CN107022677A - 一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法和系统，该方法包含：将烘干的磁选尾渣、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按比例进行配料并混合均匀，得到混合物料；将混合物料进行烧结，得到烧结物料；将烧结物料进行冷却，得到冷却物料；将冷却物料磨成细粉，得到磨细物料；将磨细物料用碱液处理浸出，得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液。与方法相对应的，该系统包含了混料装置、烧结装置、冷却装置、磨细装置和浸出装置。通过本发明的方法和系统，本发明可以将二次固废磁选尾渣充分利用，能同时实现铁元素和铝元素的综合回收。

Description

一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法和系统
技术领域
本发明涉及资源再生利用领域，并且更具体地涉及一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法和系统。
背景技术
我国铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的主要特点，平均铁品位32％，比世界平均铁品位低11个百分点。铁矿石作为钢铁行业的主要原料，通常需要经过选矿富集后才能进入高炉冶炼。随着钢铁工业的快速发展，一些易选铁矿和铁品位较高的富矿不断消耗。因此如何有效开发利用一些低品位难选铁矿(例如铝土矿、高磷鲕状赤铁矿等)和一些工业固体废弃物(例如拜耳法赤泥、铜渣、镍渣、铅锌冶炼渣等含铁资源)成为主要的研究方向。
经过检索现有文献和专利，已有通过隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉处理这些含铁资源生产金属化球团，进而磨矿磁选生产金属铁粉的工艺。这些工艺所需的温度较高，只能从含铁资源中回收铁元素，而且经过此流程产生的磁选尾渣没有进行充分利用，成为了一种二次固废。因此可以尝试将这种尾渣作为原料提取铁元素和铝元素来实现综合利用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法和系统。
根据本发明的一方面，提供一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的系统，包含：
混料装置，混料装置具有磁选尾渣入口、还原剂入口、钙系添加剂入口、碳酸钠入口和混合物料出口；
烧结装置，烧结装置具有混合物料入口和烧结物料出口，混合物料入口与混合物料出口相连；
冷却装置，冷却装置具有烧结物料入口和冷却物料出口，烧结物料入口与烧结物料出口相连；
磨细装置，磨细装置具有冷却物料入口和磨细物料出口，冷却物料入口与冷却物料出口相连；以及
浸出装置，浸出装置具有磨细物料入口、浸出液出口和浸出渣出口，磨细物料入口与磨细物料出口相连。
根据本发明的一个实施例，该系统进一步包含磁选装置，磁选装置具有浸出渣入口、磁选铁精粉出口和磁选尾矿出口，浸出渣入口与浸出渣出口相连。
根据本发明的一个实施例，烧结装置为隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉。
根据本发明的一个实施例，系统还包括烘干设备，烘干设备包括磁选尾渣烘干装置、还原剂烘干装置和钙系添加剂烘干装置；其中磁选尾渣烘干装置连通磁选尾渣入口，还原剂烘干装置连通还原剂入口，钙系添加剂烘干装置连通钙系添加剂入口。
根据本发明的一个实施例，混料装置内还设置有混匀搅拌机构。
根据本发明的一个实施例，冷却装置包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔内。
根据本发明的一个实施例，冷却介质回路在待冷却物容置腔内呈螺旋状设置。
根据本发明的一个实施例，冷却装置包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔的腔壁上。
根据本发明的另一方面，提供一种利用上述系统从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法，该方法总体上是：首先将烘干的磁选尾渣、还原剂、添加剂(钙系添加剂和碳酸钠)按一定比例混合均匀，然后将混合物料按照设定的温度进行烧结，随炉冷却至室温后，磨细后首先采用碱液处理，即可将氧化铝溶出，之后用磁选回收铁，从而实现铁元素和铝元素的综合回收利用。
具体地，一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法，包含：
将烘干的磁选尾渣、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按比例进行配料并混合均匀，得到混合物料；
将混合物料进行烧结，得到烧结物料；
将烧结物料进行冷却，得到冷却物料；
将冷却物料磨成细粉，得到磨细物料；
将磨细物料用碱液处理浸出，得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包含将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉。
根据本发明的一个实施例，将磁选尾渣、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、还原剂8-16重量份、钙系添加剂40-64重量份和碳酸钠8-24重量份的比例配料混合。
根据本发明的一个实施例，混合物料中，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1；且n(CaO)/n(SiO2)＝2。
