转底炉直接还原铜渣回收铁、锌技术
转底炉直接还原炼铁工艺的发展
转底炉直接还原炼铁工艺的发展2010-02-24 17:02:19 作者：phpcms来源：浏览次数：571 网友评论 0 条一、前言为了满足冶炼高纯净钢的要求, 炼钢生产对纯净铁资源的需求越来越大。
与此同时, 优质废钢与铁资源却日益短缺其价格不断升高, 对炼钢生产影响很大, 为此，各国冶金工作者开发了许多直接还原或熔融还原工艺来为炼钢生产提供质优价廉的纯净铁资源。
但由于技术、投资等方面的原因，真正具有市场竞争力、适合于工业应用的并不多见。
同时，钢铁厂每年生产的大量含铁废弃物也给环保带来很大的压力。
如何对其进行回收利用是困扰冶金行业的一个难题。
直接还原工艺中气基法虽然具有生产效率高，生产规模大，能耗低和容易操作等优点，但必须以一次能源---天然气为还原剂，因此该工艺只能在天然气资源丰富的国家得以发展。
而煤基法以煤作为还原剂，较好的解决了气基法的不足。
目前世界上很多国家都在开发煤基直接还原新技术，有些技术已经应用于工业生产。
其中，转底炉法以其原料适应性强和操作工艺的零活性等优点，引起冶金界的高度重视。
但由于原料条件和对产品质量要求的不同，转底炉直接还原炼铁又发展为FASTMET，ITKM3和DRYIRON等不同工艺路线。
二、FASTMET工艺早在50年代Midex的前身Ross公司就发明了转底炉含碳球团直接还原法。
1964~1966年进行了2t/h规模试验。
1974年Inco公司开始研究把转底炉用于处理电炉生产不锈钢产生的氧化物粉尘的方法，并建立了一座年处理2.5万吨废料的工厂。
经转底炉预还原的球团，通过运输罐热装入电炉。
1978年美国Inmetco在宾州埃尔伍德市建成一座年处理5.6万吨电炉钢厂粉尘能力的转底炉，回收锌及可用作电炉原料的含Cr，Ni的还原铁。
1982年Mid ex公司将转底炉法命名为FASTMET，用于煤基直接还原。
神户制钢收购Midex公司后，199 5年开始建设2.5t/h示范装置，经过两年半试验后，认为Fastmet技术成熟可靠，已达到商业水平化水平。
转底炉
转底炉项目简介1 转底炉还原工艺简介1.1 转底炉工艺简介转底炉由轧钢用的环形加热炉演变为炼铁工艺，最早是用来处理钢铁工业产生的粉尘及废弃物。
转底炉工艺有多种，主要包括Fastmet/Fastmelt、ITmk3、Inmetco/Redsmelt、DryIron、Comet/Sidcomet、HI-QIP等。
转底炉直接还原工艺流程示意图1.2 转底炉工艺与其它相似工艺比较转底炉是煤基直接还原工艺中的核心设备之一，煤基直接还原工艺主要包括回转窑法（如SL-RN法）和转底炉法（如COMET法）。
而煤基直接还原工艺和气基直接还原工艺都是直接还原工艺，以铁产品为例直接还原工艺的产品为海绵铁（又称直接还原铁—DRI即Direct Reduced Iron）。
直接还原和熔融还原是两种主要的非高炉炼铁思路。
当转底炉的原料加入含碳球团时，其产品为金属化球团，可供电炉使用，也作为高炉的原料。
而链篦机—回转窑—环冷机（链回环）生产出来的产品是氧化球团，是为高炉炼铁提供的原料之一，称之为球团矿，而高炉炼铁的含铁原料还包括天然块矿、烧结矿。
转底炉直接还原技术采用含碳球团作原料，反应速度快，同时符合中国以煤为主要能源的特点。
以直接还原技术用于钒钛磁铁矿为例，转底炉技术相比隧道窑、回转窑工艺，以ITmk3为代表的转底炉工艺的优点主要是：○1还原原料在预热和还原过程中始终处于静止状态下随炉底一起进行，所以对生球强度要求不高；○2较高的还原温度（1350℃或更高）、反应快、效率高。
反应时间可在10-50min范围，可与矿热电炉熔炼容易实现同步热装；○3可调整喷入炉内燃料（可以是煤粉、煤气或油）和风量，能准确控制炉膛温度和炉内气氛；○4过程能耗低，回转窑法折算成每吨海绵铁的煤耗通常大于800kg，而转底炉法为600kg；○5从工艺角度来看，ITmk3技术流程简单，投资成本低，产品价格低，铁矿石原料及还原剂选择灵活。
另外，据马鞍山钢铁设计研究总院秦廷许的研究：转底炉-电炉炼铁流程与高炉传统炼铁流程比较，虽在铁精矿消耗量、还原剂和燃料的能源消耗量上相差不大，但吨铁成本低约10%；基建投资省22%左右；全流程电耗低48.6%。
适用于转底炉处置含铁、锌粉尘的消解工艺
现代冶金Modern Metallurgy第49卷第1期2021年2月Vol. 49 No. 1Feb. 2021适用于转底炉处置含铁、锌粉尘的消解工艺赵丹丹，吴传文（上海梅山工业民用工程设计研究院有限公司，江苏南京210039）摘要：转底炉处理含铁、锌尘泥技术为国内乃至国际上较前沿技术，具有非常高的经济和环保效益，为使生产线高效、稳定运行，须对含铁、锌粉尘进行针对性的预处理$对游离钙含量较高的粉尘进行消解处理的机理及工艺设施 进行介绍$关键词：转底炉；冶金粉尘；资源回收；润湿试验；消解工艺中图分类号：X7561概述钢铁企业生产过程中会产生大量有利用价值的各种含铁、锌的粉尘、污泥，主要是烧结除尘灰、高炉 除尘灰、电弧炉粉尘、转炉除尘灰等，同时含有部分锌、铅、钾、钠等有害元素％采用目前常规的利用方 式已经影响了设备使用寿命、工艺生产顺行,致使相当一部分粉尘只能采取弃置、填埋等处置。
