CN106086396B - 处理赤泥的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了处理赤泥的方法和系统，其中，处理赤泥的方法包括：将含水赤泥进行成型处理，以便得到含水赤泥球团；将含水赤泥球团供给至转底炉的进料区，并向转底炉的还原剂加入区供给还原煤，使含水赤泥球团依次经过爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，其中，使含水赤泥球团在爆裂区发生爆裂，并得到赤泥碎块；使赤泥碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥赤泥碎块；使干燥赤泥碎块在还原剂加入区内与还原煤进行混合，并得到预还原赤泥碎块；使预还原赤泥碎块在还原区内发生还原反应，并获得还原产物。该方法较传统处理赤泥工艺减少了两套烘干系统，显著缩短了工艺流程，节省了能耗。

Description

处理赤泥的方法和系统

技术领域

本发明属于能源与冶金领域，具体而言，本发明涉及处理赤泥的方法和系统。

背景技术

赤泥，是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆而得名。随着铝工业的不断发展，目前全世界每年产出约6000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年为450万吨以上。世界上大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或者倾入深海。

现今，煤基直接还原工艺有多种，其中，由于转底炉还原工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、反应速度快、环境友好等优点，所以转底炉还原工艺已经引起了广泛的关注。目前，转底炉直接还原炼铁技术应用于处理赤泥。但直接还原处理赤泥的过程中，由于赤泥含水量大，需要先对赤泥进行烘干处理，且在成型过程中再加入水等进行成型，成型后还需要对球团进行烘干，两次烘干不仅需要增加专门的设备，同时还需要更多的热源。因此，转底炉直接还原处理赤泥技术有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有高效率、低能耗的处理赤泥的方法和系统。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理赤泥的方法，包括：

将含水赤泥进行成型处理，以便得到含水赤泥球团；

将所述含水赤泥球团供给至转底炉的进料区，并向所述转底炉的还原剂加入区供给还原煤，使所述含水赤泥球团依次经过爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，

其中，使所述含水赤泥球团在所述爆裂区发生爆裂，并得到赤泥碎块；

使所述赤泥碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥赤泥碎块；

使所述干燥赤泥碎块在还原剂加入区内与还原煤进行混合，并得到预还原赤泥碎块；

使所述预还原赤泥碎块在还原区内发生还原反应，并获得还原产物。

另外，根据本发明上述实施例的处理赤泥的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述成型处理采用模具压制成型，任选地，所述压制成型采用的压力为10-15MPa。

在本发明的一些实施例中，所述含水赤泥球团的平均粒径为10-40mm。

在本发明的一些实施例中，所述赤泥碎块的平均粒径为3-5mm。

在本发明的一些实施例中，上述实施例的处理赤泥的方法进一步包括：利用所述爆裂和所述还原反应产生的烟气对所述赤泥碎块进行干燥处理。

在本发明的一些实施例中，所述爆裂区内的温度为800-1000℃。

在本发明的一些实施例中，所述烘干区内的温度为800-1000℃。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种处理赤泥的系统，所述系统适于实施前面所述处理赤泥的方法，该系统包括：

成型设备，所述成型设备具有含水赤泥入口和含水赤泥球团出口；

转底炉，所述转底炉内按照原料运动方向依次为进料区、爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，所述进料区具有含水赤泥球团入口，所述还原剂加入区具有还原煤入口，所述出料区具有还原产物出口，所述含水赤泥球团入口与所述含水赤泥球团出口相连。

另外，根据本发明上述实施例的处理赤泥的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述爆裂区与所述进料区之间和所述爆裂区所述烘干区之间均设置有隔墙。

在本发明的一些实施例中，所述爆裂区内设置有燃烧器。

在本发明的一些实施例中，上述实施例的处理赤泥的系统进一步包括：引风机，所述引风机分别与所述爆裂区的烟气出口、所述还原区的烟气出口和所述烘干区的烟气入口相连。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的处理赤泥的方法的流程图。

图2是根据本发明一个实施例的处理赤泥的系统的结构示意图。

图3是根据本发明一个实施例的处理赤泥的系统中转底炉的结构示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理赤泥的方法，根据本发明具体实施例的处理赤泥的方法包括：将含水赤泥进行成型处理，以便得到含水赤泥球团；将所述含水赤泥球团供给至转底炉的进料区，并向所述转底炉的还原剂加入区供给还原煤，使所述含水赤泥球团依次经过爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，其中，使所述含水赤泥球团在所述爆裂区发生爆裂，并得到赤泥碎块；使所述赤泥碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥赤泥碎块；使所述干燥赤泥碎块在还原剂加入区内与还原煤进行混合，并得到预还原赤泥碎块；使所述预还原赤泥碎块在还原区内发生还原反应，并获得还原产物。

