CN104988303B - 综合利用硫酸渣和赤泥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了综合利用硫酸渣和赤泥的方法。该方法包括：将所述硫酸渣和所述赤泥与还原剂进行混合处理，以便得到混合物料；将所述混合物料进行焙烧处理，以便得到还原铁产品；以及将所述还原铁产品进行分离处理，以便得到铁粉。利用本发明的方法，综合利用赤泥和硫酸渣两种冶金固废资源，获得指标良好的铁产品。

Description

综合利用硫酸渣和赤泥的方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体地，涉及综合利用硫酸渣和赤泥的方法。

背景技术

赤泥是铝土矿提取氧化铝后所产生的最主要的固体残渣，因其中含有大量氧化铁而呈现红色，因此称之为赤泥。目前，国内赤泥年排放量超过3000万吨，除少部分应用于水泥生产、制砖等用途外，大多湿法露天筑坝堆存，现今国内赤泥累积堆存已超过1亿吨。赤泥的堆存既占用了大量土地，维护费用高昂，增加了氧化铝的生产成本；大量强碱、高盐度的废碱液渗透到附近农田，造成土壤碱化、沼泽化，污染地表地下水源，恶化生态环境。同时，赤泥作为一种含铁资源，同时还包括其他有用矿物，无法得到有效利用。因此，对赤泥进行回收利用既能解决环境问题，又可综合回收有价元素，同时创造良好的经济社会价值。

根据氧化铝生产工艺的不同，赤泥可分为拜耳法赤泥和烧结法赤泥两种。其中拜耳法赤泥铁含量高，CaO含量较低，烧结法赤泥则相反。目前针对赤泥铁的回收一般采用高铁赤泥，而低铁赤泥则不能直接利用。

硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸或亚硫酸过程中产生的废渣，其中TFe含量可达到40％，最高可达到～60％左右；杂质以SiO₂为主，同时还含有少量的CaO、MgO和Al₂O₃；尽管硫酸渣中的铁含量较高，但由于硫酸渣中的有害元素硫的含量基本在1％以上甚至更高，且在冶炼过程中易进入铁产品中，导致铁产品无法应用，因此硫酸渣一直没有得到有效的开发利用。

由此，对赤泥和硫酸渣的综合利用有待研究。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种综合利用赤泥和硫酸渣两种冶金固废资源，获得指标良好的铁产品的方法。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种综合利用硫酸渣和赤泥的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将所述硫酸渣和所述赤泥与还原剂进行混合处理，以便得到混合物料；将所述混合物料进行焙烧处理，以便得到还原产品；以及将所述还原产品进行分离处理，以便得到铁粉。

根据本发明实施例的方法，通过将赤泥和硫酸渣综合利用提取铁，解决了现有技术中低铁赤泥铁含量低则没法直接利用的问题，同时，赤泥中的氧化钙作为硫酸渣的脱硫剂，无需添加额外的脱硫剂。并且，赤泥中的氧化钠可以提高氧化铁的还原速度，促进铁氧化物的还原，同时还可以增加还原铁晶粒颗粒的直径大小，使颗粒长大并互相兼并成连续的金属铁晶相，使铁和低熔点物存在有明显的分界面，易于分离得到铁粉。此外，赤泥原料粘度大、易粘结，单独造球不利于母球长大，而硫酸渣本身物料疏松，吸水性强，二者单独本身不易成球，而将二者混合后易于成团，且成球效果好，便于焙烧。

另外，根据本发明上述实施例的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述硫酸渣是黄铁矿制造硫酸或亚硫酸过程中产生的废渣。所述赤泥是铝土矿提取氧化铝后所产生的最主要的固体残渣。由此，对工业废弃物进行废物利用，节约能源，降低生产成本。

根据本发明的实施例，所述赤泥中氧化钙的含量为至少15重量％。由此，赤泥中的氧化钙作为硫酸渣的脱硫剂，与硫酸渣充分进行反应，无需添加额外的脱硫剂。

根据本发明的实施例，所述硫酸渣与所述赤泥的质量比为(1-3)：1。由此，赤泥中氧化钙与硫酸渣中的黄铁矿(FeS₂)和黄磁铁矿(FeS)充分反应，生产没有磁性的硫化钙，避免赤泥或硫酸渣过量导致的反应不完全，造成后续的分离、除杂困难，并且浪费原料。同时，硫酸渣与赤泥按质量比为(1-3)：1进行混合，混合物易于成球，避免了二者单独不易成球的问题。

根据本发明的实施例，所述还原剂中的固定碳与所述硫酸渣和所述赤泥中铁氧化物的氧元素总含量的摩尔比为(1-1.5):1。由此，还原剂对所述硫酸渣和所述赤泥中铁氧化物进行充分还原得到还原产品，避免还原剂过量造成的物料浪费或者还原剂不足导致铁氧化物无法充分还原。