循环、高 效的固废处理是当前国家重点鼓励发展的产业；转底炉直接还原技术，将含铁、锌尘泥进行资源循环处置，被广大的钢铁企业关注并实施。
由于钢铁企业 生产原料的不同、生产工艺的差异，含铁、锌尘泥的物理特性、化学成分具有差异性；针对不同的物料组合，选择适宜的预处理措施，是保证生产线正常运行 的先决条件％含铁、锌尘泥是钢铁工业种类最多、成分最杂的 废弃物，是钢铁企业在原料准备、烧结、球团、炼铁、表1 炼钢和轧钢等工艺过程中所排烟尘进行干法除尘、湿法除尘和废水处理后的固态废物％例如：高炉除 尘灰是高炉炼铁过程中矿槽、筛分、出铁场等除尘工艺收集到的粉尘;烧结除尘灰是烧结原料在转运、配 料、烧结过程中，除尘器收集下来的粉尘；转炉LT灰是转炉煤气干法净化回收的粉尘％这些除尘灰的 总铁含量（TFe ）—般在20%-70%，还含有Zn,Ca ，Mg 及C,P,S 等元素％转底炉直接还原工艺是将含铁、锌尘泥配碳和粘结剂后混合造球，生球经烘干后置于转底炉内，当 转底炉转动时生球被加热，至1100 D 左右时ZnO 被还原，还原出的Zn 被蒸发并随烟气一起排出，经冷却系统时被氧化成ZnO 后沉积在除尘器收集后 销售，生产的直接还原铁（DRI ）和余热回收的蒸汽可循环利用％通过含铁、锌粉尘化学成分的测定和润湿试验，为消解工艺路线的选择提供强有力的支撑。
利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法与流程
利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法与流程技术特征：1.一种利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)原料处理：将铜渣、硅石粉、还原剂与粘结剂经过配料、混合后，再经过压球工艺制备成铜渣含碳球团，将铜渣含碳球团烘干待用；2)转底炉还原与球团焦化增强：将步骤1)所得铜渣含碳球团送入转底炉进行还原，得到氧化锌粉、金属化球团；3)硅铁冶炼：将步骤2)转底炉排出的高温金属化球团直接送入矿热电炉冶炼，得到硅铁合金与炉渣。
2.如权利要求1所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，铜渣为火法炼铜排出的炉渣经过缓冷、细磨浮选回收铜之后的尾矿，含tfe：30％～50％，zn：1％～3％、sio2：30％～40％，粒度-325目占比大于80％。
3.如权利要求2所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，硅石粉含sio2大于97％，粒度组成为：3mm～2mm占13％～15％、2mm～1mm占40％～50％、1mm以下占35％～45％。
4.如权利要求3所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，还原剂为炼焦用煤，其粒度为-3mm占比100％，粘结指数大于90。
5.如权利要求4所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤1)中，铜渣、硅石粉、还原剂的质量配比为100：(270～290)：(240～260)，铜渣烘干后水分小于2％。
6.如权利要求1所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤2)中，转底炉内的还原温度为1150℃～1330℃，还原时间为25min～40min，所得氧化锌粉的锌含量大于60％。
7.如权利要求6所述的利用转底炉直接还原与矿热电炉熔融还原处理铜渣的方法，其特征在于：所述步骤2)中，转底炉排出的金属化球团抗压强度达到2500n～2800n/个，金属化率大于85％。
铜渣转底炉直接还原回收铁锌工艺研究
铜渣转底炉直接还原回收铁锌工艺研究刘占华;陈文亮;丁银贵;曹志成;吴道洪;余文【摘要】为解决国内某铜渣的开发利用问题,以兰炭为还原剂、白云石为添加剂,采用模拟转底炉直接还原—磨矿—磁选工艺,对有价元素铁、锌的回收及杂质硫的脱除进行了研究.结果表明:在兰炭用量为25％,白云石用量为10％,还原温度为1300℃,还原时间为35 min情况下,直接还原过程的锌脱除率为99.14％,可获得ZnO含量为79.59％的氧化锌粉,金属化球团经磨矿、磁选后,获得了铁品位为92.79％、铁回收率为88.12％、硫含量为0.08％的金属铁粉.机理分析表明,铜渣中的铁橄榄石、磁铁矿相大部分已转变为金属铁相,金属铁颗粒明显聚集长大,最大粒度超过100μm,且与脉石矿物等存在清晰平滑的界面,有利于后续磨矿、磁选工序得到高品位的金属铁粉.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】5页(P183-187)【关键词】铜渣;转底炉;直接还原;金属铁粉【作者】刘占华;陈文亮;丁银贵;曹志成;吴道洪;余文【作者单位】江苏省冶金设计院有限公司北京分公司,北京102200;江苏省冶金设计院有限公司北京分公司,北京102200;江苏省冶金设计院有限公司北京分公司,北京102200;江苏省冶金设计院有限公司北京分公司,北京102200;江苏省冶金设计院有限公司北京分公司,北京102200;江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TD925.7随着金属铜需求量的逐年增长，铜渣产量几乎与精炼铜产量同步增长。
