CN106399676A - 处理赤泥的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了处理赤泥的方法和系统，该方法包括：(1)将赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水进行混合，得到混合物料；(2)将混合物料进行压球，得到混合球团；(3)将混合球团供给至转底炉的进料区，使得混合球团依次经过转底炉的预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到的金属化球团经出料区排出；(4)将金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，得到金属铁和熔分渣；(5)将熔分渣与石英混合后进行浇铸成型，得到成型渣；(6)将成型渣进行核化‑晶化处理，得到微晶玻璃。该方法不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与石英混合成型后进行核化‑晶化处理可以得到经济价值更高的微晶玻璃。

Description

处理赤泥的方法和系统
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及一种处理赤泥的方法和系统。
背景技术
随着我国氧化铝工业的发展，赤泥的排放及危害已经成了急需解决的问题，如何能有效的利用赤泥已经迫在眉睫。目前全世界每年生产的赤泥已经超过了7000万吨，我国氧化铝生产过程中每年产生的赤泥量超过1500万吨以上，全部露天堆存，并且大部分堆场坝体用赤泥构筑。随着铝工业的发展和铝土矿石品位的降低，赤泥量将越来越大，且赤泥为碱性物质，易碱化土地，污染地下水，因此赤泥的综合利用正成为日益重要的研究课题，倍受各国科技工作者的关注。
赤泥的综合利用是一个世界性的难题，赤泥是一种不溶性残渣，可分为烧结法、拜尔法和联合法赤泥，主要成分为SiO2，Al2O3，CaO和Fe2O3等。我国部分厂家采用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。国外则是含赤铁矿、铝硅酸钠水合物较多的拜尔法赤泥。拜耳法冶炼氧化铝采用的是强碱NaOH溶出高铝、高铁、一水软铝石型和三水铝石型铝土矿，所产生的拜耳法赤泥中不存在2CaO·SiO2等活性成分，另外含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业。目前国内赤泥综合利用大多数停留在实验室阶段，提铁过程中产生的尾渣利用率低，容易形成二次污染。
因此，现有的处理赤泥的技术有待进一步改进。
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处理赤泥的方法和系统，该方法不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理可以得到经济价值更高的微晶玻璃。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理赤泥的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；
(2)将所述混合物料进行压球，以便得到混合球团；
(3)将所述混合球团供给至转底炉的进料区，使得所述混合球团依次经过所述转底炉的预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到金属化球团经出料区排出；
(4)将所述金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，以便得到金属铁和熔分渣；
(5)将所述熔分渣与石英混合后进行浇铸成型，以便得到成型渣；
(6)将所述成型渣进行核化-晶化处理，以便得到微晶玻璃。
根据本发明实施例的处理赤泥的方法通过将赤泥与还原煤和钙系添加剂混合后的球团供给至转底炉中进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且钙系添加剂的加入可以有效置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和还原煤接触置换出金属铁，同时钙系添加剂可以起到助熔作用，有利于金属铁的扩散、聚集以及铁颗粒的生长，从而显著提高金属化球团的金属化率，并且钙系添加剂可以调整后续熔分过程中熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，其次将所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理，熔分渣含有的氧化铝、二氧化硅、氧化镁和氧化钛等氧化物可以作为制备微晶玻璃的原料使用，并且其中的二氧化钛可以作为微晶玻璃的晶核剂使用，得到经济价值高的微晶玻璃，由此本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与石英混合成型后进行核化-晶化处理可以得到经济价值更高的微晶玻璃，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。
