CN101456573B - 一种拜尔法赤泥的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种拜尔法赤泥的处理方法，其包括如下步骤：a.将赤泥、硅石、还原剂和助熔剂加入冶炼炉内进行还原熔炼，炉温为1600～1900℃；b.还原熔炼3～4小时，从冶炼炉的出液口放液，得到硅铁合金熔体；c.待放出硅铁合金熔体后4～10小时，从冶炼炉出液口放液，得到棕刚玉熔体。本发明的拜尔法赤泥的处理方法，能够有效处理赤泥，回收赤泥中有价值的金属，冶炼出优良的硅铁和棕刚玉产品，生产成本低，处理后不产生废渣和废气，最终实现赤泥的零排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种赤泥的处理方法，特别是涉及一种拜尔法赤泥的处理方法。
背景技术
拜尔法赤泥是拜尔法生产氧化铝工艺中产生的废渣，其成分中含有有利用价值的SiO2、Fe2O3、Al2O3，矿物组成为高岭石、针铁矿，是一种制造新材料的有用原料。
目前，拜尔法赤泥处理方法：一.将赤泥排入大海或陆地堆存，例如澳大利亚等国将赤泥排入大海，例如中国、前苏联等国对赤泥进行陆地堆存。二.将赤泥进行加工处理，例如：赤泥中磁选铁。用赤泥作粘结剂烧制球团等。不论是将赤泥排入大海，还是陆地堆存，都对环境造成极大的危害。占用了有限的海域和土地，危害大、费用高。长此以往是不可取的。用特珠方法回收赤泥中的有价元素，虽能处理部分赤泥，但处理后的赤泥残渣还要堆存，不能达到对赤泥的零排放。用赤泥作粘结剂虽能利用赤泥又不产生废渣，但赤泥的前期处理能耗高，赤泥的加入量偏小，也不是赤泥处理的理想方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种拜尔法赤泥的处理方法，能够有效处理赤泥，回收赤泥中的有价值的金属，冶炼出优良的硅铁和棕刚玉产品，最终实现赤泥的零排放。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种拜尔法赤泥的处理方法，其包括如下步骤：
将赤泥、硅石、还原剂和助熔剂加入冶炼炉内进行还原熔炼，炉温为1600～1900℃；
b还原熔炼3～4小时，从冶炼炉的出液口放液，得到硅铁合金熔体；
c待放出硅铁合金熔体后4～10小时，从冶炼炉出液口放液，得到棕刚玉熔体。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中还原剂和助熔剂为阴极或阳极碳块，由于阴极或阳极碳块内含有氟化物，所以该阴极或阳极碳块可以同时作为还原剂和助熔剂，可以不用另外加入助熔剂。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中将30～55重量份赤泥、45～70重量份硅石和25～40％重量份的阴极或阳极碳块加入冶炼炉内，优选为将40～45重量份赤泥、55～60重量份硅石和28～35％重量份的阴极或阳极碳块加入冶炼炉内。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中还原剂为碳粉，所述的助熔剂为萤石、冰晶石、氟化钠、氟化铝或氟化钙，优选为萤石。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中将30～55重量份赤泥、45～70重量份硅石、15～40重量份碳粉和3～5重量份助熔剂加入冶炼炉内。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的含水量为1～10％重量，优选为5～8％重量。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的碱含量为5～12％重量，优选为6～10％重量。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的粒度为0.5～6cm，优选为1～3cm。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中硅石、还原剂和助熔剂的粒度为1～3cm。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述步骤a中将赤泥、硅石、还原剂和助熔剂混合，送入造球机制球，之后加入冶炼炉内进行还原熔炼。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述造球机制得的小球的粒度为3～ 10cm。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述处理方法中赤泥中的钾、钠由冶炼炉的烟气经过带有冷凝装置的回收设备得到回收。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述冷凝装置内的温度为50～300℃。
上述拜尔法赤泥的处理方法，其中，所述回收设备内为还原环境。
拜尔法赤泥中硅、铁的有效成分占到了总量的70％以上，铝占到了总量的20％以上，其中还有少量的钠和钙，在配以适当的辅料后，拜尔法赤泥是一种冶炼棕刚玉和硅铁的优良原料。
以拜尔法赤泥为原料生产熔融氧化铝(棕刚玉)联产硅铁的过程，是将Al2O3以外的其他氧化物予以还原成金属而分离，是一种熔融净化过程。拜尔法赤泥中的氧化物Fe2O3、K2O、Na2O、SiO2、和CaO被碳还原的开始温度分别为720℃、750℃、980℃、1580℃、和1930℃，而Al2O3被碳还原的开始温度为2010℃。只要在赤泥中加入足够量的碳并将温度控制在1600℃～1900℃，就可以将赤泥中除Al2O3和CaO以外的其他氧化物还原成金属而分离出去，K、Na以气态形式进入烟气中，而Fe、Si形成合金而下沉到炉底，从而实现硅铁和铝的有效分离。
目前，冶炼硅铁用铁粉、硅石、焦炭作原料；棕刚玉冶炼用铁粉、优质铝土矿、焦炭作原料。原料均为国内外紧俏的矿产和商品，所以制造成本高。用拜尔法赤泥为原料冶炼硅铁和棕刚玉，具有较大的成本优势。
本发明的拜尔法赤泥的处理方法，能够有效处理赤泥，回收赤泥中的有价值的金属，冶炼出优良的硅铁和棕刚玉产品，生产成本低，处理后不产生废渣和废气，最终实现赤泥的零排放。
具体实施方式
下面结合实施例详细描述本发明。
实施例1
取含水量为6％重量，碱含量8.0％重量的赤泥，制成3cm的小块，将硅石、铝电解废阴极碳块破碎制成2.0cm小块，将40重量份的赤泥、60重量份的硅石和31重量份的碳块混合，送入造球机制球，制得小球粒度为5cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1800℃，反应4小时，从出液口放出硅铁熔体，待放出硅铁合金熔体后4小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置冷却，冷却温度为100℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
实施例2
