CN103468848A

CN103468848A - 一种高温铁浴处理高铁赤泥的方法

Info

Publication number: CN103468848A
Application number: CN2013104021549A
Authority: CN
Inventors: 张伟; 王再义; 张立国; 任伟; 李金莲; 王相力; 邓伟; 韩子文; 王亮
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN103468848B

Abstract

本发明提供一种高温铁浴处理高铁赤泥的方法，将高铁赤泥、含碳原料及添加剂按照添加剂4-10wt%、含碳原料中固定碳含量与所用高铁赤泥中铁氧化物、钠氧化物的氧元素总含量摩尔比为C/O=1.1～1.4的比例混匀，制成赤泥团块；高炉出铁时，按≤50kg/t的加入量加入铁水中，利用高温铁浴环境以及铁水的冲击、搅拌作用，使赤泥中金属快速熔融还原；铁还原熔于高温铁水供应炼钢，碱金属还原后随烟尘排出，铝氧化物及杂质熔于炉渣浮在铁水表面。本发明简便易行，不需增加专门装置或设备，可高效分离赤泥中的铁、铝、碱金属，铁回收率达到90%以上，既实现高铁赤泥的大规模综合利用，又减轻赤泥造成的环境、安全问题，取得节能减排的双重效果。

Description

一种高温铁浴处理高铁赤泥的方法

技术领域

本发明属于冶金综合利用领域，具体涉及一种利用高温铁浴处理高铁赤泥的方法。

背景技术

赤泥是氧化铝厂生产氧化铝过程中外排的固体废弃物，一般每生产1t氧化铝约产生0.8～1.8t赤泥，其综合利用率很低，目前我国的赤泥堆存量已累计达到2亿多吨，既占用大量土地，又造成环境污染和安全隐患。赤泥中含有较多的铁、铝等有价元素，尤其采用拜耳法生产氧化铝后外排的赤泥，普遍具有较高的铁含量（Fe₂O₃含量30%～70%），因而这种高铁赤泥的回收利用价值极高，首选便是回收其中的铁，有效处理高铁赤泥既减轻环保压力又可获得经济效益。但由于高铁赤泥中钠等碱金属以及氧化铝含量超标，一般不能直接用于常规高炉炼铁，目前在工业生产中尚不能大量利用。

现有的高铁赤泥处理方法中，主要是采用还原焙烧和磁选等方式回收其中的铁，例如中国专利CN102839249A《一种转底炉直接还原高铁赤泥生产铁精粉的方法》、CN102628097A《一种流化床还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法》、CN102626670A《一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法》等分别采用转底炉、流化床、回转窑等为主要工艺对赤泥进行还原焙烧，再进行磁选来回收铁。CN102851425A《一种高铁赤泥铁、铝、钠高效分离综合利用的方法》先使用转底炉直接还原再经过氧煤铁浴熔融炉进行渣铁分离来回收铁。CN102816880A《一种高铁赤泥炼铁提铝综合利用的方法》采用高炉为主要工艺，要求赤泥制备小球团复合烧结矿或球团矿，然后将其和焦炭在不低于400℃温度下分层热装入高炉，采用超氧甚至全氧鼓风进行冶炼的方法回收铁。CN102134646A《以铝业高铁赤泥为原料直接制备金属铁和铝精矿的方法》采用超细磨技术、CO精细还原技术、非熔态分离等多种技术，先还原再进行磁选回收铁。此外，还有如CN102329911A《低品位复杂难处理矿熔渣法制造粒铁的工艺》等一些专利采用转底炉等还原工艺将赤泥还原成海绵铁或粒铁等来回收铁等等。

目前的高铁赤泥处理方法中，大都需增加专门装置或设备，工序步骤多，致使工艺操作复杂化；或控制条件严格，能耗高、回收率低，导致成本增加，难以实现工业生产大规模应用。

发明内容

本发明旨在提供一种无需增加专门装置或设备，利用传统高炉炼铁工艺，便可实现低成本、简便高效分离高铁赤泥中铁、铝、碱金属，并直接回收和利用其中铁资源的高温铁浴处理高铁赤泥的方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种高温铁浴处理高铁赤泥的方法，其具体步骤为：

