CN102626670A - 一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法。首先将赤泥浆压滤脱水制成压滤饼，压滤饼进入烘干滚筒内烘干，然后将其破碎成≤10mm的小块，再通过加料机将≤10mm的赤泥块加入回转窑，赤泥在回转窑内温度升至700~850℃，回转窑窑头通入煤气将赤泥中95%以上的Fe₂O₃还原至Fe₃O₄，还原煤气通过回转窑长度的75%后，在窑尾配入空气在回转窑内燃烧，燃烧热量用来不断加热新加入回转窑的赤泥块。为防止再氧化，离开回转窑后的还原磁化赤泥块直接水淬冷却，冷却后将其进行磁选分离，可获得品位≥63%的铁精粉。本发明利用拜耳法赤泥制备铁精粉的方法中铁元素的回收率大于90%，制得铁精粉Al₂O₃小于2.5%，该流程可实现连续化生产，不仅处理赤泥生产铁精粉，还保护环境。

Description

一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法

技术领域

本发明涉及以回转窑为主体设备，采用赤泥为主要原料，通过控制合适的还原温度和还原气氛，对还原产物进行磁选分离，进而制备铁精粉的技术方法。该工艺流程属于材料制备领域。

背景技术

赤泥是一种不溶性残渣，从产生工艺上可分为烧结法、拜尔法和联合法，通常赤泥主要成分为Fe₂O₃，SiO₂，A1₂O₃和CaO等．烧结法和联合法排放赤泥的主要成分大致相同，其中含有大量的2CaO·SiO₂等活性矿物组分，可以直接应用于建筑材料生产；拜尔法产生的赤泥是采用强碱NaOH对一水软铝石型和三水铝石型铝土矿进行浸出后的残渣，此类赤泥不存在2CaO·SiO₂等活性成分，且含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业。

拜耳法赤泥中的铁含量可达30%~50%，从赤泥中回收铁是综合利用赤泥资源的首选考虑。从公开专利和发表论文来看，赤泥磁化焙烧采用两条路线。一条工艺路线是低温条件（约350℃~400℃）下，赤泥配入煤、炭、锯木屑、干蔗渣作固相还原介质，还原后的赤泥经磁选可回收铁。文献1（毕节学院学报，2009，27（4）：88）。另外一条工艺路线是中高温条件下（约950℃~1000℃），拜耳法赤泥配煤进行直接还原焙烧，焙烧产物在隔绝氧气的条件下冷却至室温，焙烧矿细磨后于磁选机中磁选，得到海绵铁。见文献2报道（金属矿山，2005，353（11）：20）。分析上述两种赤泥磁化焙烧+磁选工艺，发现还存在一定的局限性。赤泥在低温焙烧过程中反应动力学较差，所需反应时间较长，能源消耗大。第二种还原磁化焙烧，温度控制在950℃~1000℃时，生成金属铁的同时，非磁性物质也达到或接近熔点，形成的液态非磁性物质渣相会堵塞和粘结反应器，因此还原反应过程难以连续化进行。

因此可采用通过控制还原温度和煤气成分的手段，在回转窑内将赤泥中的非磁性的Fe₂O₃尽可能转变为磁性物质Fe₄O₃，然后对还原后的产物再进行磁选分离，通过磁选分离可以分离出磁性物质即铁精粉，剩余物质为非磁性渣相可循环用于生产氧化铝流程。

发明内容

本发明的目的在于一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，此方法在于通过控制回转窑内的温度和还原煤气的成分，将赤泥中的非磁性物质Fe₂O₃尽可能转变为磁性物质Fe₄O₃，然后对还原后的产物再进行磁选分离，通过磁选分离可以分离出磁性物质即铁精粉的工艺流程。此方法能够满足磁化处理赤泥的要求，采用回转窑法处理赤泥能实现赤泥中铁元素的有效回收。

本发明通过以下技术方案实现：

一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将一定量的赤泥浆通过压滤机进行压滤脱水，获得较干的压滤饼，然后将压滤饼放置于烘干滚筒内进行烘干进一步脱水，水分降低到≤3%，得到赤泥块，其中，所述烘干滚筒所用热源来自回转窑窑尾的温度为900℃~950℃的废气兑入等体积空气后获得400℃~450℃的中高温热风；