取含水量为1％重量，碱含量6.0％重量的赤泥，制成0.5cm的小块，将硅石、铝电解废阳极碳块破碎制成1.0cm小块，将30重量份的赤泥、70重量份的硅石和28重量份的碳块混合，送入造球机制球，制得小球粒度为10cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1700℃，反应3小时，从出液口放出硅铁熔体，待放出硅铁合金熔体后6小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置冷却，冷却温度为300℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
实施例3
取含水量为5％重量，碱含量5.0％重量的赤泥，制成1cm的小块，将硅石、铝电解废阳极碳块破碎制成1.0cm小块，将45重量份的赤泥、55重量份的硅石和25重量份的碳块混合，送入造球机制球，制得小球粒度为3cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1600℃，反应3.5小时，从出液口放出硅铁 熔体，待放出硅铁合金熔体后10小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置冷却，冷却温度为50℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
实施例4
取含水量为8％重量，碱含量10.0％重量的赤泥，制成6cm的小块，将硅石、铝电解废阴极碳块破碎制成3.0cm小块，将55重量份的赤泥、45重量份的硅石和40重量份的碳块混合，送入造球机制球，制得小球粒度为6cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1900℃，反应4小时，从出液口放出硅铁熔体，待放出硅铁合金熔体后8小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置冷却，冷却温度为80℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
实施例5
取含水量为10％重量，碱含量12.0％重量的赤泥，制成2cm的小块，将硅石、铝电解废阳极碳块破碎制成2.0cm小块，将43重量份的赤泥、57重量份的硅石和35重量份的碳块混合，送入造球机制球，制得小球粒度为8cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1850℃，反应4小时，从出液口放出硅铁熔体，待放出硅铁合金熔体后4小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置 冷却，冷却温度为100℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
实施例6
取含水量为8％重量，碱含量7.0％重量的赤泥，制成3cm的小块，将硅石破碎制成3.0cm小块，将45重量份的赤泥、60重量份的硅石、25重量份的碳粉和3重量份的助熔剂萤石混合，送入造球机制球，制得小球粒度为5cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1750℃，反应4小时，从出液口放出硅铁熔体，待放出硅铁合金熔体后5小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置冷却，冷却温度为200℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
实施例7
取含水量为5％重量，碱含量10.0％重量的赤泥，制成2cm的小块，将硅石破碎制成2.0cm小块，将30重量份的赤泥、70重量份的硅石、15重量份的碳粉和4重量份的助熔剂冰晶石混合，送入造球机制球，制得小球粒度为8cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1850℃，反应4小时，从出液口放出硅铁熔体，待放出硅铁合金熔体后6小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置冷却，冷却温度为100℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
实施例8
取含水量为6％重量，碱含量6.0％重量的赤泥，制成1cm的小块，将硅 石破碎制成1.0cm小块，将55重量份的赤泥、45重量份的硅石、40重量份的碳粉和5重量份的助熔剂氟化钠混合，送入造球机制球，制得小球粒度为3cm，加入冶炼炉内，炉内温度控制在1900℃，反应4小时，从出液口放出硅铁熔体，待放出硅铁合金熔体后4小时放出棕刚玉熔体，两种物料分别精整，得到硅铁和棕刚玉产品，硅铁产品符合GB2272-87标准，棕刚玉产品符合GB/T3043-2000。
赤泥中的钾、钠随着产生的烟气进入回收设备，经回收设备的冷凝装置冷却，冷却温度为300℃，回收设备处于还原环境下，钾、钠经过回收设备得以回收。
Claims (13)
1.一种拜尔法赤泥的处理方法，其包括如下步骤：
a将赤泥、硅石、还原剂和助熔剂混合，加入冶炼炉内进行还原熔炼，炉温为1600～1900℃；所述步骤a中还原剂和助熔剂为阴极或阳极碳块；
b还原熔炼3～4小时，从冶炼炉的出液口放液，得到硅铁合金熔体；
c待放出硅铁合金熔体后4～10小时，从冶炼炉出液口放液，得到棕刚玉熔体。
2.如权利要求1所述的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的含水量为1～10％重量。
3.如权利要求2所述的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的含水量为5～8％重量。
4.如权利要求1所述的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的碱含量为5～12％重量。
5.如权利要求4所述的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的碱含量为6～10％重量。
6.如权利要求1所述的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的粒度为0.5～6cm。
7.如权利要求6所述的处理方法，其中，所述步骤a中赤泥的粒度为1～3cm。
8.如权利要求1所述的处理方法，其中，所述步骤a中硅石、阴阳极碳块的粒度为1～3cm。
9.如权利要求1所述的处理方法，其中，所述步骤a中将赤泥、硅石、还原剂和助熔剂混合，送入造球机制球，之后加入冶炼炉内进行还原熔炼。
10.如权利要求9所述的处理方法，其中，所述造球机制得的小球的粒度为3～10cm。
11.如权利要求1所述的处理方法，其中，所述处理方法中赤泥中的钾、钠由冶炼炉的烟气经过带有冷凝装置的回收设备得到回收。
12.如权利要求11所述的处理方法，其中，所述冷凝装置内的温度为50～300℃。
13.如权利要求11所述的处理方法，其中，所述回收设备内为还原环境。
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