CN105331799A - 一种拜耳法赤泥脱碱磁化一体化焙烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拜耳法赤泥焙烧脱碱及磁化的方法，是一种氧化铝工业产生的废料-赤泥的处理利用技术。本发明方法是以还原海绵铁、磁铁矿或以赤泥脱碱为目的，在赤泥磁化焙烧与赤泥脱碱焙烧温度点相近的原则下，通过在拜耳法赤泥中添加5-20%的脱碱剂、5-25%的还原剂在1100-1240°C的温度下共同焙烧，焙烧后的物料进行粉磨后分离出含铁率大于55%的海绵铁、磁铁矿及含碱率小于2%的脱碱赤泥的方法。提取的海绵铁或磁铁矿可用做钢铁冶金行业原料，脱碱后的赤泥可广泛应用于建材领域，实际应用价值巨大。真正实现了赤泥无尾渣利用，为赤泥综合利用提供了一条新的技术路线。

Description

一种拜耳法赤泥脱碱磁化一体化焙烧方法

技术领域

本发明涉及氧化铝工业产生的废料-赤泥的处理利用技术，具体是以拜耳法赤泥为主要原料，采用焙烧工艺，在赤泥进行脱碱的过程中进行磁化的方法，属于固体废弃物综合利用的领域。

背景技术

氧化铝工业产出的赤泥由于碱性强、产量大对环境造成了很大的危害。2012年我国生产氧化铝3769.6万t，约占世界总产量的37-40%，产生的赤泥超过4000万t，累积堆存量近3亿t；国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式，目前对赤泥的有效利用也主要是以:采用操作简单、成本低廉的赤泥脱碱技术作为建材资源进行利用的基础；提取铁元素等有价元素实现高附加值利用作为消纳赤泥的核心。在赤泥作为建材资源方面，由于未充分考虑赤泥强碱性的特殊性，造成产品市场认可度低、应用受到限制；在提铁方面：（1）利用高梯度磁场强度差产生高梯度磁力技术分选粗赤泥，可得到TFe在53%以上的铁精矿作为钢铁冶炼的原料，但由于赤泥超过70%的粒径微细难以有效分离，所以整体利用率较低，仅为6%左右；（2）将弱磁性的赤铁矿转化为磁性较强的磁铁矿，通过添加有机还原剂在较低还原温度下(350℃)将赤泥中的赤铁矿还原为磁铁矿，目前报道此方法的不多，还有待进一步探讨；或利用炭基还原剂在高于700℃进行磁化焙烧，从赤泥中还原回收铁元素，整体Fe元素的回收率在65%左右。（3）直接还原赤泥制备海绵铁或磁铁矿，通过添加炭粉在1100℃焙烧可得到TFe在80%以上的海绵铁，Fe元素综合回收率一般都在70%以上。但由于赤泥中含有大量的碱，使得提取的铁粉附着较多的碱金属，在冶炼的过程中对高炉耐火材料层产生腐蚀并造成冶炼钢铁的脆性增大，故此目前提取的铁精矿粉存在一定的产品应用短板。

由此可见赤泥作为资源进行利用的瓶颈问题是对赤泥高效率利用的同时进行低成本脱碱。

目前，对赤泥分别磁化或者脱碱的方法虽然都是成熟的，但是由于成本过高而难以推广。以还原海绵铁或磁铁矿为目的的磁化焙烧与脱碱焙烧的温度点相近，并且CaO在焙烧脱碱过程中产生碱金属盐对炭热还原具有促进作用，能加快海绵铁或磁铁矿的还原速度及促进铁晶粒成核长大的作用，可实现赤泥磁化脱碱一体化焙烧。

发明内容

本发明的目的在于采用磁化脱碱一体化焙烧工艺，对拜耳法赤泥在磁化焙烧气氛下进行高效低成本的脱碱，并利用拜耳法赤泥脱碱产生的碱金属盐促进赤泥还原磁化的效率来制备海绵铁、磁铁矿的方法。实现通过一次焙烧即可对赤泥进行脱碱的同时从中提取海绵铁、磁铁矿。提取的海绵铁、磁铁矿可用于钢铁原料，脱碱后的赤泥可广泛应用于建材领域，实际应用价值巨大。真正实现了赤泥无尾渣利用，为赤泥综合利用提供了一条新的技术路线。

为实现上述目的，本发明的技术方案为在赤泥进行脱碱焙烧过程中进行磁化或在进行磁化的过程中进行脱碱，焙烧后的物料经过分离后可得到海绵铁、磁铁矿及脱碱赤泥。其技术特征为该焙烧工艺为脱碱磁化一体化焙烧。

本发明的进一步技术方案为:所述拜耳法赤泥焙烧脱碱及磁化的方法，其特征是,所述方法是以还原海绵铁或磁铁矿为目的的赤泥磁化焙烧与赤泥脱碱焙烧的温度点相近的原则下，在脱碱磁化焙烧一体化的过程中利用添加剂对反应的相互促进作用来提高脱碱剂对赤泥进行焙烧脱碱的同时促进还原剂对赤泥中的氧化铁进行还原生产海绵铁或磁铁矿的效率。

所述相近温度点为1100-1240℃；所述脱碱剂为含有CaO的石灰、石膏、白云石等物料；所述还原剂为煤炭、植物纤维等含碳或具有还原性质的物料；所述相互促进作用为脱碱过程中产生碱金属盐对炭热还原的促进作用、对海绵铁或磁铁矿的还原速度及铁晶粒成核长大的促进作用、还原气氛对脱碱过程温度点的降低作用、抑制脱碱剂与金属或金属氧化物的固溶反应同时促进脱碱剂对赤泥进行脱碱的作用；所述还原剂含量为干赤泥重量的5-20%；所述脱碱剂为干赤泥重量的5-25%。