2016年我国精炼铜产量844万t，推算铜渣产量约2 000万t［1］，我国铜渣累计堆存量达1.4亿t［2］。
这些铜渣富含Fe、Cu、Zn和S等元素，长期堆存不仅造成资源的浪费，还会占用土地、污染环境［3-5］。
以Fe元素为例，铜渣一般含铁约40%，远高于我国铁矿石可采品位［6］，因此，铜渣具有较高的回收利用价值。
转底炉脱锌原理
转底炉脱锌原理转底炉脱锌是一种常用的工艺方法，用于从废弃电池、废旧电线等废弃物中去除锌。
它基于锌的物理和化学特性，通过加热和冷却等过程，将锌从废弃物中分离出来。
下面将详细介绍转底炉脱锌的原理和过程。
一、转底炉脱锌的原理转底炉脱锌的原理主要基于锌的挥发性。
在高温条件下，锌会发生挥发，而其他物质则会留在固态中。
利用这一特性，转底炉可以将废弃物中的锌分离出来。
二、转底炉脱锌的过程1. 加热：首先将废弃物加入转底炉中，炉内温度逐渐升高。
当温度达到锌的挥发温度时，锌开始发生挥发，进入气相。
2. 冷却：锌蒸汽进入冷却系统，通过冷却管道中的冷却介质，使锌蒸汽迅速冷却为固态，形成锌粉或锌块。
3. 分离：冷却后的物质经过分离装置，将锌粉或锌块与其他物质进行分离。
4. 收集：将分离出的锌粉或锌块进行收集，作为再利用的资源。
三、转底炉脱锌的优势1. 高效：转底炉脱锌是一种高效的脱锌方法，可以在较短的时间内完成脱锌过程。
2. 环保：转底炉脱锌过程中不使用化学药剂，减少了对环境的污染。
3. 资源回收：通过转底炉脱锌可以将废弃物中的锌资源回收利用，减少了对自然资源的消耗。
4. 经济效益：转底炉脱锌可以将脱除的锌作为再利用的资源，降低了生产成本，提高了经济效益。
四、转底炉脱锌的应用领域转底炉脱锌广泛应用于废弃电池、废旧电线、废旧电路板等废弃物的处理过程中。
这些废弃物中含有大量的有用金属，如锌、铅等，通过转底炉脱锌可以将这些金属分离出来，以便进一步进行资源回收和再利用。
五、转底炉脱锌的发展趋势随着环保意识的提高和资源回收的重要性日益凸显，转底炉脱锌技术也在不断发展壮大。
目前，研究人员正致力于提高转底炉脱锌的效率和节能性，以及减少对环境的影响。
未来，转底炉脱锌技术有望在废弃物处理领域发挥更大的作用。
六、总结转底炉脱锌是一种常用的废弃物处理技术，通过利用锌的挥发性质，将废弃物中的锌分离出来，并进行资源回收和再利用。
转底炉脱锌具有高效、环保、经济等优势，广泛应用于废弃电池、废旧电线等领域。
铁锌固废全量资源化利用的转底炉关键技术及应用
铁锌固废全量资源化利用的转底炉关键技术及应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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【企业项目】转底炉处理含铁、锌尘泥资源循环利用关键技术及示范科技成果
【企业项目】转底炉处理含铁、锌尘泥资源循环利用关键技术及示范科技成果沙钢集团“转底炉处理含铁、锌尘泥资源循环利用关键技术及示范项目”，是神雾集团江苏冶金设计院与沙钢集团双方共同承担的国家科技部“十二五”重大支撑课题，经过多年的探索与努力，建成了一条处理规模大、产品质量高、能耗低、技术装备先进的转底炉处理含铁、锌尘泥生产线，每年可处理含铁尘泥30万吨，生产金属化球团20万吨，氧化锌粉7000吨。
自2012年以来，已连续稳定生产5年多，作业率超过92%。
项目研发了具有完全自主知识产权的蓄热式转底炉处理含铁、锌粉尘成套技术及装备，建成了处理量为30万吨/年的转底炉直接还原含锌粉尘，综合回收铁、锌示范生产线，实现了核心转底炉设备的国产化和大型化。
使用低热值煤气，通过蓄热式燃烧技术提高了炉内燃烧温度，提高了球团金属化率；通过炉内气流和温度场的特殊设计，使得既炉温均匀、又无气流扰动；通过特殊成型技术，降低了球团粉化率，提高了锌粉的回收率和品位。
各项技术经济指标均优于国内外同类技术，是我国冶金固废处理领域的一项重大突破。
数据显示，该生产线投产以来，可获得平均金属化率为85%以上的球团，锌平均脱除率达95%，获得副产品氧化锌粉的平均品位大于60%，回收率平均达95%。
吨金属化球团的能耗为203.11kgce（不含尘泥内含碳），节能27%以上。
沙钢集团相关负责人介绍，该项目实现了含铁、锌固废的有效循环利用，投资两年后即回收全部投资，2014年至2016年新增产值8.8亿元，创利税3.97亿元，具有良好的经济效益。
同时，本项目解决了钢铁冶金固废的污染环境问题，实现了示范工程内的固废和污水零排放。