传统的利用转底炉内直接还原处理赤泥的工艺中，需要预先对含水赤泥先进行烘干，再成型，并且在球团成型后需要进一步对球团进行单独烘干。而采用本发明上述实施例的处理赤泥的方法，其中，在转底炉内增加了爆裂区和还原剂加入区。进而可以直接对含水赤泥进行成型处理，并将得到的含水赤泥球团在转底炉内直接进行还原处理。因此，利用上述方法有效避免了两次烘干步骤，减少了两套烘干系统，显著降低了成本。具体地，本发明上述实施例的处理赤泥的方法，直接将含水赤泥进行成型处理，得到含水赤泥球团，利用含水球团在高温下爆裂的特点，直接将含水球团送入转底炉内进行处理，使其在爆裂区的高温作用下爆裂成小碎块，并利用还原区域的热烟气将小碎块烘干至一定水分后，在小碎块上部布入还原煤，将赤泥还原，得到还原产物。因此，本发明上述实施例的处理赤泥的方法不仅节省了两步干燥能耗，同时还缩短了整个处理赤泥的流程，显著提高了处理赤泥的效率。

根据本发明的具体实施例，下面参考图1详细描述本发明具体实施例的处理赤泥的方法。

S100：成型处理

根据本发明的具体实施例，首先将含水赤泥进行成型处理，以便得到含水赤泥球团。根据本发明的具体实施例，为了进一步提高成型效率，含水赤泥的含水量可以为25-35重量％。

由于含水赤泥成型本身粘度低，还含有大量的水分，成型比较困难。根据本发明的具体实施例，采用模具压制成型对含水赤泥进行成型处理，具体地，压制成型采用的压力为10-15MPa。由此更加便于含水赤泥成型，并有效地制备得到含水赤泥球团。

根据本发明的具体实施例，制备得到的含水赤泥球团的平均粒径可以为10-40mm。含水赤泥球团尺寸过小球团不易爆裂，球团尺寸过大，爆裂后得到的赤泥碎块的尺寸也过大，不利于后面的烘干和还原。因此，控制含水赤泥球团的平均粒径为10-40mm，更加有利于保证球团的强度，并且更加容易发生爆裂，并得到粒度合适的赤泥碎块。

S200：爆裂

根据本发明的具体实施例，使上述实施例制备得到的含水赤泥球团在爆裂区发生爆裂，并得到赤泥碎块。在爆裂区内，含水赤泥球团在突然的高温作用下，球团内部水分受热形成蒸汽，使得球团迅速爆裂成赤泥碎块，同时部分水分得到挥发，产生高温烟气。

根据本发明的具体实施例，爆裂区内的温度为800-1000℃。由此可以使得含水赤泥球团得到充分爆裂。根据本发明的具体示例，转底炉的爆裂区可以通过设置燃烧器达到上述爆裂所需温度。在该温度下，爆裂得到的赤泥碎块同时也得到了一定程度的干燥。具体地，可以设置爆裂区的角度为60-120°，进而可以使得爆裂后的赤泥碎块在爆裂区结束后的含水量低于5重量％。

另外，发明人发现爆裂区温度过高有可能使得含水赤泥球团爆裂成粉末，不利于后续烘干和还原处理，而温度过低则不利于形成平均粒径分布较窄的赤泥碎块，进而增加后续烘干难度、降低还原效率。根据本发明的具体实施例，采用上述爆裂温度，可以使得平均粒径为10-40mm含水赤泥球团爆裂后，得到的赤泥碎块的平均粒径为3-5mm。该粒度比较适合后续的烘干和还原处理，进而提高处理效率。

由此，本发明上述实施例的处理赤泥的方法，针对赤泥高含水量的特殊性，将其压制成球团，利用其高含水量容易爆裂的特点，在转底炉内设置一个单独的高温爆裂区，进而使得赤泥球团在爆裂的过程中实现初步干燥，同时得到的粒度适合进行还原的赤泥碎块。该方法省去了含水赤泥的预干燥和压块后干燥处理，进而不仅显著节省了干燥能耗，同时缩短了处理流程，提高了处理效率。

S300：烘干

根据本发明的具体实施例，使赤泥碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥赤泥碎块。由此便于下一步的还原处理。

