權利要求

1.用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，所述方法包括：

將干燥脫水后的紅土鎳礦加入富氧側吹熔煉爐內，添加還原劑進行熔煉；

采用噴槍將混合粉料、富氧氣體和燃料氣體同時噴吹到所述富氧側吹熔煉爐的熔池中，控制所述富氧氣體中的氧氣濃度，完成有價金屬還原，得到鎳鐵熔液；其中，所述混合粉料包括不銹鋼除塵灰和碳粉；所述噴槍為多環(huán)縫式通道結構。

2.根據(jù)權利要求1所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，所述方法還包括：將所述鎳鐵熔液采用AOD精煉爐和LF精煉爐進行精煉，生產(chǎn)得到節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼。

3.根據(jù)權利要求2所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，所述方法還包括：按照所要生產(chǎn)的節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼的成分要求，設計不銹鋼熔液成分；以及根據(jù)所述不銹鋼熔液成分進行配料，并在熔煉前添加所述配料。

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，

所述噴槍由內向外依次包括：中心通道，用于噴吹混合粉料；第一環(huán)縫通道，用于噴吹富氧氣體；以及第二環(huán)縫通道，用于噴吹燃料氣體；

所述富氧側吹熔煉爐的排放口區(qū)域設有電極輔熱區(qū)，用于對鎳鐵熔液提供熱量。

5.根據(jù)權利要求4所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，

所述中心通道用于噴吹混合粉料時，中心通道中的固氣比為3～10；所述混合粉料中的不銹鋼除塵灰的顆粒度小于200目；

所述中心通道中的碳粉、不銹鋼除塵灰、以及第一環(huán)縫通道中的富氧氣體之間的質量流量比為（8～20）：100：（20～40）；

所述第二環(huán)縫通道內的燃料氣體與所述第一環(huán)縫通道內的富氧氣體中氧氣之間的質量流量比值為（1～3）:1。

6.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，所述富氧氣體的爐前壓力為0.2MPa～0.6MPa，所述富氧氣體中的氧氣濃度為20%～60%。

7.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，采用回轉窯或高溫爐煙氣對所述紅土鎳礦進行干燥脫水，使得干燥脫水后的紅土鎳礦的含水率為5%～20%。

8.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，所述還原劑為無煙煤、蘭炭、石墨粉以及焦炭中的一種；所述還原劑的添加量為所述紅土鎳礦的質量的3%～8%。

9.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，熔煉時，控制熔煉溫度為1400℃～1650℃，控制爐渣中CaO/SiO2為0.8～1.8，F(xiàn)e/SiO2為0.8～1.5，MgO為3%～15%。

10.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，其特征在于，所述噴槍均采用斜向下噴吹方式；所述噴槍的末端浸至熔池內且浸沒深度大于80mm。

說明書

技術領域

本發(fā)明涉及紅土鎳礦冶煉以及冶金固廢資源化應用技術領域，特別是涉及用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法。

背景技術

鎳金屬在不銹鋼、燃料電池等技術領域應用廣泛。目前，鎳礦主要以硫化鎳礦和紅土鎳礦兩種形式存在，其中紅土鎳礦占比較大，如何高效、環(huán)保、低能耗、低成本的開發(fā)利用紅土鎳礦是當前鎳冶金的主要研究方向。

不銹鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)出大量的冶金廢棄物，包括酸洗污泥、不銹鋼除塵灰。不銹鋼除塵灰因其含有大量鎳、鉻、鐵等元素而具有廣泛的回收價值，同時，不銹鋼除塵灰中含有大量的重金屬離子，對還原危害嚴重，特別是其中的Cr6+，毒性極大?，F(xiàn)有不銹鋼除塵灰處理工藝一般通過渣-金反應將除塵灰中的鎳、鉻、鐵等有價元素還原，可以將劇毒的Cr6+處理成無毒的Cr3+；但是，該方法工序復雜，增加了工序成本，且在礦熱爐或電爐等高溫爐熔煉時，球團狀除塵灰在入爐處易形成冷料區(qū)，導致物料的反應動力學條件差，使渣-金難以達到平衡狀態(tài)，降低除塵灰的收得率，使爐渣中Cr2O3的含量偏高，硅鐵等還原劑的消耗量大；此外，在造球及除塵灰運輸過程中均存在二次揚塵污染問題。因此，如何高效、低成本地消化不銹鋼除塵灰成分不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)面對的一項重大難題。