步骤2，将排出烘干滚筒干燥后的赤泥块破碎成≤10mm的小块，再通过加料机将≤10mm的赤泥块加入回转窑，料温升至700~850℃，在回转窑窑头通入温度为550℃~700℃，成分要求N₂在35%~60%，H₂O≤10%，CO%/（CO%+CO₂%）在15%~25%的还原气体，还原时间为25min~50min，赤泥块经过还原后得到磁化的赤泥块，赤泥中95%以上的Fe₂O₃被还原气体还原至Fe₃O₄，参与还原反应后的混合气体通过回转窑长度的四分之三后，在窑尾部分配入空气在回转窑内燃烧，燃烧热量用来加热新加入回转窑的赤泥块，回转窑排出的废气兑入一定比例的空气后送至烘干滚筒，用于赤泥的烘干；

步骤3，将所述还原磁化的赤泥块直接排入水池，进行水淬冷却处理，冷却后再将其送入湿法磁选设备，在磁场强度为4000高斯~15000高斯条件下进行磁选，可获得品位≥63%的铁精矿，制得铁精粉的Al₂O₃小于3.5%，SiO₂小于2%，同时还获得非磁性渣，非磁性渣可用于烧结法生产氧化铝流程中进行配料。

进一步，所述步骤2中的还原汽体为发生炉煤气或高炉煤气与窑尾废气的混合气。

 

本发明的有益效果是：由于采用上述方法，本发明利用拜耳法赤泥制备铁精粉的方法中铁元素的回收率大于90%，制得铁精粉Al₂O₃小于2.5%，该流程可实现连续化生产，不仅处理赤泥生产铁精粉，还保护环境。

附图说明

图1为利用回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉方法的工艺流程图。

图中：

1．赤泥原料，2.压滤机，3.赤泥饼， 4.加料机， 5.烘干滚筒，

6.鼓风机， 7.分气站， 8.破碎机， 9.加料机， 10.回转窑，

11.空气喷嘴， 12.热风风机， 3.煤气发生炉， 14.水淬池， 15.磁选机，

16.铁精粉， 17.非磁性渣。

 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

（1）将获得的赤泥浆通过压滤机进行压滤脱水，获得较干的压滤饼，然后将压滤饼放置于烘干滚筒内，烘干用滚筒所用热风来自回转窑窑尾的废气，废气温度为900℃，将出回转窑的废气兑入等体积空气后可获得400℃的中高温热风，利用400℃的中高温热风，将烘干滚筒内赤泥饼的水分降低到3%，得到赤泥块；

（2）将排出烘干滚筒干燥后的赤泥块破碎成≤10mm的小块，再通过加料机将≤10mm的赤泥块加入回转窑，赤泥块温度升至700℃，回转窑窑头通入温度在550℃的成分为N₂在65%，H₂O≤10%，CO%/（CO%+CO₂%）在25%的高炉煤气和窑尾废气的混合气，还原时间50min，得到还原磁化的赤泥块，其中，赤泥中90%以上的Fe₂O₃被混合气体还原至Fe₃O₄；产生废气通过回转窑长度的四分之三后，废气含有的煤气在窑尾部分配入空气在回转窑内燃烧，燃烧热量用来加热新加入回转窑的赤泥块，排出的废气兑入一定比例的空气后送至烘干滚筒，用于赤泥的烘干

（3）将还原磁化的赤泥块直接进入水池，进行水淬冷却处理，冷却后再将其送入湿法磁选设备，在磁场强度为6000高斯高斯条件下进行磁选，可获得品位≥63%的铁精矿，制得铁精粉的Al₂O₃为3.5%~3.8%，SiO₂为1%~2%，同时还获得非磁性渣，非磁性渣可用于烧结法生产氧化铝流程中进行配料。

实施例2

（1）将获得的赤泥放置于烘干滚筒内，烘干用滚筒所用热风来自回转窑窑尾的废气，废气温度为950℃，将出回转窑的废气兑入等体积空气后可获得450℃的中高温热风，利用450℃的中高温热风，将烘干滚筒内赤泥饼的水分降低到2%以下；