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，在步骤(1)中，将所述赤泥、所述还原煤、所述钙系添加剂、所述粘结剂和所述水按照质量比为100：(15-23)：(4-8)：(2-4)：(14-18)进行混合。由此，可以保证后续还原过程中得到金属化率较高的金属化球团。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述赤泥的粒度低于200目的占80％以上，任选的，所述还原煤的粒度不高于1mm。由此，可以显著提高赤泥与还原煤的接触面积，从而提高后续还原过程中金属化球团的金属化率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述混合球团中含水量低于0.2wt％。由此，可以进一步提高后续还原过程中金属化球团的金属化率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述预热区的温度为1150～1200摄氏度，所述中温区的温度为1200～1250摄氏度，所述高温区的温度为1250～1280摄氏度。由此，可以进一步提高金属化球团的金属化率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述熔分渣中铁含量不高于4wt％，任选的，所述熔分渣中二氧化钛含量为4～6wt％。由此，可以保证后续所得微晶玻璃具有较高的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述熔分处理的温度为1450～1500摄氏度，时间为1～2小时。由此，在显著提高渣铁分离效率的同时保证后续所得微晶玻璃具有较高的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述熔分渣中氧化钙含量不高于5wt％。由此，可以保证后续所得微晶玻璃具有较高的品质。
在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述成型渣中的二氧化硅总量不低于51wt％。由此，可以保证后续所得微晶玻璃具有较高的品质。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实施上述处理赤泥的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：
混合装置，所述混合装置具有赤泥入口、还原煤入口、钙系添加剂入口、粘结剂入口、水入口和混合物料出口；
压球装置，所述压球装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成进料区、预热区、中温区、高温区和出料区，所述进料区设置有混合球团入口，所述出料区设置有金属化球团出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连；
燃气熔分炉，所述燃气熔分炉具有金属化球团入口、金属铁出口和熔分渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；
浇铸装置，所述浇铸装置具有熔分渣入口、石英入口和成型渣出口，所述熔分渣入口与所述熔分渣出口相连；
晶化炉，所述晶化炉具有成型渣入口和微晶玻璃出口，所述成型渣入口和所述成型渣出口相连。
根据本发明实施例的处理赤泥的系统通过采用转底炉对赤泥与还原煤和钙系添加剂混合后的球团进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且钙系添加剂的加入可以有效置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和还原煤接触置换出金属铁，同时钙系添加剂可以起到助熔作用，有利于金属铁的扩散、聚集以及铁颗粒的生长，从而显著提高金属化球团的金属化率，并且钙系添加剂可以调整后续熔分过程中熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，其次采用晶化炉对所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理，熔分渣含有的氧化铝、二氧化硅、氧化镁和氧化钛等氧化物可以作为制备微晶玻璃的原料使用，并且其中的二氧化钛可以作为微晶玻璃的晶核剂使用，得到经济价值高的微晶玻璃，由此本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理可以得到经济价值更高的微晶玻璃，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。
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是根据本发明一个实施例的处理赤泥的方法流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的处理赤泥的系统结构示意图；
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
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，除非另有明确的限定。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。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；(2)将所述混合物料进行压球，以便得到混合球团；(3)将所述混合球团供给至转底炉的进料区，使得所述混合球团依次经过所述转底炉的预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到金属化球团经出料区排出；(4)将所述金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，以便得到金属铁和熔分渣；(5)将所述熔分渣与石英混合后进行浇铸成型，以便得到成型渣；(6)将所述成型渣进行核化-晶化处理，以便得到微晶玻璃。