与现有国内外主要固废处理技术—回转窑方法相比，本项目可减少能耗约70kg标煤/吨金属化球团，按此计算，每年减少烟尘、二氧化碳和二氧化硫的排放量为：按照每吨标煤燃烧会放出36kg烟尘，二氧化碳排放2.62吨，燃烧产生二氧化硫排放17 kg计算，按转底炉现有产量，每年减少烟尘排放504吨，减少二氧化碳排放3.67万吨，减少二氧化硫排放238吨。
转底炉直接还原铜渣回收铁、锌技术
转底炉直接还原铜渣回收铁、锌技术曹志成;孙体昌;吴道洪;薛逊;刘占华【摘要】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Fe2SiO4和磁铁矿Fe3O4相转变为含有金属铁Fe、二氧化硅SiO2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si2O6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.%By using RHF (Rotary hearth furnace) direct reduction method, the metallized pellets and a high grade zinc oxide dust can be obtained from the carbon bearing pellets of copper slag at a high temperature.The iron can be recovered by melting orgrinding/magnetic separation method as a raw material for steel bearing copper.Results of the pilot experiment showed that a molten iron with a purity more than 94% mass can be gained from the copper slag by process of RHF direct reduction and gas melting separation, the recovery ratio is more than 93% mass.An iron powder of more than 90% mass purity can be obtained by process of RHF direct reduction and grinding and magnetic separation,the recovery ratio is more than 85%.A dust of more than 60% mass Zinc can also be gained with the two kinds of process mentioned above.It is believed that after direct reduction in RHF, fayalite (Fe2SiO4)and magnetite (Fe3O4) in the copper slag can be changed into the metallized pellets containing iron(Fe), quartz (SiO2) and a small amount of augite (Ca(Fe,Mg)Si2O6), which can be recovered by the magnetic separation or melting process.【期刊名称】《材料与冶金学报》【年(卷),期】2017(016)001【总页数】4页(P38-41)【关键词】铜渣;转底炉;直接还原;磁选;燃气熔分【作者】曹志成;孙体昌;吴道洪;薛逊;刘占华【作者单位】北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京神雾环境能源科技集团股份有限公司,北京102200;北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京神雾环境能源科技集团股份有限公司,北京102200;北京神雾环境能源科技集团股份有限公司,北京102200;北京神雾环境能源科技集团股份有限公司,北京102200【正文语种】中文【中图分类】TF09;TD923从2006年至2015年，我国精炼铜产量持续快速增长.2015年我国铜产量达796万t，其中97%以上由火法冶炼生产，每生产1t铜平均要产生2～3 t铜渣[1]，据此估计我国每年产生铜渣量约1 500万t.据统计，我国铜渣堆存量累计已达到1.4亿t以上，这些尾渣中不仅含有大量的铁元素，且富含Zn、 Pb、 Cu和Co等多种有价金属元素，是宝贵的二次资源[2-4].由于铜渣中的铁含量较高，其平均品位远高于我国铁矿石可采品位[5]，因此铁元素的回收利用价值较高.然而铜渣中的铁主要以铁硅酸盐(铁橄榄石，2FeO·SiO2)的形式存在[6]，渣中SiO2含量较高使其无法直接用于传统的高炉流程中，又因矿物嵌合紧密，难以采用传统的选矿方式分离出脉石生产铁精矿[7-8].