根据本发明的实施例，该方法进一步包括：在所述焙烧处理前，对所述混合物料进行造球处理，以便得到球团，且球团强度较好。在后续焙烧过程中，球团不会在炉内发生碎裂现象，保证了还原效果，可以获得金属化率较高的球团。

根据本发明实施例的综合利用硫酸渣和赤泥的方法至少具有下列优点之一

(1)目前赤泥提铁工艺只针对高铁赤泥，而对于低铁赤泥则没法直接利用，本发明通过将赤泥和硫酸渣综合提取铁，从而对低铁赤泥加以利用；

(2)硫酸渣虽然铁含量高，但由于其硫含量高，若进行提铁则需要加入大量的脱硫剂，本发明利用赤泥中含量较高的氧化钙作为脱硫剂，无需添加额外脱硫剂；

(3)赤泥原料粘度大、易粘结，单独造球不利于母球长大；而硫酸渣本身物料疏松，吸水性强，将赤泥和硫酸渣混合有利于获得良好的造球效果；

(4)赤泥中的氧化钠可以提高氧化铁的还原速度，会促进铁氧化物的还原；并且增加还原铁晶粒颗粒的直径大小，使颗粒长大并互相兼并成连续的金属铁晶相，使铁和低熔点物存在有明显的分界面，便于后续提取铁粉。

(5)通过还原焙烧，还原产品的金属化率可以达到90～93％；将还原产品中的金属铁与无磁性的脉石矿物解离，获得铁品位可达91～93％，回收率可达到88％～92％的金属铁粉，同时硫的脱除率可达95～98％。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的综合利用硫酸渣和赤泥的流程图；

图2显示了根据本发明一个实施例的综合利用硫酸渣和赤泥的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种综合利用硫酸渣和赤泥的方法，其中，硫酸渣含有铁。参考图1，对该方法进行解释说明，根据本发明的实施例，该方法包括：

S100混合处理

根据本发明的实施例，将所述硫酸渣和所述赤泥与还原剂进行混合处理，以便得到混合物料。通过将赤泥和硫酸渣综合利用提取铁，解决了现有技术中低铁赤泥铁含量低没法直接利用的问题，同时，赤泥中的氧化钙作为硫酸渣的脱硫剂，进行脱硫反应，无需添加额外的脱硫剂。并且，赤泥中的氧化钠可以提高硫酸渣中氧化铁的还原速度，促进铁氧化物的还原，同时还可以增加还原铁晶粒颗粒的直径大小，使颗粒长大并互相兼并成连续的金属铁晶相，使铁和低熔点物存在有明显的分界面，易于分离得到铁粉。此外，赤泥原料粘度大、易粘结，单独造球不利于母球长大，而硫酸渣本身物料疏松，吸水性强，赤泥和硫酸渣混合后易于成团，便于焙烧。

根据本发明的一些实施例，所述硫酸渣是黄铁矿制造硫酸或亚硫酸过程中产生的废渣。所述赤泥是铝土矿提取氧化铝后所产生的最主要的固体残渣。由此，对工业废弃物进行废物利用，节约能源，降低生产成本。

根据本发明的一些实施例，所述赤泥中氧化钙的含量为至少15重量％。由此，赤泥中的氧化钙作为硫酸渣的脱硫剂，与硫酸渣充分进行脱硫反应，无需添加额外的脱硫剂。

根据本发明的一些实施例，所述硫酸渣与所述赤泥的质量比为(1-3)：1。在对混合物料进行焙烧的过程中，硫酸渣中的硫主要以黄铁矿(FeS₂)和黄磁铁矿(FeS)的形式存在，还原过程中元素硫有一部分会与还原剂中的碳反应生成气态脱除，同时破坏矿物间的嵌布结构，另一部分与赤泥中氧化钙在高温还原气氛下反应生成没有磁性的硫化钙，破坏矿物之间的包裹作用，使金属铁颗粒更易于单体解离。同时，赤泥中的氧化钠可以提高氧化铁的还原速度，会促进铁氧化物的还原；并且增加还原铁晶粒颗粒的直径大小，使颗粒长大并互相兼并成连续的金属铁晶相，使铁和低熔点物存在有明显的分界面，易于提取铁粉。当所述硫酸渣与所述赤泥的质量比为(1-3)：1时，赤泥中氧化钙与硫酸渣中的黄铁矿(FeS₂)和黄磁铁矿(FeS)充分反应，生产没有磁性的硫化钙，避免赤泥或硫酸渣过量导致的反应不完全，造成后续的分离、除杂困难，并且浪费原料。同时，硫酸渣与赤泥按质量比为(1-3)：1进行混合，混合物易于成球，避免了二者单独不易成球的问题。