（2）将排出烘干滚筒干燥后的赤泥块破碎成≤10mm的小块，再通过加料机将≤10mm的赤泥块加入回转窑，赤泥块温度升至800℃，回转窑窑头通入温度为650℃，成分要求N₂在60%，H₂O≤10%，CO%/（CO%+CO₂%）在22%的发生炉煤气和窑尾废气的混合气，赤泥块在回转窑内还原时间为30min，得到还原磁化的赤泥块，赤泥中95%以上的Fe₂O₃被混合气体还原至Fe₃O₄；产生废气通过回转窑长度的四分之三后，废气含有的煤气在窑尾部分配入空气在回转窑内燃烧，燃烧热量用来加热新加入回转窑的赤泥块，排出的废气兑入一定比例的空气后送至烘干滚筒，用于赤泥的烘干；

3.将还原磁化的赤泥块直接进入水池，进行水淬冷却处理，冷却后再将其送入湿法磁选设备，在磁场强度为14000高斯条件下进行磁选，可获得品位≥65%的铁精矿，制得铁精粉的Al₂O₃为3.2%~3.6%，SiO₂为0.8%~1.6%，同时还获得非磁性渣，非磁性渣可用于烧结法生产氧化铝流程中进行配料。

实施例3

（1）将一定量的赤泥放置于烘干滚筒内进行烘干进一步脱水，水分降低到3%,其中，烘干用滚筒所用热风来自回转窑窑尾的废气，废气温度为925℃，将出回转窑的废气兑入等体积空气后可获得425℃的中高温热风，利用425℃的中高温热风，将烘干滚筒内赤泥饼的水分降低到3%以下；

（2）将排出烘干滚筒干燥后的赤泥块破碎成≤10mm的小块，再通过加料机将≤10mm的赤泥块加入回转窑，赤泥在回转窑内温度升至850℃，回转窑窑头通入煤气，通入的煤气是发生炉煤气和窑尾废气的混合气，混合气温度在700℃，成分要求N₂在55%，H₂O≤10%，CO%/（CO%+CO₂%）在20%，还原时间为25min，得到还原磁化的赤泥块，赤泥中95%以上的Fe₂O₃混合气体还原至Fe₃O₄；所述混合气体通过回转窑长度的四分之三后，废气含有的煤气在窑尾部分配入空气在回转窑内燃烧，燃烧热量用来加热新加入回转窑的赤泥块，排出的废气兑入一定比例的空气后送至烘干滚筒，用于赤泥的烘干；

3.将还原磁化的赤泥块直接进入水池，进行水淬冷却处理，冷却后再将其送入湿法磁选设备，在磁场强度为9500高斯条件下进行磁选，可获得品位≥65%的铁精矿，制得铁精粉的Al₂O₃为3.4%，SiO₂为1.2%，同时还获得非磁性渣，非磁性渣可用于烧结法生产氧化铝流程中进行配料。

Claims (2)

1.一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将一定量的赤泥浆通过压滤机进行压滤脱水，获得较干的压滤饼，然后将压滤饼放置于烘干滚筒内进行烘干进一步脱水，水分降低到≤3%，得到赤泥块，其中，所述烘干滚筒所用热源来自回转窑窑尾的温度为900℃~950℃的废气兑入等体积空气后获得400℃~450℃的中高温热风；

步骤2，将排出烘干滚筒干燥后的赤泥块破碎成≤10mm的小块，再通过加料机将≤10mm的赤泥块加入回转窑，温度升至700~850℃，在回转窑窑头通入温度在550℃~700℃，成分要求N₂在35%~60%，H₂O≤10%，CO%/（CO%+CO₂%）在15%~25%的还原气体，还原时间为25min~50min，得到磁化的赤泥块，赤泥中95%以上的Fe₂O₃被还原气体还原至Fe₃O_4；参与还原反应后的混合气体通过回转窑长度的四分之三后，在窑尾部分配入空气在回转窑内燃烧，燃烧的热量用来加热新加入回转窑的赤泥块，回转窑排出的废气兑入一定比例的空气后送至烘干滚筒，用于赤泥的烘干；

步骤3，将所述还原磁化的赤泥块直接进入水池，进行水淬冷却处理，冷却后再将其送入湿法磁选设备，在磁场强度为4000高斯~15000高斯条件下进行磁选，可获得品位≥63%的铁精矿，制得铁精粉的Al₂O₃小于3.5%，SiO₂小于2%，同时还获得非磁性渣，非磁性渣可用于烧结法生产氧化铝流程中进行配料。

2.根据权利要求1所述的回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，其特征在于，所述步骤2中的还原汽体为发生炉煤气或高炉煤气和窑尾废气的混合气。