所述拜耳法赤泥脱碱磁化一体化焙烧方法,其特征是，包括以下步骤：

（a）赤泥经过球磨机粉磨或经过预先分级，为-200目>70%的赤泥；

（b）按权利要求1、2、3的含量比称取还原剂和脱碱剂与赤泥进行混磨，混磨均匀后，进入回转窑进行焙烧；

（c）焙烧后的物料经过破碎机破碎后，进入球磨机进行粉磨后进入缓冲仓中，经定量给料机并加水调浆后为固含量为10%以上的矿浆；

（d）矿浆经过小于6000Gs的磁力分选机进行分离后，得到海绵铁或磁铁矿及脱碱赤泥浆体；

（e）海绵铁、磁铁矿浆体及脱碱赤泥浆体进入浓缩机械进行浓缩后，通过渣浆泵泵送至脱水机进行脱水，分别得到含水率小于25%的海绵铁、磁铁矿物料和含水率小于30%的脱碱赤泥。

本发明的有益效果是：使焙烧脱碱后赤泥碱含量小于2%、海绵铁或磁铁矿的含铁率大于55%；Fe元素综合回收率大于50%；提取的海绵铁或磁铁矿可用于钢铁原料，脱碱后的赤泥可广泛应用于建材领域，实际应用价值巨大。真正实现了赤泥无尾渣利用，为赤泥综合利用提供了一条新的技术路线。

附图说明：附图为本发明方法的工艺流程图。

具体实施方式

赤泥、石灰、煤粉按照100：15：25进行配料，混合均匀后在焙烧炉中进行焙烧，在炉温1200℃左右焙烧10min后，取出并在冷水的作用下进行急速降温，焙烧后的物料经过破碎并研磨至-200目大于80%，然后通过磁力分选机进行分离，在感应磁场在5500Gs的条件下。所得结果如下：

表1.赤泥中铁元素回收表

成分(wt%)	产率（%）	含铁率（%）	回收率（%）
				赤泥原料	100	18.09
焙烧分离后赤泥	13.81	72.80	55.58

表2.赤泥焙烧前后元素含量组成

成分(wt%)	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	K2O	Na2O	P2O5
								赤泥原料	21.6	21.81	25.84	1.8	0.225	10.22	0.12
焙烧分离后赤泥	23.34	18.56	9.11	31.30		1.33

赤泥、石灰、煤粉按照100：15：25进行配料，混合均匀后在焙烧炉中进行焙烧，在炉温1100℃左右焙烧30min后，取出并在冷水的作用下急速降温，焙烧后的物料经过破碎及研磨至-200目大于80%，然后通过磁力分选机进行分离，在感应磁场在5500Gs的条件下。所得结果如下：

表1.赤泥中铁元素回收表

成分(wt%)	产率（%）	含铁率（%）	回收率（%）
				赤泥原料	100	18.09
焙烧分离后赤泥	25.81	57.30	81.75

表2.赤泥焙烧前后元素含量组成

成分(wt%)	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	K2O	Na2O	P2O5
								赤泥原料	21.6	21.81	25.84	1.8	0.225	10.22	0.12
焙烧分离后赤泥	23.28	18.69	4.40	30.82		2.24

Claims (5)

1.一种拜耳法赤泥焙烧脱碱及磁化的方法，其特征是,所述方法是以还原海绵铁、磁铁矿或以赤泥脱碱为目的，在赤泥磁化焙烧与赤泥脱碱焙烧温度点相近的原则下，在脱碱磁化焙烧一体化的过程中利用添加剂对反应的相互促进作用来提高脱碱剂对赤泥进行焙烧脱碱的同时促进还原剂对赤泥中的氧化铁进行还原生产海绵铁、磁铁矿的效率。

2.如权利要求书1所述相近温度点在1100-1240℃范围内；所述脱碱剂为含有CaO成分的石灰、石膏、白云石等物料；所述还原剂为煤炭、植物纤维等含炭或具有还原性质的物料中的一种或几种。

3.如权利要求书1所述相互促进作用为脱碱过程中产生碱金属盐对炭热还原的促进作用，对海绵铁或磁铁矿的还原速度及铁晶粒成核长大的促进作用，还原气氛对脱碱过程温度点的降低作用，抑制脱碱剂与金属或金属氧化物的固溶反应同时促进脱碱剂对赤泥进行脱碱的作用。

4.如权利要求书1、2、3所述还原剂含量为干赤泥重量的5-25%，所述脱碱剂为干赤泥重量的5-30%。

5.如权利要求书1、2、3所述拜耳法赤泥脱碱磁化一体化焙烧方法,其特征是，包括以下步骤：

（a）赤泥经过球磨机粉磨或经过预先分级，为-200目>70%的赤泥；

（b）按权利要求1、2、3的含量比称取还原剂和脱碱剂与赤泥进行混磨，混磨均匀后，进入回转窑进行焙烧；

（c）焙烧后的物料经过破碎机破碎后，进入球磨机进行粉磨后进入缓冲仓中，经定量给料机并加水调浆后为固含量为10%以上的矿浆；

（d）矿浆经过小于6000Gs的磁力分选机进行分离后，得到海绵铁或磁铁矿及脱碱赤泥浆体；

（e）海绵铁、磁铁矿浆体及脱碱赤泥浆体进入浓缩机械进行浓缩后，通过渣浆泵泵送至脱水机进行脱水，分别得到含水率小于25%的海绵铁、磁铁矿物料和含水率小于30%的脱碱赤泥。