CN106540801B - 一种对赤泥进行磁化焙烧‑磁选的方法 - Google Patents

一种对赤泥进行磁化焙烧‑磁选的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对赤泥进行磁化焙烧‑磁选的方法，该方法包括如下步骤：将赤泥烘干、破碎、磨矿至粒径为0.25mm以下，与一定量的碱木质素还原剂均匀混合；将赤泥与碱木质素还原剂的混合物料加入微波反应装置内，进行微波磁化焙烧，得到焙砂；将得到的焙砂自然冷却后进行球磨，将球磨矿浆在磁选机中进行磁选，得到铁精矿。本发明采用碱木质素为还原剂，微波为加热热源，具有焙烧成本低、加热条件温和、加热速度快、选择性加热以及安全性高和经济环保等优点。

Description

一种对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法
技术领域
本发明涉及赤泥回收技术领域，更具体涉及一种对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法。
背景技术
赤泥为氧化铝生产中排出的红褐色粉泥状的固体废渣，一般平均每生产1吨氧化铝会产生1～2吨以三氧化二铁等不溶物为主的赤泥。目前，国内外对赤泥的处理方式主要为筑坝堆存，我国是世界第四大氧化铝生产国，累积赤泥堆存量已高达2亿多吨，不仅占用大量的土地，消耗大量的筑坝基建和维护费用，造成了资源的二次浪费，同时也带来了严重的环境污染问题，严重的制约了铝工业的可持续发展。对现存赤泥进行有效处理，开发赤泥的可行性利用新技术，促进资源的二次利用，具有重大的经济和社会意义。
赤泥中含有大量的铁元素，主要以三氧化二铁的形式存在，从赤泥中高效回收铁不仅有利于缓解我国钢铁行业对铁矿需求的压力，又可以有效的实现资源的回收利用，是近年来赤泥综合利用的研究热点，具有重大的现实意义。磁选是回收铁的重要手段，然而由于赤泥中含有的赤铁矿磁性相对较弱，仅用物理选矿技术难以达到很好的回收效果。美国专利文件US2015203362(A1)公开了一种从铝土矿渣(赤泥)中回收磁铁矿的方法，该方法首先将赤泥中和、干燥后，采用CO或煤为还原剂，在焙烧温度700～1100℃的条件下使赤泥中大部分Fe2O3转化为Fe3O4和/或单质Fe，焙烧过程中通入CO2保证反应体系中CO/CO2体积比为1:1～2:1，焙烧完成后，焙烧渣通过磁选可得到回收率80％～90％的铁精矿。中国专利文件CN104818381A公开了一种从拜耳法赤泥中回收铁的方法，该方法采用碳粉为还原剂，用量为赤泥质量的0.5～2倍，在焙烧温度为600～1000℃条件下焙烧10～60min，实现赤泥中铁氧化物的磁化，使赤泥中弱磁性的Fe2O3转化为Fe3O4和单质Fe，焙烧矿依次进行水淬、自然沉降和离心处理得到沉淀，然后将所得沉淀和去离子水混合均匀后置于磁选强度为0.5～1.2T的磁选机中进行磁选，得到铁品位大于55％，回收率大于90％的铁精矿。中国专利文件CN103290207A公开了一种赤泥综合回收利用铁和铝的方法，该方法对造球后赤泥预热后进行煤基回转窑直接还原，还原过程按C/Fe质量比0.4～1.0添加还原煤，预热温度为900～1100℃，预热时间10～30min，还原温度1000～1200℃，还原时间60～180min，焙烧后产品进一步通过破碎、磨矿、磁选得到铁含量大于90％，铁回收率大于等于85％的直接还原铁粉。Wang Chao-Liu等对铁品位为19.55％的赤泥进行直接还原制备海绵铁的研究，确定了其最优工艺条件为碳粉用量18％，添加剂用量为6％，焙烧温度1300℃，反应时间110min。在此条件下，可以获得铁品位为88.77％和回收率81.40％的铁精矿，尾矿可用于建筑材料(Liu W,Yang J,Xiao B.Application of Bayer red mud for iron recovery and buildingmaterial production from alumosilicate residues[J].Journal of hazardousmaterials,2009,161(1):474-478.)