近年来随着火法工艺的发展，采用高温还原等工艺[9-11]处理铜渣的技术也逐渐成熟起来，其中直接还原工艺成为研究的热点.本文采用“转底炉直接还原—磨矿磁选”和“转底炉直接还原—燃气熔分”技术对铜渣进行了大量的基础试验和中试研究.结果表明，该技术可有效实现铜渣中铁、锌元素的综合回收利用，减少堆存造成的土地占用及环保问题，是实现铜渣资源高效综合利用的有效途径.1.1 原料性质试验选用国内某铜冶炼渣经浮选回收铜的尾矿(以下简称“铜渣”)为原料，化学成分见表1.为探明铜渣中主要矿物组成，对试验铜渣进行了XRD衍射分析，详见图1.可见其中铁矿物主要为铁橄榄石Fe2SiO4和磁铁矿Fe3O4相，采用直接选矿的方法仅能回收其中的磁铁矿，无法高效回收铁橄榄石中的铁元素.试验选用无烟煤固定碳含量质量分数为72.36%，灰熔点为1 258 ℃；选用工业石灰石为磨矿磁选流程的助熔剂，其氧化钙含量为51%；选用工业石灰石块作为助熔剂，其氧化钙含量为53%.1.2 试验流程及原理试验的流程：将铜渣经原料处理后，与还原煤、添加剂和黏结剂等按一定比例配合混匀，经过圆盘造球机造块，制成含碳球团，含碳球团烘干后布入转底炉，在炉内1 200 ～1 300 ℃ 的还原区还原为金属化球团，球团中ZnO则被还原成金属Zn，挥发进入烟气中，经再氧化生成ZnO，随烟气富集到布袋收尘系统中，产出的金属化球团，可采用热装—熔分工艺实现渣铁分离从而得到熔分铁水，也可采用直接水淬冷却—磨矿磁选工艺得到金属铁粉.转底炉处理铜渣的工艺流程如图2所示. 试验原理：铜渣中的硅酸铁与还原剂中的碳反应方程见式(1)，可见硅酸铁还原为金属铁为强吸热反应.Fe2SiO4(s)+2C(s)→2Fe(s)+SiO2(s)+2CO(g).59 T (J·mol-1)为了促进硅酸铁反应，添加了石灰石作为助熔剂，其反应方程见式(2)Fe2SiO4(s) + 2CaO(s) + 2C(s) → CaSiO4(s)+2Fe(s) + 2CO.71 T (J·mol-1)试验顺序为首先进行基础试验，在获得最佳工艺条件后再进行转底炉中试验证.分别采用“转底炉直接还原-燃气熔分”流程和“转底炉直接还原-磨矿磁选”流程对上述铜渣进行了转底炉中试，每种流程的铜渣处理量为120 t.转底炉处理量为2～3 t/h；燃气熔分炉处理量为 1 t/h；金属化球团磨矿磁选厂处理量为 2 t/h.2.1 直接还原—熔分流程基础试验获得最佳的工艺条件为：铜渣：还原煤=100∶25(质量比)，还原温度1260 ℃，还原时间 40 min. 此时球团金属化率为85.96 %；将球团热装进行熔分试验，熔分前配入金属化球团质量18%的生石灰块，熔分温度1 530 ℃，熔分时间 50 min，此时获得熔分铁的TFe品位95.82 %，回收率为97.16 %.按照此工艺条件进行转底炉中试，将转底炉产出的约700 ℃的金属化球团热装入钢包，直接投入燃气熔分炉进行熔分，可获得铁品位96.73%、铁回收率96.81%的铁水，中试熔分铁水成分分析见表2.熔分铁水中w[S]为0.29%，经脱硫处理后作为炼钢原料进行销售，另外铁水中含0.35%的铜，可作为冶炼含铜耐候钢(铜质量分数0.25%～0.80%)的原料.2.2 直接还原—磨选流程基础试验获得最佳的工艺条件为：铜渣：还原煤:石灰石=100∶25∶18(质量比)，还原温度1250 ℃，还原时间35min，此时球团金属化率为90.12 %.采用两段磨矿磁选流程，一段磨矿细度-0.074 mm占75.35 %，磁场强度 143.31 kA/m；二段磨矿细度-0.074 mm占60.13 %，磁场强度95.54 kA/m，得到金属铁粉TFe 品位91.83 %，铁回收率88.05 %.按照此工艺条件进行转底炉中试，转底炉产出的金属化球团直接落入水淬池冷却，由捞渣机捞出送往磨矿磁选厂，可获得铁品位91.78%、铁回收率87.81%的直接还原铁粉，中试铁粉成分分析见表3.对比熔分流程得到的铁水成分，磨选流程得到的金属铁粉中杂质硫含量较低，主要原因是85%以上的硫被固结在尾矿中，将铁粉干燥、成型后可作为冶炼含铜钢原料.2.3 中试氧化锌粉尘铜渣中的Pb、Zn等元素，在转底炉直接还原过程中挥发进入烟气，通过布袋除尘系统收集，得到氧化锌粉尘成分分析见表4.转底炉中试验证结果表明，通过上述两种流程处理铜渣，可获得锌品位60.02%的氧化锌粉尘，整个流程Pb、Zn的脱除率分别为98.89%和97.52%.为探明铜渣还原及后续处理流程得到产品中铁的矿相存在形式及变化规律，对铜渣原矿、熔分流程金属化球团、磨选流程金属化球团和磨选流程获得金属铁粉进行了XRD衍射分析，详见图3.由图3可见，铜渣中的铁橄榄石Fe2SiO4和磁铁矿Fe3O4相经过转底炉直接还原后，在球团中以金属铁Fe、二氧化硅SiO2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si2O6相存在，为后续熔分流程或磨矿磁选流程提铁创造了有利条件.