[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

说明书

技术领域：

本发明属于非高炉炼铁与资源综合利用领域，具体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。

背景技术：

白云鄂博矿是世界上罕见的铁、稀土、铌、钍等元素共生大型多金属共生矿，目前，铁储量14.6亿吨，稀土资源R₂O₃，1.35亿吨，居世界第一位，铌资源，Nb₂O₅占我国95％。白云鄂博矿具有如下特点：(1)“多”：可利用元素多，氟、钾、钠、磷，可利用元素多达26 种；(2)“贫”，元素含量低，全铁品位，30％，硅酸铁等；稀土(RE₂O₃)含量6％以上；铌， Nb₂O₅，0.1％；(3)“细”，含铌和稀土矿物细小，难以分离。经过多年多年技术攻关，我国采用“白云鄂博铁矿选矿—高炉—转炉”工艺流程，实现了白云鄂博铁矿的大规模利用，并产生了含稀土高炉渣、含铌钢渣等固体废弃物。含稀土、铌废弃物中含有较高含量的铁、稀土、铌、钍、磷等多种有价元素，是重要的二次资源。

含稀土高炉渣产生于白云鄂博铁矿的高炉炼铁过程。其RE₂O₃含量0.1～8％，0.01～0.08 左右的ThO₂，含稀土高炉渣是一种重要的二次资源。由高炉放出的含稀土高炉熔渣温度高于 1300℃，每年排放大量的物理热，因此，含稀土高炉熔渣也是重要的物理热资源。

含铌钢渣产生于白云鄂博铁矿的炼钢过程，其金属铁含量为4～12％，铁氧化含量为 10～35％，五氧化二铌含量为0.1～5％，五氧化二磷含量为0.2～6％，并含有一定的铌与自由氧化钙(10％左右)。含铌钢渣是一种重要的二次资源。含铌炼钢熔渣温度高于1500℃，每年排放大量的物理热，因此，含铌炼钢熔渣也是重要的物理热资源。

含稀土高炉渣和含铌钢渣同属人造矿，含稀土、铌、铁、磷、钙等物相分散细小，属难处理矿，其综合利用问题尚未得到高效解决。我国每年排放800万吨以上含铌稀土高炉渣，堆积已超过三千万吨含稀土高炉渣。同时，每年排放300万吨以上含铌钢渣，堆积已超过2000 万吨以上。大量含稀土高炉渣与含铌钢渣)大量堆积，既浪费资源，又污染环境。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明提供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，该方法是一种由含稀土与铌混合熔渣回收含铌生铁或含铌钢、富稀土相、富磷相与熔渣调质处理的方法；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，是一种新的熔融还原工艺。

本发明的含稀土与铌混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法，充分利用了含稀土高炉熔渣与含铌熔融钢渣物理热资源和热态冶金熔剂，及含稀土高炉熔渣的还原性与含铌熔融钢渣的氧化性，通过两种熔渣混合实现了熔融还原，喷吹氧化性气体，实现熔融还原：①铁氧化物熔融还原为金属铁，②含铌金属铁组分聚集、长大与沉降，③稀土与钙组分迁移、富集于富稀土相，并实现长大与沉降，④铌组分分别迁移、富集于金属铁相与富铌相，并实现长大与沉降，⑤磷组分迁移、富集于Ca₂SiO₄-Ca₃(PO₄)₂相，富集于富稀土矿相界面，⑥自由氧化钙与自由氧化镁消失，混合熔渣实现调质；采用人工分拣、磁选与重选结合的方法，分离沉降在底部的含铌金属铁、富铌相、富稀土相，实现混合熔渣中稀土组分、铁组分、铌组分、磷组分与自由氧化钙组分的高效回收，可以处理含稀土、铌、铁物料，同时实现熔渣调质处理，达到资源高效综合利用。

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：