根据本发明的一些实施例，所述还原剂中的固定碳与所述硫酸渣和所述赤泥中铁氧化物的氧元素总含量的摩尔比为(1-1.5):1。由此，还原剂对所述硫酸渣和所述赤泥中铁氧化物进行充分还原得到还原产品，避免还原剂过量造成的物料浪费或者还原剂不足导致铁氧化物无法充分还原。根据本发明的具体实施例，还原剂为煤粉。由此，还原效果好，得到的还原铁产品的金属化率高。

S200焙烧处理

根据本发明的实施例，将所述混合物料进行焙烧处理，以便得到含有还原铁产品。由此，通过焙烧处理，还原剂将铁氧化物还原生成单质铁，并且，赤泥中的氧化钙在高温还原气氛下与硫酸渣中的硫反应生成没有磁性的硫化钙，破坏矿物之间的包裹作用，使金属铁颗粒更易于单体解离。根据本发明的具体实施例，还原产品的金属化率可以达到90～93％。

S300分离处理

根据本发明的实施例，将所述含有还原铁产品进行分离处理，以便得到铁粉。由此，通过分离处理，使铁粉从还原产品中分离，得到铁粉。根据本发明的具体实施例，铁粉的品位可高达91～93％，回收率可达到88％～92％，同时硫的脱除率可达95～98％。

参考图2，根据本发明实施例的赤泥和硫酸渣的综合处理方法进一步包括：

S400造球处理

根据本发明的具体实施例，该方法进一步包括：在所述焙烧处理前，对所述混合物料进行造球处理，以便得到球团。由此，可以显著提高焙烧处理过程中混合物料中金属铁的还原效果，进而经分离处理可以得到品位91wt％的铁产品。下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

实验原料：

赤泥，化学组成为：TFe含量27.50％，CaO含量20.30％，Na₂O含量2.29％；

硫酸渣，其化学组成为：TFe含量48.71％，S含量1.25％；

还原煤。

实验方法：

(1)将赤泥烘干处理，得到水分为5重量％的赤泥。

(2)将烘干后的赤泥与硫酸渣按质量比1:1的比例进行混合，配入C/O比为1.0的还原煤，得到混合物料。

(3)将混合物料制成球团。

(4)将球团烘干后进行还原焙烧，得到金属化球团，该球团的金属化率达到92.34％。

(5)将金属化球团进行分离处理，得到铁粉和尾矿，其中，铁粉的铁品位达到91.13％，铁回收率达到92.45％，铁粉的硫含量为0.056％，硫的脱除率达到96.21％。

实施例2

实验原料：

赤泥，化学组成为：TFe含量12.97％，CaO含量40.25％，Na₂O含量2.93％；

硫酸渣，其化学组成为：TFe含量53.51％，S含量1.22％；

还原煤。

实验方法：

(1)将赤泥烘干处理，得到水分为10重量％的赤泥。

(2)将烘干后的赤泥与硫酸渣按质量比1:2的比例进行混合，配入C/O比为1.2的还原煤，得到混合物料。

(3)将混合物料进行还原焙烧，得到还原产品，其金属化率达到91.73％。

(4)将产品进行分离处理，得到铁粉和尾矿，其中，铁粉的铁品位达到92.21％，铁回收率达到91.72％，铁粉的硫含量为0.042％，硫的脱除率达到95.87％。

实施例3

实验原料：

赤泥，其化学组成为：TFe含量7.21％，CaO含量49.50％，Na₂O含量1.73％；

硫酸渣，其化学组成为：TFe含量59.87％，S含量2.7％；

还原煤。

实验方法：

(1)将赤泥烘干处理，得到水分为10重量％的赤泥。

(2)将烘干后的赤泥与硫酸渣按质量比1:3的比例进行混合，配入C/O比为1.5的还原煤，得到混合物料。

(3)将混合物料制成球团。

(4)将球团烘干后进行还原焙烧，得到金属化球团，该球团的金属化率达到92.24％。

(5)将金属化球团进行分离处理，得到铁粉和尾矿，其中，铁粉的铁品位达到92.21％，铁回收率达到92.77％，铁回收率达到91.53％，铁粉的硫含量为0.073％，硫的脱除率达到96.14％。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种综合利用硫酸渣和赤泥的方法，其特征在于，包括：

将所述硫酸渣和所述赤泥与还原剂进行混合处理，以便得到混合物料；

将所述混合物料进行焙烧处理，以便得到还原铁产品；以及

将所述还原铁产品进行分离处理，以便得到铁粉和尾渣，

其中，所述赤泥中氧化钙的含量为至少15重量％，

所述硫酸渣与所述赤泥的质量比为(1-3)：1，

所述还原剂中的固定碳含量与所述硫酸渣和所述赤泥中铁氧化物的氧元素总含量的摩尔比为(1-1.5):1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述焙烧处理前，对所述混合物料进行造球处理，以便得到球团。