現(xiàn)有技術中紅土鎳礦熔煉技術包括高爐熔煉和電爐熔煉。其中，高爐熔煉紅土鎳礦的方法會使得綜合品位低的紅土鎳礦在高爐冶煉過程中受到很大限制。電爐熔煉紅土鎳礦方法較為常用，包括短流程和長流程生產(chǎn)工藝。其中短流程以不銹廢鋼為主要原料，利用傳統(tǒng)“二步法”，即電弧爐+AOD生產(chǎn)工藝，該短流程工藝，存在不銹鋼廢鋼有價金屬元素收得率不理想、投資和運行成本高的缺陷。長流程是以紅土鎳礦為主要原料，通過燒結、高爐工序得到低鎳鐵水，進一步將低鎳鐵水裝入AOD精煉轉爐，同時將鉻鐵及電解錳加入AOD精煉轉爐內，完成最終冶煉；該長流程工藝流程長、投資成本高、建設周期長、排放廢物多的缺陷。

隨著奧氏體不銹鋼材料的廣泛使用，且綜合考慮到鎳金屬價格昂貴等因素，目前開發(fā)節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼也受到廣泛關注。錳為奧氏體相主要形成元素，可替代部分鎳冶煉奧氏體不銹鋼。目前奧氏體不銹鋼主要采用電爐+AOD轉爐雙聯(lián)法生產(chǎn)。在電爐工序中，需加入含鎳生鐵、鉻合金，用電弧升溫熔化方式對原料進行熔化，該工序需要消耗大量的電能，生產(chǎn)成本高。因此，開發(fā)紅土鎳礦冶煉節(jié)鎳含錳奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝具有重要意義。

中國申請CN 111172461 A公開了“一種表層低鎳紅土鎳礦生產(chǎn)的不銹鋼及其制備方法”，其主要工藝路線為將低品位紅土鎳礦經(jīng)高爐或RKEF冶煉成鐵水或半鋼水，再將其轉送至AOD吹煉，調整不銹鋼化學成分，再轉入LF進行精煉脫氧、脫硫處理。該工藝存在工藝流程長，高爐冶煉紅土鎳礦透氣性差等問題。

中國申請CN 111057944 A公開了“一種節(jié)鎳奧氏體不銹鋼及利用紅土鎳礦生產(chǎn)節(jié)鎳奧氏體不銹鋼的方法”，其主要工藝路線為利用高爐冶煉低品位紅土鎳礦得到含鎳鐵水，在利用AOD冶煉節(jié)鎳奧氏體不銹鋼。該工藝需先先將紅土鎳礦利用回轉窯干燥取出水分，再制粒造球，將球團送入燒結機進行燒結處理，再利用高爐熔融分離鎳鐵和爐渣，將鎳鐵送入AOD進行吹煉造渣、脫硫、脫氣處理，最后進入LF精煉。該工藝存在該工序復雜，流程較長。

中國申請CN101701312A 用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法公開了“用鉻礦粉和紅土礦為原料冶煉不銹鋼母液的方法”，其主要工藝路線為混料→壓團→配料→燃料→冶煉含鉻鐵水。該工藝需先將鉻礦粉、紅土礦、符合粘結劑、碳還原劑等按照固定比例混合均勻，在利用壓團機進行壓團處理，再將壓制的團塊與溶劑、還原劑配料，利用高爐或豎爐進行熔融分離鎳鐵。該工藝存在工藝復雜，流程長等問題。

發(fā)明內容

基于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，該方法具有工藝簡單、流程短、生產(chǎn)成本低，處理效率高等優(yōu)點，而且采用該方法進一步地可以生產(chǎn)得到節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供的一種用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，所述方法包括：將干燥脫水后的紅土鎳礦加入富氧側吹熔煉爐內，添加還原劑進行熔煉；采用噴槍將混合粉料、富氧氣體和燃料氣體同時噴吹到所述富氧側吹熔煉爐的熔池中，控制所述富氧氣體中的氧氣濃度，完成有價金屬還原，得到鎳鐵熔液；其中，所述混合粉料包括不銹鋼除塵灰和碳粉；所述噴槍為多環(huán)縫式通道結構。