。梅贤恭等以拜耳法赤泥为原料，进行了煤基直接焙烧制备金属铁的研究，将赤泥、A型催化剂、煤混匀焙烧后可成功制备海绵铁，经磁选后得到铁品位90％以上，铁回收率94％的铁精矿，但这种方法仅仅适用于铁含量相当高的赤泥(梅贤恭,袁明亮，左文亮等.高铁赤泥煤基直接还原中铁晶粒成核及晶核长大特性[J].中南矿冶学院学报,1994,25(6):696-700。综上所述，虽然在一定程度上可实现赤泥中铁的回收，获得指标较好的铁精矿，但普遍存在还原剂用量大、焙烧温度高、适用范围窄等问题，且设备要求高、工艺经济性不高，难以实现大规模的推广应用。还有学者采用选择性疏水团聚-磁种法从赤泥中回收铁，虽铁精矿较赤泥中铁有较大的提升，但品位仍然低于50％，不能直接作为工业炼铁的原料(徐淑安,邵延海,熊述清,等.疏水团聚-磁种法回收赤泥中微细粒铁矿试验[J].矿产综合利用,2015(6):62-66.)。为了降低赤泥磁化焙烧能耗及焙烧成本，Xiang Qing-fang等采用锯木屑、甘蔗渣等生物质类作为还原剂还原焙烧赤泥，然后磁选回收铁，结果发现生物质类还原剂在低温(350℃)下可以使赤泥磁化，但还原效果并不理想(Xiang Q,Liang X,Schlesinger M E,et al.Low-temperature reduction of ferriciron in red mud[J].Light Metals,2001,157-162)。总之目前急需对赤泥进行开发利用的新技术。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题就是如何经济高效、简单、易于操作的处理赤泥，而提供一种对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法，该方法包括如下步骤(所用原料与装置均市购得到)：
(1)称取赤泥，将赤泥烘干、破碎、磨矿至粒度为0.25mm以下，与一定量的碱木质素(购于山东伟力化工科技有限公司)还原剂均匀混合；
(2)将赤泥与碱木质素还原剂的混合物料加入微波反应装置内，进行微波加热磁化焙烧，得到焙砂；
(3)将得到的焙砂自然冷却后进行球磨，将球磨矿浆在磁选机中进行磁选，得到铁精矿。
优选地，所述的赤泥为氧化铝工业所产生的废渣，其铁质量品位>10％。
优选地，所述赤泥与碱木质素还原剂的重量比为100:5～20。
优选地，所述赤泥与碱木质素还原剂的重量比为100:8～15。
优选地，所述的微波焙烧温度为100～300℃，焙烧时间为10～60min。
优选地，所述的微波焙烧温度为150～200℃，焙烧时间为15～30min。
优选地，所述的磁选强度为0.1～0.5T。
在微波加热过程中，赤泥中的铁氧化物可被碱木质素还原为金属铁和磁性铁，且金属铁主要存在于矿物颗粒外层。
与煤燃烧加热方式相比，微波加热不需要外部热源，本发明磁化还原过程主要依靠碱木质素热裂解后还原性产物，即挥发性物质(包括裂解油和裂解气)，使高价铁在低温下磁化还原。本发明所采用的碱木质素含有一定量的氢氧化钠等碱性化合物，碱性化合物的存在可使还原焙烧过程避免释放SO2等强酸性、腐蚀性气体，该工艺更加环保，对设备无腐蚀。
(三)有益效果
本发明磁化焙烧-磁选工艺是一种高效利用赤泥的方法，传统的焙烧工艺多采用煤为焙烧还原剂，由于存在能耗高、反应成本高、设备要求高、环境污染等缺点，在大规模工业应用中受到了很大的限制。在本发明的方法中，采用碱木质素为还原剂，微波为加热热源，具有焙烧成本低、加热条件温和、加热速度快、选择性加热、设备要求低以及安全性高、容易屏蔽和经济环保等优点。与现有赤泥磁化焙烧-磁选回收技术相比，本发明提出微波强化碱木质素还原磁化焙烧赤泥的方法，不仅可以实现丰富木质素资源的回收利用，同时，降低焙烧还原温度至300℃以下，且反应时间短，大大的降低了焙烧成本，同时有效的避免了在常规的焙烧过程中出现的高温粘结问题和冷中心现象，在节约能耗和环保等方面具有突出的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