发明人发现，通过将赤泥与还原煤和钙系添加剂混合后的球团供给至转底炉中进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且钙系添加剂的加入可以有效置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和还原煤接触置换出金属铁，同时钙系添加剂可以起到助熔作用，有利于金属铁的扩散、聚集以及铁颗粒的生长，从而显著提高金属化球团的金属化率，并且钙系添加剂可以调整后续熔分过程中熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，其次将所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理，熔分渣含有的氧化铝、二氧化硅、氧化镁和氧化钛等氧化物可以作为制备微晶玻璃的原料使用，并且其中的二氧化钛可以作为微晶玻璃的晶核剂使用，得到经济价值高的微晶玻璃，由此本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与石英混合成型后进行核化-晶化处理可以得到经济价值更高的微晶玻璃，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。
下面参考图1对本发明实施例的处理赤泥的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水进行混合
该步骤中，具体的，将赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水进行混合，从而可以得到混合物料，其中，钙系添加剂可以采用碳酸钙和氧化钙中的至少一种，粘结剂可以采用膨润土。
根据本发明的一个实施例，赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水可以按照质量比为100：(15-23)：(4-8)：(2-4)：(14-18)进行混合。发明人发现，还原煤配入量过高会使混合球团在还原处理中易粉化，而配入量过低则不能将球团中的氧化铁充分还原；钙系添加剂的配入量过高或过低会使混合球团的碱度发生显著变化，进而不利于球团中氧化铁的充分还原以及还原后铁单质的聚集长大；粘结剂的配入量过低会降低混合球团的强度，配入量过高则不利于球团中氧化铁的充分还原。
根据本发明的再一个实施例，赤泥和还原煤的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，赤泥的粒度低于200目的占80％以上，还原煤的粒度不高于1mm。由此，可以显著提高赤泥与还原煤的接触面积，有利于赤泥中含铁化合物的还原，从而提高后续还原过程中金属化球团的金属化率。
S200：将混合物料进行压球
该步骤中，具体的，采用对辊压球机对所得混合物料进行压球成型，得到长度为50mm左右、厚度为10～12mm的椭圆形混合球团，并且将压好的球团在200℃的烘干机中烘2h，确保干球水分小于0.2％。
S300：将混合球团供给至转底炉的进料区，使得混合球团依次经过转底炉的预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到金属化球团经出料区排出
该步骤中，具体的，预热区温度控制在1150～1200℃，在预热区，赤泥混合球团脱去全部的结晶水并且实现铁氧化物的初步还原，并且因为赤泥混合球团在预热区停留的时间较短，所以在预热区只有很少的金属铁生成，铁大多数以Fe3O4和FeO的形式存在，转底炉中温区温度控制在1200～1250℃，在中温区Fe3O4全部被还原成FeO，同时一部分FeO还原成金属铁，转底炉高温区温度控制为1250～1280℃，在高温区FeO大部分被还原成金属铁。此外，由于赤泥球团在高温区停留时间最长，所以在该区可以实现对铁橄榄石等含铁物相进行深度还原，最终在高温区得到金属化率85％以上的金属化球团，然后经出料区排出。发明人发现，高温区温度不宜太高，如果温度太高，球团将严重软化，不利于出料，且高温条件下球团中的TiO2容易和碳反应生成碳化钛，而TiO2是赤泥渣制造微晶玻璃重要的晶核剂，从而影响后续过程中微晶玻璃的生成，而若温度太低将不利于铁化合物的还原。
发明人发现，通过采用转底炉对赤泥与还原煤和钙系添加剂混合后的球团进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且钙系添加剂的加入可以有效置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和还原煤接触置换出金属铁，同时钙系添加剂可以起到助熔作用，有利于金属铁的扩散、聚集以及铁颗粒的生长，从而显著提高金属化球团的金属化率，并且钙系添加剂可以调整后续熔分过程中熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。
S400：将金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理
该步骤中，具体的，将上述得到的金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，从而可以得到金属铁和熔分渣，并且所得金属铁可以送去转炉炼钢。
根据本发明的一个实施例，熔分处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，熔分处理的温度可以为1450～1500摄氏度，时间可以为1～2小时。发明人发现，若熔分时间太短，渣铁分离不好，熔分渣中太多的金属铁会影响微晶玻璃的制造，而熔分时间太长，在燃气熔分炉中的金属铁会被氧化，影响铁的回收率，同时熔分温度控制在1450～1500摄氏度，可以有效避免熔分渣中的二氧化钛被碳还原为碳化钛，从而促进后续微晶玻璃的生成。
