CN106544501A - 赤泥含碳球团的制备方法及其制品和应用 - Google Patents

赤泥含碳球团的制备方法及其制品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种赤泥含碳球团的制备方法及其制品和应用，属于冶金原料领域。本发明赤泥含碳球团的制备方法，包括：将赤泥、还原剂、膨润土、添加剂和水混合均匀，得到混合料；将混合料压制成型，烘干，即得。本发明进一步公开了所述制备方法制备得到的赤泥含碳球团。本发明通过调整优化还原剂和添加剂等的粒度和粒级，使混合料有一定的粒级分布，提高了含碳球团的强度，同时改善了球团的金属化率，球团金属化率达到88％以上。本发明所制备的赤泥含碳球团能够作为炼铁原料，实现了赤泥的综合利用。

Description

赤泥含碳球团的制备方法及其制品和应用
技术领域
本发明涉及一种赤泥含碳球团的制备方法，还涉及所述制备方法制备得到的赤泥含碳球团及其在作为炼铁原料中的用途，属于冶金原料领域。
背景技术
赤泥为制铝工业提取氧化铝时排出的尾渣，中国目前赤泥的堆存量已超过3亿吨以上，且每年还以3000万吨的排放量急剧膨胀。目前世界上处置赤泥的主要措施为海洋排放和陆地堆存，中国主要采用堆场堆放、筑坝湿法堆存等方法，占用大量土地。赤泥中氟化物、钠及铝含量较高，为中强碱性，渗入土地会造成土地碱化、地下水污染。目前，赤泥的综合利用率不到5％，对周边环境存在一定的环保隐患。随着环保问题的凸显，亟待解决赤泥利用问题。
赤泥中含有大量的铁、铝等有价元素，有的高铁赤泥中Fe2O3含量高达35％以上，有很大的利用价值。但是赤泥中铁、铝嵌布关系复杂，难于还原。赤泥粒度较细，无法直接用于冶炼提铁。因此，回收利用赤泥中的铁首先要将赤泥制备成可以用来直接入炉的含铁原料。
中国专利申请公布号CN 103602805 A公开了一种赤泥球团及其制备方法，所述的赤泥球团由以下重量份的原料制备而成：赤泥80-120；煤粉3-10；有机粘结剂木薯粉0.2-1或者无机粘接剂消石灰或硅酸钠5-20；水15-20。所述的赤泥球团的制备方法包括以下步骤：对赤泥进行破碎，然后添加煤粉和粘接剂，在搅拌过程中逐步加入水，进一步搅拌混合均匀，送入揉捏机揉捏，然后通过对辊挤压成球，最后对赤泥球进行180～300℃烘干3～4小时，即得。该发明混料时配加有机或无机粘结剂，并增加了揉捏工序，未充分利用赤泥本身的黏性，压球时易出现粘辊现象，不易脱模，而且增加了生产成本。
因此，开发一种新的将赤泥制备成含碳球团的方法，以用作炼铁原料，实现赤泥的综合利用，将具有重要的意义和价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种赤泥含碳球团的制备方法，该方法将赤泥制备成含碳球团，通过调整混合料的粒级分布，提高了含碳球团的强度，同时改善了含碳球团的金属化率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明首先公开了一种赤泥含碳球团的制备方法，包括：将赤泥、还原剂、膨润土、添加剂和水混合均匀，得到混合料；将混合料压制成型，烘干，即得。
其中，按照质量份计，赤泥100份、还原剂10-30份、膨润土1-10份、添加剂3-20份。按照质量百分比计，所述混合料的水分含量为12％-16％。本发明所述烘干的温度150-400℃，烘干的时间90-180分钟；按照质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下。
本发明所述将混合料压制成型所用的设备为对辊成型设备。
本发明所述赤泥为拜耳法生产氧化铝的尾渣；按照质量百分比计，所述尾渣中0.15mm以下颗粒含量占60％以上。所述还原剂为焦粉、兰炭或煤粉中的任意一种或一种以上按照任意比例组成的混合物；优选的，按照质量百分比计，所述还原剂中固定碳含量不低于50％；更优选的，所述还原剂的粒度控制在1mm以下。所述添加剂为石灰石或白云石中的任意一种或一种以上按照任意比例组成的混合物；优选的，所述添加剂的粒度控制在0.15mm以下。
按照质量百分比计，所述混合料的粒级分布为：0.15-1mm占5-20％、0.074-0.15mm占25％-50％、0.074mm以下占30％-60％。
本发明针对赤泥粒度细，粘性大及含碳球团干球强度低等问题，通过调整还原剂和添加剂等的粒度，使赤泥、还原剂、添加剂和膨润土等混合后的混合料有一定的粒级分布，达到提高干球强度的目的。
本发明进一步公开了所述方法制备得到的赤泥含碳球团。本发明通过优化含碳球团中混合料的粒度和粒级，明显提高了含碳球团的强度，生球落下强度达15次/个以上，烘干后的干球落下强度达11次/个以上。
本发明通过实验发现，如果物料粒度过细或采用统一粒度的物料，所制备的干球强度较差，易粉化，不满足入炉要求。例如，物料粒度在0.038～0.074mm，所制备生球的落下强度仅6.8/个球，干球落下强度仅1.9/个球，球团金属化率仅71.1％。如果物料粒度太粗，球团强度较差，物料之间接触面积小，还原效果差。例如，物料粒度在1～3mm，所制备生球的落下强度仅4.6/个球，干球落下强度仅3.1/个球，球团金属化率仅59.3％。
本发明所制备的赤泥含碳球团经还原后，球团金属化率达到88.7％-91.2％，明显提高了球团的金属化率。本发明所述赤泥含碳球团能够直接作为炼铁原料，回收有价元素铁。
本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明通过调整优化混合料的粒度和粒级，提高了含碳球团的强度，使生球落下强度达15次/个以上，干球落下强度达11次/个以上；同时改善了球团的还原，提高了金属化率。本发明将大量堆置的赤泥制备成含碳球团用作炼铁原料，提取有价元素铁的同时，解决了赤泥堆存占用土地的问题，实现了赤泥的综合利用。
附图说明
图1为本发明赤泥含碳球团的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
实施例1赤泥含碳球团的制备
某铝冶炼厂赤泥100份(TFe含量25.98％、-0.15mm(即0.15mm以下，下同)颗粒含量73.7％)，18份煤粉(固定碳含量73.6％，粒度控制在1mm以下)、2份膨润土、6份石灰石(粒度控制在0.15mm以下)，混合料粒级分布为0.15～1mm占10.6％、0.074～0.15mm占39.8％、-0.074mm(即0.074mm以下，下同)占49.6％(质量百分比)，加水混合均匀后，采用对辊压球设备压制成型，经150℃干燥180分钟后(按照质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下)，得到赤泥含碳球团成品，用作炼铁用炉料。
