CN102174664A

CN102174664A - 赤泥煤基回转窑法综合利用方法

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Publication number: CN102174664A
Application number: CN 201010572992
Authority: CN
Inventors: 胡长春
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2011-09-07

Abstract

本发明公开了一种赤泥煤基回转窑法综合利用方法，属于固体废弃物的综合利用领域。将赤泥和赤泥重量的8～14％的含钙化合物，以及赤泥重量的20～50％的炭质材料充分混合后，经煤基回转窑，在1000～1550℃下进行炭质熔融还原，反应2～6h，即得到海绵铁或热铁水及副产物建材原料。本方法是将冶炼氧化铝所抛弃的赤泥有效地加以综合利用，真正做到了固体零排放。本发明利用率高，金属还原率95～98％，金属回收率达96～98％。

Description

赤泥煤基回转窑法综合利用方法

技术领域

赤泥煤基回转窑法综合利用方法，属于冶金领域的废弃物综合利用技术，具体涉及一种氧化铝冶炼工业中产生的废弃物-赤泥的煤基回转窑法综合利用方法。

背景技术

赤泥又称红泥，是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。铝土矿中铝含量高的，采用拜尔法炼铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥；铝土矿中铝含量低的，用烧结法或用烧结法和拜尔法联合炼铝，所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界氧化铝生产大国，每年排放的赤泥高达数千万吨。大量的赤泥不能充分有效地利用，只能依靠大面积的堆场堆放，这样占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。全世界每年产生的赤泥惊人，大量的赤泥已经对人类的生产、生活造成多方面的影响，所以最大限度地减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。

关于赤泥的综合利用技术一般有以下几种方式：1、生产水泥。山东铝业公司早在建厂初期就对赤泥综合利用进行了研究，在60年代初建成了综合利用赤泥的大型水泥厂。目前山铝水泥厂的赤泥利用量是200～420kg/t，产出赤泥的综合利用率在30～55％。而后又以烘干赤泥作混合材，进行了抗硫酸盐型赤泥水泥的试验，并于70年代实现工业规模生产。它开辟了水泥生产中配料和混合材两段利用赤泥的途径，使水泥的赤泥利用量可达600～800kg/t。但由于赤泥含碱量高，赤泥配比受水泥含碱指标制约。为此山东铝业公司完成两项攻关项目“常压氧化钙脱碱与低碱赤泥生产高标号水泥的研究”和“低浓度碱液膜法分离回收碱技术”，使以烧结法、联合法赤泥为原料生产水泥的技术向前迈进了一大步，提高了赤泥配比，使赤泥配料提高到45％，并提高了水泥质量，为氧化铝生产赤泥废液零排放创造了条件。2、作新型墙材。山铝公司申报了“九五”国家重点科技攻关项目“赤泥作新型墙体材料的研究”。利用该技术选择出了最佳赤泥、粉煤灰及煤矸石配方和烧结工艺技术，研究出新型粘结剂，并生产出符合国家标准的建筑用砖。这种新型空心砖保温、质轻、强度高，符合国家新型建材的改革方向。3、赤泥作塑料填料。赤泥作塑料填料的研究已进行多年，近年来随着塑料加工及表面处理剂的不断改进，赤泥在塑料行业的应用取得了新的进展。赤泥对PVC(聚氯乙烯)具有显著的热稳定作用、优良的抗老化性能和阻燃性，可用于生产建筑型材。4、赤泥作充填料。山东铝业公司与长沙矿山研究院合作，在湖田北焦宋矿区采用泵送赤泥胶结充填采矿法获得成功。通过铝土矿地下开采实践证明，胶结充填技术可靠，经济合理，可提高矿石回收率23％。并且采矿坑木消耗减少，从而降低乐开采成本，控制采场地压，保护地表建筑、村庄、铁路等，为顶底板不稳固的缓薄矿层的开采找到了一条比较成功的新路门。另外，可以把赤泥用作干法脱硫剂，作环保材料；从赤泥中提取有色金属如还原炼铁，废渣液再提取钪；还可作肥料等等。但是由于赤泥组分复杂，一般赤泥利用的利用率仅在15％左右。