根据本发明的再一个实施例，熔分渣中铁含量不高于4wt％，熔分渣中二氧化钛含量为4～6wt％，熔分渣中氧化钙含量不高于5wt％。发明人发现，熔分渣中铁含量过高将会降低微晶玻璃的力学性能；二氧化钛含量过高会降低熔分炉渣的流动性，不利于氧化铁的还原，而二氧化钛含量过低则无法起到晶种的作用，使微晶玻璃产品难以形成。
S500：将熔分渣与石英混合后进行浇铸成型
该步骤中，具体的，将上述分离所得到的熔分渣与石英混合后进行浇铸成型后冷却至室温，从而得到成型渣，而熔分渣主要是由Al2O3、SiO2、CaO、MgO和TiO2等氧化物组成，急冷之后的熔分渣基本都是硅酸盐和铝酸盐的玻璃相。
根据本发明的一个实施例，成型渣的二氧化硅总量不低于51wt％。由此，不仅可以显著提高所述微晶玻璃的质量，而且可以降低Al2O3等对于制造微晶玻璃不利的化学组成。
S600：将成型渣进行核化-晶化处理
该步骤中，具体的，将上述得到的成型渣送入晶化炉进行退火、核化、晶化，最终得到质量合格的微晶玻璃。发明人发现，通过将所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理，熔分渣含有的氧化铝、二氧化硅、氧化镁和氧化钛等氧化物可以作为制备微晶玻璃的原料使用，并且其中的二氧化钛可以作为微晶玻璃的晶核剂使用，得到经济价值高的微晶玻璃，由此实现了赤泥真正的综合利用。
根据本发明实施例的处理赤泥的方法通过将赤泥与还原煤和钙系添加剂混合后的球团供给至转底炉中进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且钙系添加剂的加入可以有效置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和还原煤接触置换出金属铁，同时钙系添加剂可以起到助熔作用，有利于金属铁的扩散、聚集以及铁颗粒的生长，从而显著提高金属化球团的金属化率，并且钙系添加剂可以调整后续熔分过程中熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，其次将所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理，熔分渣含有的氧化铝、二氧化硅、氧化镁和氧化钛等氧化物可以作为制备微晶玻璃的原料使用，并且其中的二氧化钛可以作为微晶玻璃的晶核剂使用，得到经济价值高的微晶玻璃，由此本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与石英混合成型后进行核化-晶化处理可以得到经济价值更高的微晶玻璃，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。
在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实施上述处理赤泥的方法的系统。根据本发明的实施例，参考图2和3，该系统包括：混合装置100、压球装置200、转底炉300、燃气熔分炉400、浇铸装置500和晶化炉600。
根据本发明的实施例，混合装置100具有赤泥入口101、还原煤入口102、钙系添加剂入口103、粘结剂入口104、水入口105和混合物料出口106，且适于将赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水进行混合，从而可以得到混合物料，其中，钙系添加剂可以采用碳酸钙和氧化钙中的至少一种，粘结剂可以采用膨润土。
根据本发明的一个实施例，赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水可以按照质量比为100：(15-23)：(4-8)：(2-4)：(14-18)进行混合。发明人发现，还原煤配入量过高会使混合球团在还原处理中易粉化，而配入量过低则不能将球团中的氧化铁充分还原；钙系添加剂的配入量过高或过低会使混合球团的碱度发生显著变化，进而不利于球团中氧化铁的充分还原以及还原后铁单质的聚集长大；粘结剂的配入量过低会降低混合球团的强度，配入量过高则不利于球团中氧化铁的充分还原。
根据本发明的再一个实施例，赤泥和还原煤的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，赤泥的粒度低于200目的占80％以上，还原煤的粒度不高于1mm。由此，可以显著提高赤泥与还原煤的接触面积，有利于赤泥中含铁化合物的还原，从而提高后续还原过程中金属化球团的金属化率。
根据本发明的实施例，压球装置200具有混合物料入口201和混合球团出口202，混合物料入口201与混合物料出口106相连，且适于对所得混合物料进行压球成型，得到长度为50mm左右、厚度为10～12mm的椭圆形混合球团，并且将压好的球团在200℃的烘干机中烘2h，确保干球水分小于0.2％。具体的，压球装置可以为对辊压球机。
根据本发明的实施例，参考图2和3，转底炉300内沿着炉底转动方向依次形成进料区31、预热区32、中温区33、高温区34和出料区35，进料区31设置有混合球团入口301，出料区35设置有金属化球团出口302，混合球团入口301和混合球团出口202相连，且适于将上述得到的混合球团供给至转底炉的进料区，使得混合球团依次经过转底炉的预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到金属化球团经出料区排出。