生球水分14.6％、落下强度18.6次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度12.6次/个球，强度较好。在1250℃还原30分钟，球团金属化率达到90.5％。
实施例2赤泥含碳球团的制备
某铝冶炼厂赤泥100份(TFe含量28.36％、-0.15mm颗粒含量90.9％)，16份煤粉(固定碳含量84.5％，粒度控制在1mm以下)、1份膨润土、5份石灰石(粒度控制在0.15mm以下)，混合料粒级分布为0.15～1mm占17.9％、0.074～0.15mm占26.3％、-0.074mm占55.8％(质量百分比)，加水混合均匀后，采用对辊压球设备压制成型，经250℃干燥120分钟后(按照质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下)，得到赤泥含碳球团成品，用作炼铁用炉料。
生球水分12.3％、落下强度21.1次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度14.4次/个球，强度较好。在1230℃还原30分钟，球团金属化率达到88.7％。
实施例3赤泥含碳球团的制备
某铝冶炼厂赤泥100份(TFe含量32.12％、-0.15mm颗粒含量86.7％)，20份煤粉(固定碳含量68.7％，粒度控制在1mm以下)、2.5份膨润土、4份石灰石(粒度控制在0.15mm以下)，混合料粒级分布为0.15～1mm占13.5％、0.074～0.15mm占33.7％、-0.074mm占52.8％(质量百分比)，加水混合均匀后，采用对辊压球设备压制成型，经200℃干燥150分钟后(按照质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下)，得到赤泥含碳球团成品，用作炼铁用炉料。
生球水分15.2％、落下强度15.6次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度11.2次/个球，强度较好。在1280℃还原30分钟，球团金属化率达到91.2％。
实施例4赤泥含碳球团的制备
某铝冶炼厂赤泥100份(TFe含量25.98％、-0.15mm颗粒含量73.7％)，10份焦粉(固定碳含量为50％，粒度控制在1mm以下)、1份膨润土、3份白云石(粒度控制在0.15mm以下)，混合料粒级分布为0.15～1mm占5％、0.074～0.15mm占35％、-0.074mm占60％(质量百分比)，加水混合均匀后，采用对辊压球设备压制成型，经400℃干燥90分钟后(按质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下)，得到赤泥含碳球团成品，用作炼铁用炉料。
生球水分12％、落下强度17.9次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度13.4次/个球，强度较好。在1250℃还原30分钟，球团金属化率达到90.1％。
实施例5赤泥含碳球团的制备
某铝冶炼厂赤泥100份(TFe含量32.12％、-0.15mm颗粒含量60％)，30份兰炭(固定碳含量73.6％，粒度控制在1mm以下)、10份膨润土、20份石灰石(粒度控制在0.15mm以下)，混合料粒级分布为0.15～1mm占20％、0.074～0.15mm占50％、-0.074mm占30％(质量百分比)，加水混合均匀后，采用对辊压球设备压制成型，经150℃干燥180分钟后(按质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下)，得到赤泥含碳球团成品，用作炼铁用炉料。
生球水分16％、落下强度17.3次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度12.5次/个球，强度较好。在1250℃还原30分钟，球团金属化率达到89.5％。
实施例6赤泥含碳球团的制备
某铝冶炼厂赤泥100份(TFe含量28.36％、-0.15mm颗粒含量90.9％)，25份焦粉(固定碳含量84.5％，粒度控制在1mm以下)、8份膨润土、15份石灰石(粒度控制在0.15mm以下)，混合料粒级分布为0.15～1mm占20％、0.074～0.15mm占25％、-0.074mm占55％(质量百分比)，加水混合均匀后，采用对辊压球设备压制成型，经250℃干燥120分钟后(按照质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下)，得到赤泥含碳球团成品，用作炼铁用炉料。
生球水分13.3％、落下强度20.8次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度13.6次/个球，强度较好。在1230℃还原30分钟，球团金属化率达到90.7％。
对比实施例1赤泥含碳球团的制备
赤泥含碳球团的制备参数及条件同实施例1，区别在于：各原料粒度均在0.038～0.074mm，制备得到赤泥含碳球团成品。
生球落下强度6.8次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度1.9次/个球，强度差。在1250℃还原30分钟，球团金属化率达到71.1％。
对比实施例2赤泥含碳球团的制备
赤泥含碳球团的制备参数及条件同实施例2，区别在于：原料粒度均在1～3mm，制备得到赤泥含碳球团成品。
生球落下强度4.6次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度3.1次/个球，强度差。在1230℃还原30分钟，球团金属化率达到59.3％。
对比实施例3赤泥含碳球团的制备
赤泥含碳球团的制备参数及条件同实施例3，区别在于：混合料粒级分布为0.15～1mm占65％、0.074～0.15mm占16％、小于0.074mm占19％(质量百分比)，制备得到赤泥含碳球团成品。
生球落下强度6.8次/个球；烘干后的赤泥含碳球团落下强度3.9次/个球，强度差。在1280℃还原30分钟，球团金属化率达到65.0％。
表1各实施例的混合料粒级分布及所制备球团的强度和金属化率

