固态碳还原回转窑法由铜渣生产直接还原铁需突破的关键技术

 铜渣中含有丰富的铁元素，从铜渣中分离铁元素生产铁精矿和直接还原铁是一个为大家所熟知的资源化利用途径。但是，从近十五年的工业化实践情况看，几乎所有的产业化项目全归于的失败，有个别单位甚至损失超过十亿元，可谓损失惨重。

     那么，造成这一问题的原因是什么呢？

     1、技术选择失误。大家都知道铜渣中含铁，但对铜渣中的铁以什么物相状态存在却了解甚少，由此造成技术选择上的失误。

    研究结果表明，铜渣中铁的主体物相是无磁性的氧化亚铁，约占铜渣中总铁的75%~85%，而且所述氧化亚铁与二氧化硅形成了另外一种矿物，即铁橄榄石。也就是说铜渣中有75%~85%的铁以氧化亚铁态赋存于橄榄石中。此外，铜渣中还含有磁铁矿，即四氧化三铁，约占铜渣中铁总量的15%~25%。

     在采用直接磁选法分离铜渣中的铁时，能够选出的部分也就是占含铁总量15%~25%的磁铁矿。由于铁选出率低且铁品位达不到工业要求，因此商品价值不高。

     在采用磁化焙烧工艺处理铜渣分选铁精矿时，需要实现对铁橄榄石中氧化亚铁和二氧化硅的有效解离，否则将严重影响磁化焙烧效果，不仅会铁选出率低，而且还会造成所得铁精矿杂质超标。加之产品价值因素，采用磁化焙烧工艺处理铜渣不仅存在技术障碍，而且从经济性考虑也是走不通的。

     在采用深度还原处理铜渣分选直接还原铁时，仍然需要对铁橄榄石中氧化亚铁和二氧化硅进行有效解离，否则将会影响还原效果、铁选出率及所得直接还原铁产品品质。

     综上所述，铜渣的物相组成比较复杂，利用其中的铁，受工艺及产品附加值的影响，直选和磁化焙烧工艺无可行性，而深度还原法工艺虽然可以制得附加值较高的直接还原铁产品，但也需要通过技术措施解决铁橄榄石中氧化亚铁和二氧化硅的解离和产品中杂质的控制问题。

     2、铜渣中含有较多的低熔点灰分及低熔点矿物。所述低熔点灰分包括硅、铝等，所述低熔点矿物主要指铁橄榄石以及在高温还原过程所生成的钠长石。 这些低熔点物质的存在，会使铜渣在还原过程进入熔融状态，导致回转窑结圈现象的发生。同时，在以煤基还原时，如果所用还原煤灰熔点较低，同样也会助推结圈现象的进展。

     据我们了解的情况，云南某生产装置的结圈周期为90分钟，四川某生产装置的结圈周期为4个工作日，由此造成生产无法正常运行。因此，在以回转窑固态还原法处理铜渣生产直接还原铁时，结圈问题要优先解决。

     3、普通回转窑的燃烧方式和温度测控方式不符合由铜渣生产直接还原铁的技术要求。如果采用单喷头燃烧，极易造成回转窑窑体内各个点位的温度不均匀，燃烧区温度处于过高、甚至失控状态。此外，由于温度测控方式不合理，无法在线测定回转窑不同点位的温度实况和温度变化情况，更缺乏不同点位的温度实时调控手段。所述这些都会造成回转窑内部局部温度过高，被还原物料局部熔融，导致圈现象的发生。

     4、烧成物的二次氧化问题。我们知道，经过固态还原，在顺利解决铜渣铁橄榄石中氧化亚铁与二氧化硅有效解离的前提下，铜渣中的铁几乎全部转化为金属铁。当烧成物走出窑炉时，如果与空气接触，在高温条件下所述金属铁极易被空气中的氧氧化，由此造成所得直接还原铁金属化率达不到标准要求。

     5、磁选工艺问题。对烧成物磁选前要节能的方式进行研磨，然后进行磁选分离收得直接还原铁。对磁选方式、磁选条件需要进行优化。采用单级磁选方式或盲目确定磁选条件（场强），往往选不出符合工业要求的直接还原铁产品，因此对磁选方式、磁选工艺要进行合理优化。

     以上所述是采用固态还原回转窑法处理铜渣生产直接还原铁所要解决的几个关键性技术问题。如果不解决，后续的工业实践仍然摆脱不了失败的结局。