对比磨选流程与熔分流程，前者所得金属化球团中的辉石要多于后者，主要原因是磨选流程在配料中加入了石灰石，石灰石分解产生的氧化钙与铁橄榄石反应所致.(1)铜渣中铁主要以2FeO·SiO2的形式存在，采用常规工艺难以将其中的含铁资源进行回收，本文采用转底炉直接还原技术，对铜渣进行了燃气熔分和磨矿磁选两种流程的中试规模研究，在提取铁元素的同时，也实现了锌元素的高效回收.(2)转底炉中试结果表明：采用“转底炉直接还原—燃气熔分”流程，可获得TFe品位96.73%的熔分铁水，铁回收率96.81%；采用“转底炉直接还原—磨矿磁选”流程，可获得TFe品位91.78%的金属铁粉，铁回收率87.81%；两种流程均可获得锌品位60.02%的氧化锌粉尘.(3)通过XRD衍射分析，经过转底炉直接还原，铜渣中的铁橄榄石Fe2SiO4和磁铁矿Fe3O4相转变为含有金属铁Fe、二氧化硅SiO2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si2O6的金属化球团，具备通过磨选或熔分实现进一步富集的条件. (4)目前，金川集团与神雾集团成立合资公司，在金川已建成年处理80万t铜渣转底炉示范生产线.该项目采用转底炉直接还原—磨矿磁选—铁粉压块工艺流程，项目的投产将为有色行业冶金弃渣的大规模综合利用起到重大的示范推动作用.【相关文献】[1]姜平国, 吴朋飞, 胡晓军, 等. 铜渣综合利用研究现状及其新技术的提出[J]. 中国矿业, 2016, 25(2): 76-79. (Jiang, Pingguo, Wu Pengfei, Hu Xiaojun, et al. Copper slag comprehensive utilization development and new technology is put forward[J]. China Mining Magazine, 2016, 25(2): 76-79.)[2]朱茂兰, 熊家春, 胡志彪, 等. 铜渣中铜铁资源化利用研究进展[J]. 有色冶金设计与研究, 2016,32(2): 15-17. (Zhu Maolan, Xiong Jiachun, Hu Zhibiao, et al. Research progress in resource utilization of iron and copper in copper smelting slag[J]. Nonferrous Metals Engineering & Research, 2016, 32(2): 15-17.)[3]李镇坤, 文衍宣, 苏静. 无烟煤直接还原铜渣中铁矿物工艺研究[J]. 无机盐工业, 2014, 46(6): 51-55. (Li Zhenkun, Wen Yanxuan, Su Jing. Directive reducing of iron minerals from copper slag with anthracite as reductant[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2014, 46(6): 51-55.) [4]赵凯, 宫晓然, 李杰, 等. 直接还原法回收铜渣中铁、铜和锌的热力学[J]. 环境工程学报, 2016,10(5): 2638-2646. (Zhao Kai, Gong Xiaoran, Li Jie, et al. 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科技成果——蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术
科技成果——蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术适用范围钢铁冶金行业企业生产过程中所产生的含铁、锌粉尘、除尘灰和污泥等固废的综合利用行业现状蓄热式燃烧技术是一种全新的燃烧技术，它把回收烟气余热与高效燃烧及NO X减排等技术有机地结合起来，从而达到节能减排的目的。
目前该技术可实现节能量16万tce/a，减排约42万tCO2/a。
成果简介1、技术原理蓄热式转底炉处理冶金粉尘回收铁锌技术，即将蓄热式燃烧技术应用于转底炉直接还原工艺，并对该工艺进行优化改进，达到对冶金粉尘中的锌、铁资源回收利用，同时实现节能降耗的目的。
冶金粉尘等固废被制成含碳球团，在转底炉内1200-1300℃的还原区被还原为金属化球团，球团中被还原的Zn高温下挥发进入烟气被脱除，Zn蒸气在烟气中再氧化成ZnO，通过对烟尘的收集得到富含ZnO的二次粉尘。
2、关键技术（1）蓄热式燃烧技术；（2）转底炉直接还原技术。
3、工艺流程蓄热式转底炉处理含锌粉尘工艺流程图主要技术指标蓄热式转底炉直接还原工艺可以替代的工艺有回转窑工艺和普通转底炉工艺，相比回转窑工艺，节能约70kgce/t产品，节能约25%；相比普通转底炉工艺，节能约40kgce/t产品，节能约16%。
技术水平蓄热式转底炉直接还原技术创新性地将蓄热式燃烧技术与转底炉直接还原炼铁技术相结合，在燃烧技术、转底炉炉体结构、蓄热体材料等方面进行创新，拥有多项自主知识产权专利。