可選地，所述方法還包括：將所述鎳鐵熔液采用AOD精煉爐和LF精煉爐進行精煉，生產(chǎn)得到節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼。

可選地，所述方法還包括：按照所要生產(chǎn)的節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼的成分要求，設計不銹鋼熔液成分；根據(jù)所述不銹鋼熔液成分進行配料，并在熔煉前添加所述配料。

可選地，所述噴槍至少包括三條通道噴槍。例如，所述噴槍可以為三通道噴槍，所述三通道噴槍由內向外依次包括：中心通道，用于噴吹混合粉料；第一環(huán)縫通道，用于噴吹富氧氣體；以及第二環(huán)縫通道，用于噴吹燃料氣體。

可選地，所述富氧側吹熔煉爐的排放口區(qū)域設有電極輔熱區(qū)，用于對鎳鐵熔液提供熱量。

可選地，所述中心通道用于噴吹混合粉料時，中心通道中的固氣比為3～10。所述混合粉料中的不銹鋼除塵灰的顆粒度小于200目。

可選地，所述中心通道中的碳粉、不銹鋼除塵灰、以及第一環(huán)縫通道中的富氧氣體之間的質量流量比為（8～20）：100：（20～40）。

可選地，所述第二環(huán)縫通道內的燃料氣體與所述第一環(huán)縫通道內的富氧氣體中氧氣之間的質量流量比值為（1～3）:1。

可選地，所述富氧氣體的爐前壓力為0.2MPa～0.6MPa。

可選地，所述富氧氣體中的氧氣濃度為20%～60%。

可選地，采用回轉窯或高溫爐煙氣對所述紅土鎳礦進行干燥脫水，使得干燥脫水后的紅土鎳礦的含水率為5%～20%。

可選地，所述還原劑為無煙煤、蘭炭、石墨粉以及焦炭中的一種。

可選地，所述還原劑的添加量為所述紅土鎳礦的質量的3%～8%。

可選地，熔煉時，控制熔煉溫度為1400℃～1650℃，控制爐渣中CaO/SiO2為0.8～1.8，F(xiàn)e/SiO2為0.8～1.5，MgO為3%～15%。

可選地，可以采用1～6支所述噴槍同時進行噴吹。

可選地，所述噴槍均采用斜向下噴吹方式；所述噴槍的末端浸至熔池內且浸沒深度大于80mm。

本發(fā)明用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，將紅土鎳礦與不銹鋼冶金廢料采用富氧側吹熔煉爐協(xié)同處置，在實現(xiàn)紅土鎳礦冶煉的同時使得不銹鋼冶金廢料中有價金屬得到還原進入鎳鐵熔液，雜質進入爐渣中，從而實現(xiàn)不銹鋼冶金廢料的回收利用。另外，本發(fā)明還可以通過鎳鐵熔液生產(chǎn)奧氏體不銹鋼，從而簡化生產(chǎn)工序，降低能耗，提高冶煉效率。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

（1）現(xiàn)有技術利用紅土鎳礦火法冶煉不銹鋼，受鎳鐵品位要求影響，紅土鎳礦大多使用為硅鎂質型中、高品位紅土鎳礦，而表層低鎳高鐵型紅土鎳礦火法冶煉經(jīng)濟效益性較低。本申請利用富氧側吹熔池熔煉技術，通過控制富氧濃度選擇性的還原紅土鎳礦中有價金屬鎳和部分鐵，從而達到鎳鐵品位要求的控制。

（2）現(xiàn)有技術采用高爐熔煉紅土鎳礦時，紅土鎳礦需選擇性的進行干燥、制粒造球、混料、燒結等工序，使得工藝流程長；且高爐冶煉時存在透氣性較差，爐缸溫度低等不利因素，因此低品位紅土鎳礦在高爐冶煉過程中受到很大限制。本申請利用側吹熔池熔煉技術，不受紅土鎳礦品位限制，同時，側吹熔煉熔池反應距離，有利用爐渣中有價金屬物化反應，提高有價金屬鎳、鉻的回收率，并控制鐵的部分還原。

