原过程中脱砷并同时将有价金属直接还原的方法。

背景技术

钢铁冶金生产中，砷是钢中一种常见的有害残余元素，其主要来源于铁矿石、铁合金和废钢。砷易在钢的晶界处偏聚，会引起成分严重偏析，破坏金属基体的连续性；在热加工时会使钢材产生表面“热脆”裂纹等缺陷；钢的延伸率、断面收缩率及冲击韧性降低，并使钢的焊接性能变差。

有色冶金生产中，砷也是一种极为有害的元素，除少数冶炼厂以三氧化砷产品形式回收部分砷以外，其余的厂都作为含砷物料堆存或者作为三废排放。这不仅影响有色金属的回收，造成资源浪费，而且使得生产劳动条件恶化，作业复杂化，对人体的毒害以及对环境的污染都十分严重。

因此，需要进行脱砷处理。对含砷物料的脱砷研究主要集中在焙烧、烧结过程中脱砷以及湿法脱砷，而在直接还原过程中，本领域还没有能够有效地进行脱砷的方法。

另外，在冶金生产过程中，为了避免资源浪费，还需要尽可能地回收含砷物料中同时包含的有价金属。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接还原过程中脱砷以及同时还原含砷物料中有价金属的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一种直接还原过程中脱砷的方法，所述方法包括以下步骤：（1）造球：对含砷物料进行研磨，加入还原剂以及粘结剂混匀、造球；（2）烘干：对造球步骤所得的球团进行烘干处理；（3）直接还原：将造球步骤所得的球团置于还原炉内加热至950℃-1250℃，保温0.5小时-6小时，控制炉内气氛，进行直接还原反应；其中，造球步骤中所得球团直径为1cm-2cm。

根据本发明的一方面，在直接还原的步骤中，在脱砷同时，将含砷物料中的有价金属直接还原。

根据本发明的一方面，该方法中含砷物料为含砷铁矿、含砷铜渣、含砷镍渣、含砷锰渣、含砷钛渣中的至少一种。

根据本发明的一方面，该方法中还原剂为固态还原剂，还原剂的加入量的重量是含砷物料重量的10%-30%。

根据本发明的一方面，该方法中固态还原剂为焦粉、煤粉、石油焦、沥青中的至少一种。

根据本发明的一方面，该方法中，根据含砷物料，控制炉内气氛为氧化性或还原性。

根据本发明的一方面，当含砷物料包含FeAsO₄或As₂O₅时，将炉内气氛控制为还原性，当含砷物料包含FeAsS时，将炉内气氛控制为氧化性。

根据本发明的一方面，利用N₂-CO气体将炉内气氛控制为还原性，利用N₂-O₂气体将炉内气氛控制为氧化性。

根据本发明，可以同时实现含砷物料的脱砷及有价金属的直接还原。

附图说明

图1是根据本发明实施例的直接还原过程中脱砷的方法的示意性流程图。

具体实施方式

下面对照附图对本发明同时实现脱砷及有价金属的直接还原进行举例说明。

根据本发明的一种直接还原过程中脱砷的方法包括以下步骤：

（1）造球：对含砷物料进行研磨，加入还原剂以及粘结剂混匀、造球；（2）烘干：对造球步骤所得的球团进行烘干处理；（3）直接还原：将造球步骤所得的球团置于还原炉内加热至950℃-1250℃，保温0.5小时-6小时，控制炉内气氛，进行直接还原反应；其中，造球步骤中所得球团直径为1cm-2cm。

在步骤（1）中，球团直径大约为1cm-2cm，如果球团直径小于1cm或大于2cm，则含砷物料与还原剂接触不充分，导致脱砷反应不完全。

在步骤（3）中，球团的反应温度范围为950℃-1250℃，如果含砷物料、还原剂和粘结剂的球团被加热到的温度和/或保温温度低于950℃，则不进行还原反应或反应不完全，若含砷物料、还原剂和粘结剂的球团被加热到的温度和/或保温温度高于1250℃，则造成能源的浪费。

在步骤（3）中，球团在还原炉内的保温时间为0.5小时-6小时，若保温时间低于0.5小时，则不进行还原反应或反应不完全，导致砷脱除率偏低，若保温时间高于6小时，则会造成能源的浪费。

在直接还原的过程中，在脱砷同时，可以将含砷物料中的有价金属直接还原。

根据本发明的一方面，该方法中含砷物料为含砷铁矿、含砷铜渣、含砷镍渣、含砷锰渣、含砷钛渣中的至少一种。根据含砷物料，控制炉内气氛为氧化性或还原性。