依赖于燃烧技术和转底炉直接还原技术的科技创新，不仅实现了炉内温度场和气氛的控制，同时实现了低热值燃料的应用，实现了能量的最高效利用，达到节能降耗的目的。
沙钢年处理30万t粉尘转底炉的工序能耗209.3kgce/t金属化球团，比回转窑和普通转底炉节能16%-25%，综合指标先进。
该技术先后通过了中国机械工业联合会、中国金属学会的鉴定，一致认为该技术综合水平已达到国际领先水平。
典型案例应用单位：沙钢集团沙钢集团年处理30万t钢铁厂含锌粉尘示范工程采用技术为蓄热式转底炉直接还原技术，该生产线为新建项目，主要采用了蓄热式燃烧技术和转底炉直接还原技术。
神雾转底炉直接还原炼铁技术介绍
RHF direct reduction pilot-scale plant
2020/8/14
四、神雾直接还原炼铁工厂鸟瞰图
沙钢30万吨/年含锌.含铁粉尘处理 生产线签约仪式
上料矿槽
流程布置示意图
转底炉室干燥机室
烟囱
高压压球机室
配料室成品料仓
热布压袋余块烟收润热气尘磨换锅处室热炉理降器尘室室
www.themeg还all原er炼y.c铁o及m 有色金属提
炼实验台
蓄热 式熔 炼炉
90m 神神雾雾转转底底炉炉实实验验室室
配5t
冷却
60m
混合 压球 干燥 还原 熔分
北京神雾节能低炭实验室
2020/8/14
某厂含钾钢铁粉尘处理工艺 物料平衡
粉尘47万吨
金属化球团30万吨
含氧化钾60%金属氧化物6.465万 吨
某厂含锌钢铁粉尘处理工艺 物料平衡
粉尘38.5万吨
金属化球团30万吨
含氧化锌70%金属氧化物1.7万吨
蓄热式转底炉示意图
生球及成品
含碳球团
海绵铁
直接还原铁
成品
直接还原铁热压块
神雾蓄热式转底炉煤基直接还原工艺的特点
神雾转底炉直接还原炼铁技术
神雾研究院 2010.7.25
一、传统高炉炼铁工艺分析
传统高炉炼铁工艺
占钢铁生产过程总能耗约70%
焦煤 铁矿石
焦炉 烧结机
高炉
铁水
转炉或电炉 钢水
深加工
蓄热式热处理炉 棒,板,带,管
连轧
蓄热式加热炉
占钢铁生产过程总能耗约30%
连铸
传统炼铁工艺存在的问题
必须要用高品位的优质铁矿石，导致铁资
转底炉处理含锌尘泥成套工艺装备技术
转底炉处理含锌尘泥成套工艺装备技术转底炉直接还原处理钢铁厂含锌尘泥成套工艺装备技术不仅用于钢铁企业含铁含锌粉尘（泥）的综合处理（其生产的金属化球团作为高炉、转炉入炉原料，副产品锌粗粉直接外售有色行业进行深加工），还可用于高品位铁矿粉生产直接还原铁，钒钛磁铁矿等复合共生矿资源的高效利用及中低品位铁矿粉生产珠铁等领域。
采用转底炉处理钢铁厂粉尘是近年来转底炉直接还原技术应用的一个重要发展方向。
随着国内钢铁行业除尘及粉尘循环利用工作的加强，含锌粉尘的处理问题在大部分企业已经逐渐暴露出来。
而且，随着钢铁厂粉尘循环利用工作的不断加强及废钢循环利用量的增加，含锌粉尘的处理问题会变得越来越突出。
以年产8亿吨钢计，每年国内钢铁企业产生的含锌粉尘可达1600万吨左右，其中含铁量相当于1200万吨左右的铁精矿，含锌量32万吨左右（按平均2%计)。
因此，合理利用这些粉尘，一方面可以节约大量的铁资源和锌资源；另一方面可以大大减轻对环境的污染。
下面对转底炉处理含锌尘泥成套工艺装备技术进行介绍。
1工艺流程转底炉工艺流程如图1所示。
首先将粉尘配加还原剂（煤粉）、黏结剂等进行造球，造好的具有一定强度的生球经烘干机烘干后生球的水分降低至3%以下，然后将烘干的生球通过振动布料机均匀布置在转底炉内，转底炉炉内温度控制在1100-1300℃，球团在炉内发生直接还原反应，70%以上的铁氧化物还原为金属铁保留在金属化球团中，而同时球团中的锌、铅、钾和钠还原或挥发后进入转底炉烟气系统，最终实现球团中铁与锌、钾、钠的分离，从而实现铁回收利用、锌及钾和钠的分离。
转底炉内发生的化学反应：Fe X O＋C→Fe＋COFe X O CO→Fe COZnO C=Zn（g） COZnO CO=Zn（g） CO22 关键技术1）转底炉本体热工调控技术◆基于数模计算的新型炉膛整体结构设计：五段式阶梯状炉膛结构和可移动式调压隔板。
减缓烟气聚集处的流速，将烟气流速与炉压合理匹配；◆转底炉温度、气氛调控结构设计：顶烧嘴、侧烧嘴喷嘴的结构。
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转 底炉 直 接还 原 铜 渣 回收铁 、锌 技 术
曹志成 ，孙体 昌 ，吴道 洪 ，薛 逊 ，刘 占华
（ １ ．北京科技大学 金属矿 山高效开采与安全教育部重点实验室 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ 北京神雾环境 能源科技集 团股份有 限公 司 ，北京 １ ０ ２ ２ ０ ０ ） 摘 要 ：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