（3）現(xiàn)有技術不銹鋼冶煉廢料如酸洗污泥、除塵灰等，通過混料、制粒造球后，再燒結，利用電弧爐熔煉燒結球團回收有價金屬鎳、鉻、鐵。而本申請通過側吹噴槍利用富氧氣體將除塵灰粉體、煤粉直接噴吹進入熔池內，使除塵灰快速熔融并完成鎳、鉻、鐵等有價金屬的還原反應，有效處理有毒Cr6+資源化問題，提高反應效率，同時，簡化工藝流程，減少混料、制粒造球及燒結等工序，避免除塵灰的二次揚塵對環(huán)境的污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中采用的富氧側吹熔煉爐的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例中三通道富氧側吹噴槍的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例中用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法的流程示意圖；

圖1-圖2中，1為爐體，2為加料口，3為電極，4為三通道噴槍，5為爐渣排放口，6為金屬液排放口，7為隔墻，41為中心通道，42為第一環(huán)縫通道，43為第二環(huán)縫通道。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應用或使用的任何限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供的一種用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，包括：將干燥脫水后的紅土鎳礦加入富氧側吹熔煉爐內，添加還原劑進行熔煉；熔煉過程中采用噴槍將混合粉料、富氧氣體和燃料氣體同時噴吹到所述富氧側吹熔煉爐的熔池中，控制富氧氣體中的氧氣濃度，完成有價金屬還原，得到鎳鐵熔液；所述噴槍為多環(huán)縫式通道結構。

本發(fā)明中，所述干燥脫水后紅土鎳礦的含水率可以為5%～20%。所述混合粉料可以包括不銹鋼除塵灰和碳粉，不銹鋼除塵灰的顆粒度優(yōu)選小于200目。所述富氧氣體的爐前壓力可以為0.2MPa～0.6MPa；所述富氧氣體中的氧氣濃度可以為20%～60%；熔煉時，控制熔煉溫度可以為1400℃～1650℃。所述還原劑可以為無煙煤、蘭炭、石墨粉以及焦炭中的一種，還原劑的添加量可以為紅土鎳礦的質量的3%～8%。

本發(fā)明充分利用表層紅土鎳礦的低鎳高鉻的特性，將紅土鎳礦與不銹鋼冶金廢料具體為不銹鋼除塵灰協(xié)同處置，利用富氧側吹熔池熔煉技術冶煉低品位紅土鎳礦、同時完成不銹鋼除塵灰中有價金屬還原，雜質進入爐渣中。其中，通過控制富氧側吹熔池熔煉的富氧濃度，可進行紅土鎳礦中鎳、鉻、鐵等有價金屬的選擇性還原，并控制其回收率，最終獲得中、高品位的含鎳、鉻鐵水。同時，利用爐壁上的側吹噴槍將不銹鋼除塵灰細粉、碳粉和富氧氣體一同噴入側吹熔池熔煉爐熔池內部，在噴槍出口附近形成高溫高碳的反應區(qū)，不銹鋼除塵灰細粉在該區(qū)域利用火焰燃燒達到快速地熔融，并完成有價金屬鎳、鉻的還原反應，使除塵灰中的有價金屬進入鎳鐵熔液，而雜質進入爐渣。其中，碳粉的加入可以控制富氧噴槍前端熔體的氧勢，添加量可以為不銹鋼除塵灰質量份的3%以下。

圖1和圖2分別示意性示出了本發(fā)明實施例中所采用的富氧側吹熔煉爐和三通道噴槍4的結構示意圖。需要說明的是，本發(fā)明中噴槍為多環(huán)縫式通道結構，但并不限于三通道，可以為多通道環(huán)縫結構。