根据本发明的一个实施例，磁选尾渣中全铁质量分数为25％-35％。
根据本发明的一个实施例，还原剂为兰炭、焦碳和非炼焦煤中的一种或多种，粒度在1mm-3mm。
根据本发明的一个实施例，钙系添加剂为生石灰、石灰石、碳酸钙和白云石中的一种或多种，粒度在0.074mm以下。
根据本发明的一个实施例，烧结的温度为1000℃-1100℃，烧结的时间为100min-120min。
根据本发明的一个实施例，将冷却物料磨成细粉，细粉的粒度在0.074mm以下的占70％-80％。
根据本发明的一个实施例，浸出渣进行磁选的磁场强度为1200Gs-1500Gs。
通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：
1)本发明的整个工艺过程原料不需要进行成型处理，工艺简单。
2)本发明的工艺所需反应温度低于常规工艺如隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉处理含铁资源所需温度，能耗低。
3)本发明可以将二次固废磁选尾渣充分利用，能同时实现铁元素和铝元素的综合回收。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：
图1示出了本发明的从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的系统的示意图；
图2示出了利用图1的系统从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法的流程示意图。
附图标记说明
1混料装置、11磁选尾渣入口、12还原剂入口、13钙系添加剂入口、14碳酸钠入口、15混合物料出口、2烧结装置、21混合物料入口、22烧结物料出口、3冷却装置、31烧结物料入口、32冷却物料出口、4磨细装置、41冷却物料入口、42磨细物料出口、5浸出装置、51磨细物料入口、52浸出液出口、53浸出渣出口、6磁选装置、61浸出渣入口、62磁选铁精粉出口、63磁选尾矿出口。
具体实施方式
应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。
参照图1，本发明提供一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的系统，包括：混料装置1，混料装置1具有磁选尾渣入口11、还原剂入口12、钙系添加剂入口13、碳酸钠入口14和混合物料出口15；烧结装置2，烧结装置2具有混合物料入口21和烧结物料出口22，混合物料入口21与混合物料出口15相连；冷却装置3，冷却装置3具有烧结物料入口31和冷却物料出口32，烧结物料入口31与烧结物料出口22相连；磨细装置4，磨细装置4具有冷却物料入口41和磨细物料出口42，冷却物料入口41与冷却物料出口32相连；以及浸出装置5，浸出装置5具有磨细物料入口51、浸出液出口52和浸出渣出口53，磨细物料入口51与磨细物料出口42相连。
在上述系统中，该系统进一步包括磁选装置6，磁选装置6具有浸出渣入口61、磁选铁精粉出口62和磁选尾矿出口63，浸出渣入口61与浸出渣出口53相连。
在上述系统中，烧结装置2为隧道窑、回转窑、竖炉和转底炉中的任意一种。
在上述系统，系统还包括烘干设备，烘干设备包括磁选尾渣烘干装置、还原剂烘干装置和钙系添加剂烘干装置；磁选尾渣烘干装置连通磁选尾渣入口11，还原剂烘干装置连通还原剂入口12，钙系添加剂烘干装置连通钙系添加剂入口13。
在上述系统中，混料装置1内还设置有混匀搅拌机构。
在上述系统中，冷却装置3包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔内。
在上述系统中，冷却介质回路在待冷却物容置腔内呈螺旋状设置。
在上述系统中，冷却装置3包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔的腔壁上。
参照图2，本发明提供一种利用图1的系统从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法，包括：将烘干的磁选尾渣、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按比例进行配料并混合均匀，得到混合物料；将混合物料进行烧结，得到烧结物料；将烧结物料进行冷却，得到冷却物料；将冷却物料磨成细粉，得到磨细物料；将磨细物料用碱液处理浸出，得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液。
在上述方法中，该方法进一步包括将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉。
在上述方法中，制备磁选尾渣的原料可以是铝土矿、高磷鲕状赤铁矿、赤泥、铜渣、镍渣和铅锌冶炼渣中的一种或多种。
在上述方法中，将磁选尾渣、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、还原剂8-16重量份、钙系添加剂40-64重量份和碳酸钠8-24重量份的比例配料混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2。
在上述方法中，磁选尾渣中全铁质量分数为25％-35％。
在上述方法中，还原剂为兰炭、焦炭和非炼焦煤中的一种或多种，粒度为1-3mm。
在上述方法中，钙系添加剂为生石灰、石灰石、碳酸钙和白云石中的一种或多种，粒度在0.074mm以下。
在上述方法中，烧结的温度为1000℃-1100℃，烧结的时间为100min-120min。