根据本发明的具体实施例，烘干区内的温度可以为800-1000℃。由此可以使得赤泥碎块干燥至含水量低于2重量％

根据本发明的具体实施例，在转底炉内直接对爆裂后的赤泥碎块进行烘干，不仅可以降低烘干效率，同时与现有的对含水赤泥球团直接烘干相比，可以显著降低烘干能耗。

根据本发明的具体实施例，可以利用上述爆裂产生的高温烟气通入烘干区内对赤泥碎块进行干燥处理，进而可以进一步节省能耗，同时避免排放更多的烟气。

S400：还原

根据本发明的具体实施例，进一步地，上述实施例的烘干后的赤泥碎块在经过还原剂加入区时，与还原煤进行接触混合，并得到预还原赤泥碎块；使预还原赤泥碎块在还原区内发生还原反应，并获得还原产物。

根据本发明的具体实施例，可以利用赤泥碎块还原产生的高温烟气通入烘干区内对赤泥碎块进行干燥处理，进而可以进一步节省能耗，同时减少烟气排放。

根据本发明的另一方面，本发明还提出了处理赤泥的系统，根据本发明的具体实施，该系统适于实施前面实施例的处理赤泥的方法。下面参考图2-3详细描述本发明具体实施例的处理赤泥的系统。

根据本发明具体实施例的处理赤泥的系统包括：成型设备100和转底炉200，其中，成型设备100具有含水赤泥入口110和含水赤泥球团出口120；所述转底炉200内按照原料运动方向依次为进料区210、爆裂区220、烘干区230、还原剂加入区240、还原区250和出料区260，所述进料区210具有含水赤泥球团入口211，所述还原剂加入区240具有还原煤入口241，所述出料区260具有还原产物出口261，所述含水赤泥球团入口211与所述含水赤泥球团出口120相连。

根据本发明的具体实施例，利用上述实施例的处理赤泥的系统对赤泥进行处理，具体可以按照下列步骤进行：

首先，利用成型设备100将含水赤泥进行成型处理，以便得到含水赤泥球团。其次，将含水赤泥球团供给至转底炉200的进料区，并向转底炉的还原剂加入区240供给还原煤，使含水赤泥球团依次经过爆裂区220、烘干区230、还原剂加入区240、还原区250和出料区260，其中，使含水赤泥球团在爆裂区220发生爆裂，并得到赤泥碎块；使赤泥碎块在烘干区230内经过干燥处理，并得到干燥赤泥碎块；使干燥赤泥碎块在还原剂加入区240内与还原煤进行混合，并得到预还原赤泥碎块；使预还原赤泥碎块在还原区250内发生还原反应，并获得还原产物。

传统的利用转底炉内直接还原处理赤泥的工艺中，需要预先对含水赤泥先进行烘干，再成型，并且在球团成型后需要进一步对球团进行单独烘干。而采用本发明上述实施例的处理赤泥的系统，其中，在转底炉内增加了爆裂区和还原剂加入区。进而可以直接对含水赤泥进行成型处理，并将得到的含水赤泥球团在转底炉内直接进行还原处理。因此，利用上述系统有效避免了两次烘干步骤，减少了两套烘干系统，显著降低了成本。具体地，本发明上述实施例的处理赤泥的系统，直接将含水赤泥制成含水赤泥球团，利用含水赤泥球团在高温下爆裂的特点，直接将含水球团送入转底炉内进行处理，使其在爆裂区的高温作用下爆裂成小碎块，并利用还原区域的热烟气将小碎块烘干至一定水分后，在小碎块上部布入还原煤，将赤泥还原，得到还原产物。因此，本发明上述实施例的处理赤泥的系统不仅节省了两套烘干系统，同时还缩短了整个处理赤泥的流程，显著提高了处理赤泥的效率。

根据本发明的具体实施例，爆裂区220与进料区210之间和爆裂区220和烘干区230之间均设置有隔墙221。由此，可以防止含水赤泥球团在爆裂的过程中溅射到其它区域内，进而提高爆裂区域的可控性和安全性。

根据本发明的具体实施例，爆裂区220内设置有燃烧器222。由此可以使得爆裂区的温度可以达到800-1000摄氏度。由此可以使得含水赤泥球团得到充分爆裂。根据本发明的具体示例，转底炉的爆裂区可以通过设置燃烧器达到上述爆裂所需温度。在该温度下，爆裂得到的赤泥碎块同时也得到了一定程度的干燥。具体地，可以设置爆裂区的角度为60-120°，进而可以使得爆裂后的赤泥碎块在爆裂区结束后的含水量低于5重量％。