现有文献中有关于赤泥在水泥生产中的应用的相关报道。例如《赤泥的综合利用》(任冬梅、毛亚楠，有色金属工业，2002，[55]：57-58)所述，初步实现了赤泥的综合利用。然而由于赤泥含碱量高，赤泥配比受水泥含碱指标制约，使水泥作为生产水泥的原料的应用受到了很大的制约，赤泥的综合利用率仅为35～50％。文献中还有回收赤泥中铁元素的报道，例如为了利用赤泥中的铁，可通过磁选工艺回收(廖春发，姜国平等，从赤泥中回收铁的工艺研究，中国矿业，第16卷第2期，2007年2月)。但由于赤泥中大量的SiO₂，Al₂O₃，CaO等物质没有充分利用，综合利用率低，并且此工艺成本较高，难以实现赤泥的有效利用。专利号为ZL200810047555.6的中国专利《利用赤泥和铝灰制备硅铁合金和铝酸钙材料的方法》公开了一种利用赤泥和铝灰制备硅铁合金和铝酸钙材料的方法，此方法还原剂为金属铝和氮化铝，应用范围广，附加值较高。然而却满足不了生产单质铁和水泥熟料的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种以赤泥为原料生产海绵铁或热铁水及副产物建材原料，综合利用率高，环境亲和好的赤泥煤基回转窑法综合利用方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种赤泥煤基回转窑法综合利用方法，其特征在于将赤泥和赤泥重量的8～14％的含钙化合物，以及赤泥重量的20～50％的炭质材料充分混合后，经煤基回转窑，在1000～1550℃下进行炭质熔融还原，反应2～6h，即得到海绵铁或热铁水及副产物建材原料。

所述的赤泥是冶炼氧化铝的固体废渣，其重量百分比组成为：Fe₂O₃ 30～60％，Al₂O₃ 10～20％，SiO₂ 3～20％，CaO 2～8％，Na₂O 2～10％，TiO₂ 1～10％，烧失量10～15％。

炭质熔融还原反应温度为1260～1550℃。

含钙化合物包括氧化钙、碳酸钙、萤石或白云石。

炭质材料包括有烟煤、无烟煤、焦末或焦粒。

冶炼氧化铝的固体废渣-赤泥中，含有较高量的Fe、Al、Si等元素，均以氧化物的形式存在。除去Fe、Na、Ti等元素外，其余组分与水泥组分相似，为实现利用赤泥生产水泥提供了可能。为提取赤泥中的Fe元素，发明人利用了煤基熔融还原回转窑法，特别地，使用发明人之前的实用新型专利(中国专利《一种煤基还原铁回转窑》，授权号CN201288201Y)中所公开的一种煤基还原铁回转窑进行生产。基于硅酸盐水泥中主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO₂)、硅酸二钙(2CaO·SiO₂)和铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃)的考虑，为了生产合乎标准的硅酸盐水泥，需要向赤泥中添加含钙化合物。其加入量以能实现生产硅酸盐水泥所需的钙量为准。

将赤泥、含钙化合物以及无烟煤按照一定比例混合均匀，置于回转窑内，在1000～1550℃下进行炭质熔融还原反应。其中的铁的氧化物在此温度下被炭质还原为海绵铁，硅酸盐与加入的含钙化合物煅烧生成建材原料。经过熔融还原后的混合物料，根据建材原料(非金属性)和海绵铁(金属性)的性质不同可进行分离，从而实现生产建材原料及单质铁的目的。

与现有技术相比，本发明的赤泥煤基回转窑法综合利用方法所具有的有益效果是：本赤泥的还原利用方法工艺简单，可根据炉膛的容积配比原料，处理率高。通过添加炭质材料与含钙化合物进行炭质熔融还原，得到建材原料与海绵铁或热铁水。金属还原率95～98％，金属回收率达96～98％，其副产物为建材原料。其中1000～1350℃的副产物可用于做砖或作水泥填料，1350℃以上的副产物为水泥熟料，真正做到了固体零排放。如果所得副产物中经检测Ti、Sc元素含量较高，可以直接提取Ti、Sc等元素及有价元素，提取成本会大大降低。

具体实施方式

实施例1

将赤泥和赤泥重量的8％的碳酸钙，以及赤泥重量的20％的焦粒充分混合后，置于回转窑内，在1000℃下进行炭质还原反应，经6h，所得海绵铁和能够做砖用建材原料即可分离。