在上述方法中，将冷却物料磨成细粉至细粉粒度在0.074mm以下的占70％-80％。
在上述方法中，浸出渣进行磁选的磁场强度为1200Gs-1500Gs。
通过上述系统和方法，本发明最终氧化铝回收率可达91％-95％，磁选铁精粉铁品位为86％-90％，铁回收率为86％-90％，从而实现铁元素和铝元素的综合回收利用。
本发明按照上述的原料配比进行配料，可以在低于常规工艺处理含铁的温度下，同时实现铁的还原和铝的物相的调整。另外，本发明由于处理的原料为磁选尾渣，铁的进一步回收相对困难，因此首先采用碱浸处理烧结产物，使得烧结产物中的铁和其他矿物实现充分的单体解离，有利于提高磨矿磁选流程铁的回收率。
下面参照具体实施例，对本发明进行说明。
实施例1
参照图1-2，将全铁质量分数为25％的铅锌冶炼渣的磁选尾渣、粒度为1mm的还原剂兰炭(固定碳83％，灰分9％)、石灰石和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、兰炭8重量份、石灰石60重量份和碳酸钠8重量份的比例配料混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，得到混合物料，将混合物料在转底炉中在1000℃下烧结100min后，接着随炉冷却至室温后将所得物料磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占70％，然后用碱液进行浸出，即可以得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液，最后将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。
采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为92％，磁选精铁粉铁品位为88％，铁回收率为89％。
实施例2
参照图1-2，将全铁质量分数为32.61％的赤泥磁选尾渣、粒度为2mm的还原剂兰炭(固定碳83％，灰分9％)、石灰石和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、兰炭8重量份、石灰石54.4重量份和碳酸钠12重量份的比例配料混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，得到混合物料，将混合物料在转底炉中在1000℃下烧结100min后，接着随炉冷却至室温后将所得物料磨成细粉至至粒径在0.074mm以下的占70％，然后用碱液进行浸出，即可以得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液，最后将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。
采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为91％，磁选精铁粉铁品位为86％，铁回收率为90％。
实施例3
参照图1-2，将全铁质量分数为30.28％的红土镍矿磁选尾渣、粒度为2mm的还原剂焦炭(固定碳77％，灰分9％)、生石灰和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、焦炭12重量份、石灰石57.6重量份和碳酸钠16.8重量份的比例配料混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，得到混合物料，将混合物料在转底炉中在1050℃下烧结110min后，接着随炉冷却至室温后将所得物料磨成细粉至粒径在0.074mm以下的占75％，然后用碱液进行浸出，即可以得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液，最后将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。
采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为93％，磁选精铁粉铁品位为88％，铁回收率为88％。
实施例4
参照图1-2，将全铁质量分数为29.57％的铜渣磁选尾渣、粒度为2mm的还原剂兰炭(固定碳83％，灰分9％)、生石灰和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、兰炭16重量份、石灰石64重量份和碳酸钠24重量份的比例配料混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，得到混合物料，将混合物料在转底炉中在1100℃下烧结120min后，接着随炉冷却至室温后将所得物料磨成细粉至粒径在0.074mm以下的占80％，然后用碱液进行浸出，即可以得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液，最后将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。
采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为95％，磁选精铁粉铁品位为90％，铁回收率为86％。
实施例5