1、配料：

将高铁赤泥、含碳原料及添加剂按照添加剂4-10wt%、含碳原料中固定碳含量与所用高铁赤泥中铁氧化物、钠氧化物的氧元素总含量摩尔比为C/O=1.1~1.4的比例进行配料，并混合均匀；

2、造块：

将混匀后的混合料使用压球机或造球机制成直径5-40mm的赤泥团块，干燥备用；

3、高温铁浴：

在高炉出铁前或出铁过程时，将干燥的赤泥团块按每吨铁水不超过50 kg的加入量加入到铁水罐或铁水中，利用高温铁浴环境以及铁水的冲击、搅拌作用，使赤泥团块快速熔融还原；赤泥团块中的铁还原后熔于高温铁水，按正常作业供应后续炼钢；碱金属还原后随烟尘挥发排出，由除尘设备集中处理；铝氧化物及杂质熔于炉渣浮在铁水表面，按正常作业至炼钢工区脱硫扒渣后集中处理。

所述高铁赤泥的主要化学成分为：Fe₂O₃为30～70 wt%，Al₂O₃为5～30 wt%，Na₂O为0～10 wt%，其余为SiO₂、CaO及其它杂质。

所述含碳原料为煤粉或焦粉，其固定碳含量大于70wt%，硫含量小于1wt%。

所述添加剂为萤石粉，其CaF₂含量≥85 wt%。

所述赤泥团块的加入方式为从铁水沟、摆动流嘴处连续均匀加入铁水流，或者提前加入到铁水罐空罐中，然后再装入铁水。

本发明的有益效果为：

1.本发明方法工序流程短，简便易行，不需增加专门装置或设备，全部利用钢铁企业已有设备，同时不影响正常作业制度；

2.本发明方法充分利用高温铁水的热量和冲击、搅拌作用，为赤泥团块进行铁浴熔融还原反应提供了良好的热力学条件和动力学条件，可以高效分离赤泥中的铁、铝、碱金属，其中铁的回收率达到90%以上，并可直接供炼钢使用；

3.本发明方法可实现高铁赤泥的大规模综合利用，不仅能减轻赤泥造成的环境、安全问题，又可回收利用大量的铁资源，从而同时取得节能减排的双重效果。

具体实施方式

实施例1：

高铁赤泥的化学成分主要为：Fe₂O₃为65.2 wt%，Al₂O₃为8.1 wt%，Na₂O为2.4 wt%，其余为SiO₂、CaO等其它杂质。煤粉的固定碳含量为72.1 wt%，硫含量为0.8 wt%；萤石粉的CaF₂含量为85.9 wt%。

使用混料机将高铁赤泥、煤粉、萤石粉按比例混合搅拌均匀，其中萤石粉的配比为5.0 wt%，其余为高铁赤泥和煤粉，煤粉中的固定碳含量与高铁赤泥中铁氧化物、钠氧化物的氧元素总含量摩尔比为C/O=1.1。然后使用压球机制成20～40mm赤泥团块，干燥备用。

在高炉出铁过程中使用溜槽将干燥的赤泥团块连续均匀加入铁水沟中，加入量为50kg/t。赤泥团块随铁水流一起落入铁水罐，在1500℃左右的高温铁浴环境以及铁水落下形成的冲击、搅拌作用下，赤泥团块快速熔融还原，铁氧化物被还原成金属铁熔于铁水；碱金属氧化物被还原成低沸点单质随烟尘挥发排出，通过除尘设备集中处理；铝氧化物及其它杂质熔于炉渣浮在铁水表面，按正常作业至炼钢工区脱硫扒渣集中处理，铁水供应后续炼钢。

赤泥团块和脱硫前炉渣的部分化学成分见表1和表2。

表1. 赤泥团块部分化学成分wt%

TFe	Na₂O	C	F^-	MgO	Al₂O₃	SiO₂	TCa	S	MnO
										32.91	1.68	16.81	2.02	0.67	6.65	3.95	3.51	0.15	0.31

表2. 脱硫前炉渣部分化学成分 wt%

TFe	F^-	MgO	Al₂O₃	SiO₂	TCa	S	MnO
								3.25	3.06	5.56	7.68	57.65	10.86	0.21	4.67