ｚ ｉ ｎｃ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｄ ｕｓ ｔ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｏｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｂｏ ｎ ｂ ｅ ａ ｉｎ ｒ ｇ ｐｅ ｌ ｌ ｅ ｔ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｐ ｐｅ ｒ ｓ ｌ ａ ｇ ａ ｔ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ．Ｔｈｅ ｉ ｒ ｏｎ ｃ ａ ｎ ｂｅ ｒ ｅ ｃ ｏｖ ｅ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ｌ ｉｎ ｔ ｇ ｏ ｒ ｇ ｒ ｉ ｎｄ ｉｎｇ ／ｍ ａ ｇ ｎｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｍｅ ｔ ｈｏｄ ａ ｓ ａ ｒ ａ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｂｅ ａ ｉｎｇ ｔ ｃ ｏｐ ｐｅ ｒ ．Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
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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 “ 转底炉直接还原一燃气熔分” 流程处理铜渣 ，可获得 Ｔ Ｆ ｅ品位 ９ ４ ％以上 、铁 回收率 ９ ３ ％ 以上 的
熔 分铁 水 ；采用 “ 转底炉直接还原一磨矿磁选” 流程处理铜 渣 ，可获得 Ｔ Ｆ ｅ品位 ９ ０ ％ 以上 、铁 回收率 ８ ５ ％
第ｌ ６卷 第 １期
２ ０ １ ７年 ３月
材
料
１
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ
Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ １ ７
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． １ ４ １ ８ ６ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ６ ７ １— ６ ６ ２ ０ ． ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０ ０ ７
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｆ ０ ９ ； Ｔ Ｄ ９ ２ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ６ ６ ２ ０ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ － ０ ０ ３ ８ － ０ ４
Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｏ ｆ ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｚ ｉ ｎｃ ｆ ｒ ｏ ｍ ｃ ｏ ｐ ｐｅ ｒ ｓ ｌ ａ ｇ ｂｙ ＲＨ Ｆ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
以上的金属铁粉 ；采用两种流程处理铜渣 ，均可获得锌品位 ６ ０ ． ０ ２ ％的 Ｚ ｎ Ｏ粉尘 ．结 果表 明，经过转 底炉直 接 还原 ，铜渣 中的铁橄榄石 Ｆ ｅ Ｓ ｉ Ｏ 和磁铁矿 Ｆ ｅ Ｏ 相 转变为 含有金属 铁 Ｆ ｅ 、二氧 化硅 Ｓ ｉ Ｏ ： 和 少量辉 石相 ｃ ａ（ Ｆ ｅ ，Ｍｇ ）Ｓ ｉ Ｏ 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． 关 键词 ： 铜渣 ；转底炉 ；直接还原 ；磁选 ；燃气熔分
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＲＨＦ（ Ｒｏ ｔ ａ ｒ ｙ ｈ ｅ ａ ｔ ｈ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ）ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ，ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ａ ！ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｐ ｅ Ｕ ｅ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｇ ｒ ａ ｄ ｅ