该步骤中，具体的，预热区温度控制在1150～1200℃，在预热区，赤泥混合球团脱去全部的结晶水并且实现铁氧化物的初步还原，并且因为赤泥混合球团在预热区停留的时间较短，所以在预热区只有很少的金属铁生成，铁大多数以Fe3O4和FeO的形式存在，转底炉中温区温度控制在1200～1250℃，在中温区Fe3O4全部被还原成FeO，同时一部分FeO还原成金属铁，转底炉高温区温度控制为1250～1280℃，在高温区FeO大部分被还原成金属铁。此外，由于赤泥球团在高温区停留时间最长，所以在该区可以实现对铁橄榄石等含铁物相进行深度还原，最终在高温区得到金属化率85％以上的金属化球团，然后经出料区排出。发明人发现，高温区温度不宜太高，如果温度太高，球团将严重软化，不利于出料，且高温条件下球团中的TiO2容易和碳反应生成碳化钛，而TiO2是赤泥渣制造微晶玻璃重要的晶核剂，从而影响后续过程中微晶玻璃的生成，而若温度太低将不利于铁化合物的还原。
发明人发现，通过采用转底炉对赤泥与还原煤和钙系添加剂混合后的球团进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且钙系添加剂的加入可以有效置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和还原煤接触置换出金属铁，同时钙系添加剂可以起到助熔作用，有利于金属铁的扩散、聚集以及铁颗粒的生长，从而显著提高金属化球团的金属化率，并且钙系添加剂可以调整后续熔分过程中熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。
根据本发明的实施例，燃气熔分炉400具有金属化球团入口401、金属铁出口402和熔分渣出口403，金属化球团入口401与金属化球团出口302相连，且适于将上述得到的金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，从而可以得到金属铁和熔分渣，并且所得金属铁可以送去转炉炼钢。
根据本发明的一个实施例，熔分处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，熔分处理的温度可以为1450～1500摄氏度，时间可以为1～2小时。发明人发现，若熔分时间太短，渣铁分离不好，熔分渣中太多的金属铁会影响微晶玻璃的制造，而熔分时间太长，在燃气熔分炉中的金属铁会被氧化，影响铁的回收率，同时熔分温度控制在1450～1500摄氏度，可以有效避免熔分渣中的二氧化钛被碳还原为碳化钛，从而促进后续微晶玻璃的生成。
根据本发明的再一个实施例，熔分渣中铁含量不高于4wt％，熔分渣中二氧化钛含量为4～6wt％，熔分渣中氧化钙含量不高于5wt％。发明人发现，熔分渣中铁含量过高将会降低微晶玻璃的力学性能；二氧化钛含量过高会降低熔分炉渣的流动性，不利于氧化铁的还原，而二氧化钛含量过低则无法起到晶种的作用，使微晶玻璃产品难以形成。
根据本发明的实施例，浇铸装置500具有熔分渣入口501、石英入口502和成型渣出口503，熔分渣入口501与熔分渣出口403相连，且适于将上述分离所得到的熔分渣与石英混合后浇铸成型后进行冷却至室温，从而得到成型渣，而熔分渣主要是由Al2O3、SiO2、CaO、MgO和TiO2等氧化物组成，急冷之后的熔分渣基本都是硅酸盐和铝酸盐的玻璃相。
根据本发明的一个实施例，成型渣中的二氧化硅总量不低于51wt％。由此，不仅可以显著提高所述微晶玻璃的质量，而且可以降低Al2O3等对于制造微晶玻璃不利的化学组成。
根据本发明的实施例，晶化炉600具有成型渣入口601和微晶玻璃出口602，成型渣入口601和成型渣出口503相连，且适于将上述得到的成型渣送入晶化炉进行退火、核化、晶化，最终得到质量合格的微晶玻璃。发明人发现，通过将所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理，熔分渣含有的氧化铝、二氧化硅、氧化镁和氧化钛等氧化物可以作为制备微晶玻璃的原料使用，并且其中的二氧化钛可以作为微晶玻璃的晶核剂使用，得到经济价值高的微晶玻璃，由此实现了赤泥真正的综合利用。
根据本发明实施例的处理赤泥的系统通过采用转底炉对赤泥与还原煤和钙系添加剂混合后的球团进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且钙系添加剂的加入可以有效置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和还原煤接触置换出金属铁，同时钙系添加剂可以起到助熔作用，有利于金属铁的扩散、聚集以及铁颗粒的生长，从而显著提高金属化球团的金属化率，并且钙系添加剂可以调整后续熔分过程中熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，其次采用晶化炉对所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理，熔分渣含有的氧化铝、二氧化硅、氧化镁和氧化钛等氧化物可以作为制备微晶玻璃的原料使用，并且其中的二氧化钛可以作为微晶玻璃的晶核剂使用，得到经济价值高的微晶玻璃，由此本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与石英混合成型后的成型渣进行核化-晶化处理可以得到经济价值更高的微晶玻璃，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