根据Fe的物料平衡关系，按团块加入量50kg/t计算，团块形成的渣量应小于28.5kg/t（考虑铁水0.5%带渣量），渣中TFe质量小于0.93kg/t，而团块中TFe质量为16.5kg/t，可计算出本技术条件下铁收得率大于94.4%。

实施例2：

高铁赤泥的化学成分主要为：Fe₂O₃为51.5 wt%，Al₂O₃为18.0 wt%，Na₂O为8.2 wt%，其余为SiO₂、CaO等其它杂质；煤粉的固定碳含量为71.6 wt%，硫含量为0.8 wt%；萤石粉的CaF₂含量为90.2 wt %。

使用混料机将高铁赤泥、煤粉、萤石粉按比例混合搅拌均匀，然后使用造球机制成5～10mm赤泥球团，干燥备用。其中萤石粉的配比为6.5 wt%，其余为高铁赤泥和煤粉，煤粉中的固定碳含量与高铁赤泥中铁氧化物、钠氧化物的氧元素总含量摩尔比为C/O=1.2。

在折完铁的鱼雷罐空罐(装铁水量230t)中提前加入10t赤泥球团，待高炉出铁时装入铁水，在1500℃左右的高温铁浴环境以及铁水落下形成的冲击、搅拌作用下，赤泥球团快速的熔融还原，铁氧化物被还原成金属铁熔于铁水，碱金属氧化物被还原成低沸点单质随烟尘挥发排出，通过除尘设备集中处理，铝氧化物及其它杂质熔于炉渣浮在铁水表面，按正常作业至炼钢工区脱硫扒渣集中处理，铁水供应后续炼钢。

经取样检测分析，该技术条件下Fe的回收率为91.1%。

实施例3：

高铁赤泥的化学成分主要为：Fe₂O₃为36.5 wt%，Al₂O₃为25.5 wt%，Na₂O为9.3 wt%，其余为SiO₂、CaO等其它杂质；焦粉的固定碳含量为82.4 wt%，硫含量为0.6 wt%；萤石粉的CaF₂含量为95.7 wt%。

使用混料机将高铁赤泥、焦粉、萤石粉按比例混合搅拌均匀，然后使用压球机制成10～30mm赤泥团块，干燥备用。其中萤石粉的配比为9.5 wt%，其余为高铁赤泥和焦粉，焦粉中的固定碳含量与高铁赤泥中铁氧化物、钠氧化物的氧元素总含量摩尔比为C/O=1.4。

赤泥团块是从摆动流嘴处加入，加入量为40kg/t。赤泥团块随铁水流一起落入铁水罐中，其它工艺与实施例1相同。

经取样检测分析，该技术条件下Fe的回收率为96.3%。

Claims

1.一种高温铁浴处理高铁赤泥的方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）、配料：

（2）、造块：

（3）、高温铁浴：

在高炉出铁前或出铁时，将干燥的赤泥团块按每吨铁水不超过50 kg的加入量加入到铁水罐或铁水中，利用高温铁浴环境以及铁水的冲击、搅拌作用，使赤泥团块快速熔融还原；赤泥团块中的铁还原后熔于高温铁水，按正常作业供应后续炼钢；碱金属还原后随烟尘挥发排出，由除尘设备集中处理；铝氧化物及杂质熔于炉渣浮在铁水表面，按正常作业至炼钢工区脱硫扒渣后集中处理。

2.根据权利要求1所述的高温铁浴处理高铁赤泥的方法，其特征在于，所述高铁赤泥的主要化学成分为：Fe₂O₃为30～70 wt%，Al₂O₃为5～30 wt%，Na₂O为0～10 wt%，其余为SiO₂、CaO及其它杂质。

3.根据权利要求1所述的高温铁浴处理高铁赤泥的方法，其特征在于，所述含碳原料为煤粉或焦粉，其固定碳含量大于70wt%，硫含量小于1wt%。

4.根据权利要求1所述的高温铁浴处理高铁赤泥的方法，其特征在于，所述添加剂为萤石粉，其CaF₂含量≥85 wt%。

5.根据权利要求1所述的高温铁浴处理高铁赤泥的方法，其特征在于，所述赤泥团块的加入方式为从铁水沟、摆动流嘴处连续均匀加入铁水流，或者提前加入到铁水罐空罐中，然后再装入铁水。