Claims (10)

1.一种赤泥含碳球团的制备方法，其特征在于，包括：将赤泥、还原剂、膨润土、添加剂和水混合均匀，得到混合料；将混合料压制成型，烘干，即得。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：按照质量份计，赤泥100份、还原剂10-30份、膨润土1-10份、添加剂3-20份。
3.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：按照质量百分比计，所述混合料的水分含量为12％-16％；
所述赤泥为拜耳法生产氧化铝的尾渣；按照质量百分比计，所述尾渣中0.15mm以下颗粒含量占60％以上。
4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述还原剂为焦粉、兰炭或煤粉中的任意一种或一种以上按照任意比例组成的混合物；
优选的，按照质量百分比计，所述还原剂中固定碳含量不低于50％；更优选的，所述还原剂的粒度控制在1mm以下。
5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述添加剂为石灰石或白云石中的任意一种或一种以上按照任意比例组成的混合物；
优选的，所述添加剂的粒度控制在0.15mm以下。
6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照质量百分比计，所述混合料的粒级分布为：0.15-1mm占5-20％、0.074-0.15mm占25％-50％、0.074mm以下占30％-60％。
7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述烘干的温度150-400℃，烘干的时间90-180分钟；
按照质量百分比计，烘干后的产物水分含量为0.5％以下。
8.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将混合料压制成型所用的设备为对辊成型设备。
9.权利要求1至8任何一项所述的制备方法制备得到的赤泥含碳球团。
10.权利要求9所述的赤泥含碳球团在作为炼铁原料中的用途。
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