赤泥成分为TFe23％，将赤泥与还原煤、碳酸钙、膨润土和水按照质量比为100：15：4：2：14的比例加入混料机，待物料充分混合均匀后通过对辊压球机进行压球，压球机压力控制在10MPa左右，可以得到长度50mm左右、厚度10-12mm的椭圆形混合球团，并且将压好的球团在200℃的烘干机中烘2h，确保干球水分小于0.2％，然后将烘干的球团布入到转底炉的进料区，预热区温度控制在1180℃±10℃，中温区温度控制为1240±10℃，高温区温度控制在1270℃±10℃，混合球团经过预热区、中温区、高温区的还原反应，可以得到金属化率大于85％的金属化球团，并且所得金属化球团经出料区排出，然后将所得到的金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，控制熔分温度1470℃，保温1h，得到金属铁和熔分渣，熔分炉渣与石英混合后通过浇铸成型，冷却至室温后送入晶化炉中通过退火、核化、晶化工艺流程制造出合格的微晶玻璃。
实施例2
赤泥成分为TFe29％，将赤泥与还原煤、碳酸钙、膨润土和水按照质量比为100：23：8：4：18的比例加入混料机，待物料充分混合均匀后通过对辊压球机进行压球，压球机压力控制在10MPa左右，可以得到长度50mm左右、厚度10-12mm的椭圆形混合球团，并且将压好的球团在200℃的烘干机中烘2h，确保干球水分小于0.2％，然后将烘干的球团布入到转底炉的进料区，预热区温度控制在1180℃±10℃，中温区温度控制为1240±10℃，高温区温度控制在1270℃±10℃，混合球团经过预热区、中温区、高温区的还原反应，可以得到金属化率大于85％的金属化球团，并且所得金属化球团经出料区排出，然后将所得到的金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，控制熔分温度1500℃，保温1.5h，得到金属铁和熔分渣，熔分炉渣与石英混合后通过浇铸成型，冷却至室温后送入晶化炉中通过退火、核化、晶化工艺流程制造出合格的微晶玻璃。
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须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 (10)

1.一种处理赤泥的方法，其特征在于，包括：
(1)将赤泥、还原煤、钙系添加剂、粘结剂和水进行混合，以便得到混合物料；
(2)将所述混合物料进行压球，以便得到混合球团；
(3)将所述混合球团供给至转底炉的进料区，使得所述混合球团依次经过所述转底炉的预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到的金属化球团经出料区排出；
(4)将所述金属化球团供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，以便得到金属铁和熔分渣；
(5)将所述熔分渣与石英混合后进行浇铸成型，以便得到成型渣；
(6)将所述成型渣进行核化-晶化处理，以便得到微晶玻璃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将所述赤泥、所述还原煤、所述钙系添加剂、所述粘结剂和所述水按照质量比为100：(15-23)：(4-8)：(2-4)：(14-18)进行混合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述赤泥的粒度低于200目的占80％以上，
任选的，所述还原煤的粒度不高于1mm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述混合球团中含水量低于0.2wt％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述预热区的温度为1150～1200摄氏度，所述中温区的温度为1200～1250摄氏度，所述高温区的温度为1250～1280摄氏度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述熔分渣中铁含量不高于4wt％，
任选的，所述熔分渣中二氧化钛含量为4～6wt％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述熔分处理的温度为1450～1500摄氏度，时间为1～2小时。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述熔分渣中氧化钙含量不高于5wt％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述成型渣中的二氧化硅总量不低于51wt％。
10.一种实施权利要求1-9中任一项所述的处理赤泥的方法的系统，其特征在于，包括：
混合装置，所述混合装置具有赤泥入口、还原煤入口、钙系添加剂入口、粘结剂入口、水入口和混合物料出口；
压球装置，所述压球装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成进料区、预热区、中温区、高温区和出料区，所述进料区设置有混合球团入口，所述出料区设置有金属化球团出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连；
燃气熔分炉，所述燃气熔分炉具有金属化球团入口、金属铁出口和熔分渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；
浇铸装置，所述浇铸装置具有熔分渣入口、石英入口和成型渣出口，所述熔分渣入口与所述熔分渣出口相连；
晶化炉，所述晶化炉具有成型渣入口和微晶玻璃出口，所述成型渣入口和所述成型渣出口相连。
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