根据本发明的具体实施例，上述实施例的处理赤泥的系统进一步包括：引风机300，引风机300分别与爆裂区220的烟气出口、还原区250的烟气出口和烘干区230的烟气入口相连。由此，利用引风机300，可以将爆裂区220和还原区250内产生的高温烟气通入烘干区230内，对赤泥碎块进行烘干处理，进而可以进一步节省能耗，同时减少烟气排放。

由此，本发明上述实施例的处理赤泥的系统，针对赤泥高含水量的特殊性，将其压制成球团，利用其高含水量容易爆裂的特点，在转底炉内设置一个单独的高温爆裂区，进而使得赤泥球团在爆裂的过程中实现初步干燥，同时得到的粒度适合进行还原的赤泥碎块。进一步地，在爆裂区后设置烘干区和还原剂加入区，使得爆裂后的赤泥碎块在烘干区内被烘干后在还原剂加入区与还原煤接触混合。最后在还原区内进行还原处理。采用该系统对赤泥进行处理，省去了含水赤泥的预干燥和压块后干燥处理，进而不仅显著节省了干燥能耗，同时缩短了处理流程，提高了处理效率。

实施例1

将含水赤泥进行成球处理，得到直径为30mm的团块，团块含水28％。将团块布入转底炉内，在经过950℃的高温区域后球团爆裂成3～5mm的小碎块，经过烘干区域后，碎块的水分降至4％，在碎块上铺入还原煤，经过还原区，得到还原后的碎团块，随炉排出，得到金属化率为89％的团块。

实施例2

将含水赤泥进行成球处理，得到直径为20mm的团块，团块含水32％。将团块布入转底炉内，在经过800℃的高温区域后球团爆裂成3～5mm的小碎块，经过烘干区域后，碎块的水分降至5％，在碎块上铺入还原煤，经过还原区，得到还原后的碎团块，随炉排出，得到金属化率为89％的团块。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种处理赤泥的方法，其特征在于，包括：

将含水赤泥进行成型处理，以便得到含水赤泥球团；

将所述含水赤泥球团供给至转底炉的进料区，并向所述转底炉的还原剂加入区供给还原煤，使所述含水赤泥球团依次经过爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，

其中，使所述含水赤泥球团在所述爆裂区发生爆裂，并得到赤泥碎块；

使所述赤泥碎块在烘干区内经过干燥处理，并得到干燥赤泥碎块；

使所述干燥赤泥碎块在还原剂加入区内与还原煤进行混合，并得到预还原赤泥碎块；

使所述预还原赤泥碎块在还原区内发生还原反应，并获得还原产物。

2.根据权利要求1所述的处理赤泥的方法，其特征在于，所述成型处理采用模具压制成型，任选地，所述压制成型采用的压力为10-15MPa。

3.根据权利要求1或2所述的处理赤泥的方法，其特征在于，所述含水赤泥球团的平均粒径为10-40mm，

任选地，所述赤泥碎块的平均粒径为3-5mm。

4.根据权利要求1所述的处理赤泥的方法，其特征在于，进一步包括：

利用所述爆裂和所述还原反应产生的烟气对所述赤泥碎块进行干燥处理。

5.根据权利要求1所述的处理赤泥的方法，其特征在于，所述爆裂区内的温度为800-1000℃。

6.根据权利要求1所述的处理赤泥的方法，其特征在于，所述烘干区内的温度为800-1000℃。

7.一种处理赤泥的系统，所述系统适于实施权利要求1-6任一项所述处理赤泥的方法，其特征在于，包括：

成型设备，所述成型设备具有含水赤泥入口和含水赤泥球团出口；

转底炉，所述转底炉内按照原料运动方向依次为进料区、爆裂区、烘干区、还原剂加入区、还原区和出料区，所述进料区具有含水赤泥球团入口，所述还原剂加入区具有还原煤入口，所述出料区具有还原产物出口，所述含水赤泥球团入口与所述含水赤泥球团出口相连，

其中，所述爆裂区与所述进料区之间和所述爆裂区与所述烘干区之间均设置有隔墙，

所述爆裂区内设置有燃烧器。

8.根据权利要求7所述的处理赤泥的系统，其特征在于，进一步包括：

引风机，所述引风机分别与所述爆裂区的烟气出口、所述还原区的烟气出口和所述烘干区的烟气入口相连。