如圖1所示，所述富氧側吹熔煉爐包括：爐體1，加料口2，電極3，三通道噴槍4，爐渣排放口5，金屬液排放口6，隔墻7。其中，爐體1可以為L形結構，加料口2位于爐體1上方，電極3位于爐渣和金屬液排放口一側，三通道噴槍4設置在爐體1側壁上，進一步優(yōu)選位于排放口對側。為了保障爐內熔體足夠的熱量，避免爐底鎳鐵合金凍結，有利于鎳鐵熔液及爐渣的排放在富氧側吹熔煉爐的排放口區(qū)域還可以安裝用于對鎳鐵熔液提供熱量的電極輔熱區(qū)，即通過電極3為排放口區(qū)域供熱，電極電流可以控制在1.0 KA ～1.4KA。

如圖2所示，該實施例中，所述三通道噴槍4由內向外依次可以包括：中心通道41，用于噴吹混合粉料；第一環(huán)縫通道42，用于噴吹富氧氣體；以及第二環(huán)縫通道43，用于噴吹燃料氣體。需要說明的是，三通道具體噴吹何種物料不限于此，只要混合粉料、富氧氣體、燃料氣體分別位于不同通道即可，且當中心通道41不噴吹混合粉料時，也可以用于噴吹富氧氣體或燃料氣體等。進一步地，可以采用1～6支所述三通道噴槍4同時進行噴吹，三通道噴槍4均采用斜向下噴吹方式；所述三通道噴槍4的末端浸至熔池內且浸沒深度大于80mm。所述富氧氣體可以采用富氧空氣，富氧空氣主要為氧氣和氮氣的混合氣體。燃料氣體可以為天然氣。本發(fā)明采用三通道噴槍4，將除塵灰與碳粉進行混合，再將混合料直接噴吹進入熔池完成快速熔融及還原反應，可安全高效地處理含有Cr6+劇毒的不銹鋼除塵灰，使除塵灰中的鉻、鎳、鐵等有價金屬元素被還原計入不銹鋼母液，利用富氧側吹增加熔池反應強度，增加熔池攪拌幅度，使爐渣中鎳、鈷、鉻、鐵等有價金屬含量降低，提高有價金屬回收率。

在一優(yōu)選實施例中，當所述中心通道41用于噴吹混合粉料時，中心通道41中的固氣比為3～10。所述中心通道41中的碳粉、不銹鋼除塵灰、以及第一環(huán)縫通道42中的富氧氣體之間的質量流量比為（8～20）：100：（20～40）。所述第二環(huán)縫通道43內的燃料氣體與所述第一環(huán)縫通道42內富氧氣體中氧氣之間的質量流量比值為（1～3）:1。該實施例中，通過以上參數(shù)的控制，使得噴槍固體粉料的輸送順暢，并且保證固體粉料噴入熔體后的熔化效果和噴槍前端局部熔體氧勢的控制，提供熔體中有價金屬的還原條件。

在一可選實施例中，所述方法還可以包括：采用所述鎳鐵熔液進一步生產(chǎn)節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼的步驟。具體地，可以配合AOD二步法冶煉節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼。

圖3示意性地示出了一種用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法，進一步配合AOD二步法冶煉節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)工藝流程圖。如圖3所示，可以包括：

步驟S1：按照冶煉節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼成分要求，設計不銹鋼鐵水成分。其中，可選用適合的紅土鎳礦成分，或混合紅土鎳礦至適合成分，或采用單一的紅土鎳礦。利用回轉窯或高溫爐煙氣將所選用的紅土鎳礦進行干燥脫水出來，使得紅土鎳礦含水率5%～20%。

步驟S2：將干燥脫水處理后的紅土鎳礦直接連續(xù)不斷的加入富氧側吹熔煉爐內，并根據(jù)不銹鋼鐵水成分進行配料，添加溶劑和還原劑。其中，還原劑添加量為紅土鎳礦質量的3%～8%。其中，配料主要是添加鉻礦以增加含鎳鐵水中鉻含量，溶劑主要為石英砂、氧化鈣，還原劑主要為無煙煤、蘭炭、石墨粉以及焦炭中的一種。