其中所选赤泥的重量百分比组成为：Fe₂O₃ 30％，Al₂O₃ 20％，SiO₂ 20％，CaO 8％，Na₂O10％，TiO₂ 2％，烧失量10％。铁的还原率达95％，回收率达到96％。

实施例2

将赤泥和赤泥重量的10％的碳酸钙，以及赤泥重量的30％的无烟煤充分混合后，置于回转窑内，在1260℃下进行炭质还原反应，经5h，所得能够做砖用建材原料和海绵铁即可分离。

其中所选赤泥的重量百分比组成为：Fe₂O₃ 50％，Al₂O₃ 10％，SiO₂ 10％，CaO 5％，Na₂O5％，TiO₂ 5％，烧失量15％。铁的还原率达95％，回收率达到96％。

实施例3

将赤泥和赤泥重量的9％的氧化钙、1％的萤石，以及赤泥重量的35％的有烟煤充分混合后，置于回转窑内，在1350℃下进行炭质还原反应，经4h，所得海绵铁和能够做水泥填料用的建材原料即可分离。

其中所选赤泥的重量百分比组成为：Fe₂O₃ 50％，Al₂O₃ 10％，SiO₂ 10％，CaO 5％，Na₂O5％，TiO₂ 5％，烧失量15％。铁的还原率达96％，回收率达到97％。

实施例4

将赤泥和赤泥重量的10％的碳酸钙、4％的萤石，以及赤泥重量的40％的焦末充分混合后，置于回转窑内，在1550℃下进行炭质熔融还原反应，经3h，所得热铁水和水泥熟料即可分离。

其中所选赤泥的重量百分比组成为：Fe₂O₃ 50％，Al₂O₃ 10％，SiO₂ 10％，CaO 5％，Na₂O5％，TiO₂ 5％，烧失量15％。铁的还原率达98％，回收率达到97％。

实施例5

将赤泥和赤泥重量的8％的氧化钙、2％的萤石，以及赤泥重量的45％的无烟煤充分混合后，置于回转窑内，在1550℃下进行炭质熔融还原反应，经3h所得热铁水和水泥熟料即可分离。

其中所选赤泥的重量百分比组成为：Fe₂O₃ 60％，Al₂O₃ 10％，SiO₂ 3％，CaO 2％，Na₂O 2％，TiO₂ 10％，烧失量13％。铁的还原率达98％，回收率达到98％。

实施例6

将赤泥和赤泥重量的10％的白云石、2％的萤石，以及赤泥重量的50％的有烟煤充分混合后，置于回转窑内，在1550℃下进行炭质熔融还原反应，经2h，所得热铁水和水泥熟料即可分离。

其中所选赤泥的重量百分比组成为：Fe₂O₃ 60％，Al₂O₃ 15％，SiO₂ 7％，CaO 2％，Na₂O 2％，TiO₂ 1％，烧失量13％。铁的还原率达98％，回收率达到96％。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种赤泥煤基回转窑法综合利用方法，其特征在于将赤泥和赤泥重量的8～14％的含钙化合物，以及赤泥重量的20～50％的炭质材料充分混合后，经煤基回转窑，在1000～1550℃下进行炭质熔融还原，反应2～6h，即得到海绵铁或热铁水及副产物建材原料。

2.根据权利要求1所述的赤泥煤基回转窑法综合利用方法，其特征在于所述的赤泥是冶炼氧化铝的固体废渣，其重量百分比组成为：Fe₂O₃ 30～60％，Al₂O₃ 10～20％，SiO₂ 3～20％，CaO 2～8％，Na₂O 2～10％，TiO₂ 1～10％，烧失量10～15％。

3.根据权利要求1所述的赤泥煤基回转窑法综合利用方法，其特征在于炭质熔融还原反应温度为1260～1550℃。

4.根据权利要求1所述的赤泥煤基回转窑法综合利用方法，其特征在于含钙化合物包括氧化钙、碳酸钙、萤石或白云石。

5.根据权利要求1所述的赤泥煤基回转窑法综合利用方法，其特征在于炭质材料包括有烟煤、无烟煤、焦末或焦粒。