参照图1-2，将全铁质量分数为35％的铝土矿磁选尾渣、粒度为3mm的还原剂非炼焦煤(固定碳70％，灰分9％)、碳酸钙和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、非炼焦煤15重量份、碳酸钙58重量份和碳酸钠20重量份的比例配料混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，得到混合物料，将混合物料在竖炉中在1000℃下烧结110min后，接着随炉冷却至室温后将所得物料磨成细粉至至粒径在0.074mm以下的占75％，然后用碱液进行浸出，即可以得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液，最后将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。
采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为93％，磁选精铁粉铁品位为88％，铁回收率为87％。
实施例6
参照图1-2，将全铁质量分数为28％的高磷鲕状赤铁矿磁选尾渣、粒度为3mm的还原剂非炼焦煤(固定碳70％，灰分9％)、白云石和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、非炼焦煤15重量份、白云石40重量份和碳酸钠20重量份的比例配料混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，得到混合物料，将混合物料在竖炉中在1000℃下烧结110min后，接着随炉冷却至室温后将所得物料磨成细粉至至粒径在0.074mm以下的占78％，然后用碱液进行浸出，即可以得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液，最后将浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。
采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为93.5％，磁选精铁粉铁品位为89％，铁回收率为88％。
表1不同示例方法得到的检测结果
序号 氧化铝回收率(％) 磁选铁精粉铁品位(％) 铁回收率(％)
实施例1 92 88 89
实施例2 91 86 90
实施例3 93 88 88
实施例4 95 90 86
实施例5 93 88 87
实施例6 93.5 89 88
从表1可以看出，本发明最终氧化铝回收率可达91％-95％，磁选铁精粉铁品位为86％-90％，铁回收率为86％-90％，从而实现铁元素和铝元素的综合回收利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的系统，其特征在于，包含：
混料装置，所述混料装置具有磁选尾渣入口、还原剂入口、钙系添加剂入口、碳酸钠入口和混合物料出口；
烧结装置，所述烧结装置具有混合物料入口和烧结物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
冷却装置，所述冷却装置具有烧结物料入口和冷却物料出口，所述烧结物料入口与所述烧结物料出口相连；
磨细装置，所述磨细装置具有冷却物料入口和磨细物料出口，所述冷却物料入口与所述冷却物料出口相连；以及
浸出装置，所述浸出装置具有磨细物料入口、浸出液出口和浸出渣出口，所述磨细物料入口与所述磨细物料出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包含磁选装置，所述磁选装置具有浸出渣入口、磁选铁精粉出口和磁选尾矿出口，所述浸出渣入口与所述浸出渣出口相连。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述烧结装置为隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉。
4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的系统从磁选尾渣中提取铁和氧化铝的方法，其特征在于，包含：
将烘干的磁选尾渣、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按比例进行配料并混合均匀，得到混合物料；
将所述混合物料进行烧结，得到烧结物料；
将所述烧结物料进行冷却，得到冷却物料；
将所述冷却物料磨成细粉，得到磨细物料；
将所述磨细物料用碱液处理浸出，得到浸出渣和含有氧化铝的浸出液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包含将所述浸出渣进行磁选回收得到磁选铁精粉。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将磁选尾渣、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按照磁选尾渣80重量份、还原剂8-16重量份、钙系添加剂40-64重量份和碳酸钠8-24重量份的比例配料混合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合物料中，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1；且n(CaO)/n(SiO2)＝2。
8.根据权利要求6或7述的方法，其特征在于，所述还原剂为兰炭、焦炭和非炼焦煤中的一种或多种，粒度在1mm-3mm。
9.根据权利要求6或7述的方法，其特征在于，所述钙系添加剂为生石灰、石灰石、碳酸钙和白云石中的一种或多种，粒度在0.074mm以下。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述冷却物料磨成细粉，所述细粉的粒度在0.074mm以下的占70％-80％。
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