步驟S3：利用三通道噴槍將不銹鋼灰粉、碳粉的混合料直接噴入高溫熔池內，具體地，三條通道分別將混合粉料、富氧氣體和燃料氣體同時噴吹到所述富氧側吹熔煉爐的熔池中，控制所述富氧氣體中的氧氣濃度，完成有價金屬還原，得到鎳鐵熔液。其中，爐內熔池液面需浸沒噴槍，且浸沒深度大于80mm。多支三通道噴槍之間的位置不做具體限定，每支三通道噴槍均斜向下噴吹布置方式，與水平方向夾角α呈向下15～30度，與爐體徑向夾角呈10～30度。所述富氧氣體的爐前壓力為0.2MPa～0.6MPa，富氧氣體的氧氣濃度為20％～60％。該實施例中高效、環(huán)保的利用冶金固廢不銹鋼除塵灰，將其與碳粉混合，再利用三通道側吹噴槍將混合粉體噴吹進入高溫熔池，達到快速熔融并完成還原反應，不僅有效利用除塵灰的有價金屬，而且有效避免有毒Cr6+的危害以及粉體揚塵對環(huán)境的二次污染。

調整噴槍富氧濃度，控制熔煉溫度為1400℃～1650℃，控制爐渣中CaO/SiO2為0.8～1.8，F(xiàn)e/SiO2為0.8～1.5，MgO為3%～15%；根據(jù)不銹鋼最終冶煉要求，通過調整富氧濃度、還原劑配入量完成側吹爐內有價金屬的選擇性還原，使鎳、鈷、鉻完全還原，鐵部分還原，以達到控制鎳鐵品位要求，并從熔煉爐內周期性的排放底層鎳鐵和上層爐渣，其中鋼水溫度為1450℃～1550℃。本發(fā)明利用各種類型紅土鎳礦冶煉中、高品位的含鎳鐵水，并協(xié)同處理不銹鋼除塵灰，綜合回收爐渣中鎳、鉻、鐵等有價金屬。與傳統(tǒng)RKEF+AOD冶煉不銹鋼相比，本發(fā)明可利用各種類型紅土鎳礦生產(chǎn)含鎳鐵水，并通過側吹富氧濃度控制鎳鐵品位，有效降低生產(chǎn)能耗，減少生產(chǎn)成本，提高冶煉效率，簡化生產(chǎn)流程，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。

步驟S4：將側吹高溫爐冶煉完成的鎳鐵熔液進行取樣分析，并轉入AOD精煉爐進行吹氧造渣冶煉，完成脫碳保鉻、脫硫以及初步成分調控，通過鉻鐵、錳鐵的添加，使不銹鋼熔液成分、溫度滿足控制要求。進一步地，將AOD熔煉的不銹鋼熔液轉入至LF精煉爐，進行脫氧處理，通過喂硅鈣線進行脫氧，吹氬精煉時間10 min～30min，一樣要求鋼水總氧含量小于40ppm，硫含量小于0.02%，最后轉入連鑄工序，得到節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼。

本發(fā)明紅土鎳礦與冶金固廢不銹鋼除塵灰協(xié)同處置，并冶煉節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼，利用富氧側吹熔池熔煉技術熔煉，通過噴槍直接向熔體內噴吹除塵灰粉體和煤粉的混合料，使不銹鋼除塵灰的快速熔融及完成還原反應，最終達到環(huán)保節(jié)能高效地處理含有害Cr6+除塵灰的目的，并提高了有價金屬鎳、鉻的回收率。本申請主要利用側吹熔煉爐+AOD二連法冶煉節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼，避免了高爐、電爐冶煉紅土鎳礦時爐渣因Cr2O3存在而導致的爐渣黏稠、導熱性差的問題，同時避免了爐缸鐵水溫度低的問題。

本申請可適用于各種類型的紅土鎳礦，尤其低鎳高鐵型紅土鎳礦，利用富氧側吹熔池熔煉達到選擇性還原有價金屬，根據(jù)不銹鋼成分控制鎳鐵的品位需求。

所述紅土鎳礦不受品位限制，主要成分范圍如表1所示，富氧側吹熔煉爐產(chǎn)出粗鎳鐵化學成分如表2所示，生產(chǎn)的節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼主要成分如下表3所示。

表1 紅土鎳礦主要化學成分 （wt %）

表2 側吹爐粗鎳鐵化學成分 （wt %）

表3 節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼化學成分 （wt %）

下面以一具體實施例對本發(fā)明的技術方案進行進一步說明：

實施例1

本實施例預生產(chǎn)一種節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼，其主要化學成分如表4所示。