赤泥铁品位为12.32％，Al2O3含量为13.82％，SiO2含量为54.94％，将赤泥样研磨至粒度为0.25mm以下。碱木质素购于山东伟力化工科技有限公司，工业品，分子量1000～100000，其主要技术指标为：水份≤7.0％，pH值(1％水溶液)11～12，还原物含量≤4.0％，细度(120目筛余物)≤2.0％，钙镁含量≤0.5％。
将10％碱木质素与赤泥混合均匀，混合料置于微波反应装置内磁化焙烧，控制焙烧温度为200℃焙烧30min，反应结束后焙砂自然冷却，将焙砂球磨至-0.38mm约占90％，然后将球磨矿浆用于磁选，磁选强度为0.28T，通过此工艺可以获得铁品位为59.99％，回收率为53.47％的铁精矿。
实施例2
矿样、碱木质素与实施例1相同。将10％碱木质素与赤泥混合均匀，置于微波反应装置内磁化焙烧，调节焙烧温度为150℃的条件下反应30min，焙烧自然冷却后球磨至-0.38mm约占90％后磁选，在磁选强度为0.2T的条件下可以得到铁品位为57.24％，回收率为51.08％的铁精矿。
实施例3
矿样、碱木质素与实施例1相同。将12％碱木质素与赤泥混合均匀，混合料置于微波反应装置内磁化焙烧，焙烧温度为200℃，焙烧时间为30min，焙砂经自然冷却、球磨至-0.38mm约占90％后在磁选强度为0.2T的条件下磁选，可以得到铁品位为58.94％，回收率为51.47％的铁精矿。
实施例4
矿样、碱木质素与实施例1相同。将5％碱木质素与赤泥混合均匀，置于微波反应装置内磁化焙烧，焙烧温度为200℃，焙烧时间为15min，焙砂经冷却、球磨至粒度-0.38mm约占90％后在磁选强度为0.3T的条件下磁选，可以得到铁品位为57.74％，回收率为50.25％的铁精矿。
实施例5
矿样、碱木质素与实施例1相同。将8％碱木质素与赤泥混合均匀，混合料置于微波反应装置内磁化焙烧，调节焙烧温度为300℃，焙烧时间为10min，焙砂自然冷却后球磨至粒度-0.38mm约占90％，取球磨矿浆加入磁选机中磁选，调节磁选强度为0.5T，可以得到铁品位为57.17％，回收率为51.91％的铁精矿。
实施例6
赤泥铁品位为32.18％，Al2O3含量为10.87％，SiO2含量为42.53％，将赤泥样研磨至粒度为0.25mm以下。碱木质素与实施例1相同。按碱木质素:赤泥＝15:100的质量比混合原料，置于微波反应装置内磁化焙烧，焙烧温度为200℃，焙烧时间为30min，焙砂自然冷却后，球磨至-0.74mm约占80％后磁选，在磁选强度为0.1T的条件下可以得到铁品位为62.84％，回收率为50.73％的铁精矿。
实施例7
赤泥铁品位为40.15％，Al2O3含量为7.19％，SiO2含量为38.24％，将赤泥样研磨至粒度为0.25mm以下。碱木质素与实施例1相同。碱木质素用量为20％，混合样置于微波反应装置内磁化焙烧，在焙烧温度为150℃的条件下反应60min，焙烧经冷却、球磨至粒度为0.74mm以下约占80％后，在磁选强度为0.3T的条件下进行磁选，可以得到铁品位为61.73％，回收率为54.18％的铁精矿。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)称取赤泥，将赤泥烘干、破碎、磨矿至粒度为0.25mm以下，与一定量的碱木质素还原剂均匀混合；所述赤泥与碱木质素的重量比为100:8～15；
(2)将赤泥与碱木质素还原剂的混合物料加入微波反应装置内，在150～200℃的温度下，进行微波加热磁化焙烧15～30min，得到焙砂；
(3)将得到的焙砂自然冷却后进行球磨，将球磨矿浆在磁选机中进行磁选，得到铁精矿。
2.根据权利要求1所述的对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法，其特征在于，所述的赤泥为氧化铝工业所产生的废渣，其铁质量品位>10％。
3.根据权利要求1或2所述的对赤泥进行磁化焙烧-磁选的方法，其特征在于，所述的磁选强度为0.1～0.5T。
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