表4 節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼主要化學成分（wt %）

具體生產(chǎn)工藝如下：

（1）選取混合后的紅土鎳礦作為原料，利用高溫爐產(chǎn)出的煙氣對紅土鎳礦進行干燥處理，使紅土鎳礦含水降至18%以下，干燥后紅土鎳礦的成分如表5所示。

表5 干燥紅土鎳礦主要成分 （wt %）

（2）將干燥后的紅土鎳礦，按照不銹鋼冶煉成分配料，添加溶劑、還原劑無煙煤，并利用皮帶機直接加入富氧側吹熔煉爐內，其中，還原劑無煙煤的添加量為紅土鎳礦物料質量份的6～8%。在側吹熔煉過程中，利用噴槍將除塵灰和碳粉的混合粉體噴吹進高溫熔池內，富氧濃度為60%，噴槍背壓為0.2 Mpa～0.35Mpa，熔煉溫度控制在1500℃～1550℃，中心通道的固氣比為6；中心通道碳粉、不銹鋼除塵灰與第一環(huán)縫通道富氧氣體之間的質量流量比值為12：100：30。側吹爐排放區(qū)域利用電極輔熱，電極電流控制為1.2KA，經(jīng)過熔煉后獲得含鎳鐵水成分如表6所示。

表6 含鎳鐵水主要成分 （wt %）

（3）將含鎳鐵水轉送至常規(guī)的AOD爐和LF爐進行精煉處理，得到節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼。具體地，可以包括：含鎳鐵水轉入AOD精煉爐進行吹氧造渣冶煉，完成脫碳保鉻、脫硫以及初步成分調控，通過鉻鐵、錳鐵的添加，使不銹鋼熔液成分、溫度滿足控制要求。將AOD熔煉的不銹鋼熔液轉入至LF精煉爐，進行脫氧處理，通過喂硅鈣線進行脫氧，吹氬精煉時間20min，一樣要求鋼水總氧含量小于40ppm，硫含量小于0.02%，最后轉入連鑄工序，生產(chǎn)得到節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼。

綜上，本發(fā)明可以針對各種類型的紅土鎳礦均冶煉中、高品位鎳鐵，主要通過側吹熔煉富氧濃度調整，達到紅土鎳礦中鎳、鉻、鐵等有價金屬的選擇性還原，從而達到中、高品位鎳鐵的控制。利用富氧側吹熔煉技術進行紅土鎳礦與冶金固廢（不銹鋼除塵灰、酸洗污泥）協(xié)同處置，可有效利用表層紅土鎳礦低鎳高鉻的特性，并結合冶金廢渣中有價金屬與硫元素減少熔煉渣中高熔點鉻氧化的形成，有利于紅土鎳礦中鉻氧化物的還原，降低爐渣黏度，提高有價金屬與爐渣的分離條件，最終達到提高鎳鐵產(chǎn)品中鉻品位及回收率，大幅度降低冶煉能耗，實現(xiàn)冶金廢渣二次資源綜合回收利用，降低生產(chǎn)成本，并消除冶金廢渣對還原的污染問題。利用側吹噴槍將不銹鋼除塵灰細粉、碳粉直接噴入熔池內部，利用火焰燃燒及熔體局部高溫高碳，使除塵灰快速熔融并完成有價金屬鎳、鉻的快速還原反應，使除塵灰中的有價金屬進入鎳鐵熔液，而雜質進入爐渣，為節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼冶煉提供中、高品位的鎳鐵熔液；本發(fā)明有效解決了含劇毒Cr6+的不銹鋼除塵灰綜合利用問題。本發(fā)明利用富氧側吹熔池熔煉技術+AOD生成節(jié)鎳含錳型奧氏體不銹鋼節(jié)省了傳統(tǒng)高爐熔煉、電爐熔煉過程中的燒結、混料壓球的工序，提高冶煉效率，簡化生產(chǎn)工序，降低生產(chǎn)能耗。

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用富氧側吹熔煉爐處理紅土鎳礦和不銹鋼冶金廢料的方法.pdf