CN107083487A - 一种从热态冶金渣中提取氧化铝的方法和系统 - Google Patents

一种从热态冶金渣中提取氧化铝的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种从热态冶金渣中提取氧化铝的方法和系统，该方法包含：将热态冶金渣、钙系添加剂和碳酸钠按比例混合并且保温，得到混合物料；将混合物料进行冷却，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，得到含有氧化铝的浸出液。与方法相对应的，该系统包含了保温装置、喷吹装置、冷却装置、磨细装置和浸出装置。通过本发明的方法和系统，本发明可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗，并且可以直接将粉料进行使用，进而节省了原料成型成本，从而显著降低生产成本。

Description

一种从热态冶金渣中提取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热态冶金渣中提取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，进而熔分生产铁水的工艺。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热态熔分渣没有进行充分利用，成为了一种二次固废。
这种热态冶金渣的温度在1500℃左右，自身携带大量的物理热，然而在冷却过程中这些热量并没有得到有效利用，造成了能源的白白浪费。假定这些大量余热得到利用，则折算回去相当于省去相当可观的化学燃料和还原剂，即可达到了节能降耗的目的，也能降低生产成本。
因此，期望的是，提出一种新的方法或系统处理热态冶金渣，回收铝元素，实现资源的综合利用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种从热态冶金渣中提取氧化铝的方法和系统。
根据本发明的一方面，提供一种从热态冶金渣中提取氧化铝的系统，包含：
保温装置，保温装置设置有热态冶金渣入口、钙系添加剂和碳酸钠入口以及混合物料出口；
喷吹装置，喷吹装置设置在钙系添加剂和碳酸钠入口处，且喷吹装置的喷吹嘴正对钙系添加剂和碳酸钠入口，喷吹装置将钙系添加剂和碳酸钠以喷吹的方式加入到保温装置中；
冷却装置，冷却装置设置有混合物料入口和冷却物料出口，混合物料入口与所述混合物料出口连通；
磨细装置，磨细装置设置有冷却物料入口和磨细物料出口，冷却物料入口与所述冷却物料出口连通；以及
浸出装置，浸出装置设置有磨细物料入口、浸出液出口和浸出渣出口，磨细物料入口与磨细物料出口连通。
根据本发明的一个实施例，保温装置内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，提供一种采用上述系统从热态冶金渣中提取氧化铝的方法，该方法总体上是：首先将热态冶金渣和添加剂(钙系添加剂和碳酸钠)按一定比例混合，并保温60min-90min得到混合物料，然后将混合物料进行冷却，待混合物料冷却至室温后，磨细用碱液溶出，即可将氧化铝溶出，从而实现铝元素的回收利用。
具体地，一种从热态冶金渣中提取氧化铝的方法，包含：
将热态冶金渣、钙系添加剂和碳酸钠按比例混合并保温，得到混合物料；
将混合物料进行冷却，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，得到含有氧化铝的浸出液。
根据本发明的一个实施例，热态冶金渣的热态温度为1300℃-1500℃。
根据本发明的一个实施例，将热态冶金渣、钙系添加剂和碳酸钠按照热态冶金渣70重量份、钙系添加剂35-49重量份和碳酸钠17.5-35重量份的比例混合。
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，热态冶金渣中全铁质量分数为1％-3％。
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，保温的时间为60min-90min。
根据本发明的一个实施例，磨细物料的粒度在0.074mm以下的占70％-90％。
根据本发明的一个实施例，碱液成分为NaOH或KOH。
根据本发明的一个实施例，NaOH或KOH的浓度为30-50g/L。
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)本发明提出的方法和系统通过将热态冶金渣的热量用于热态冶金渣与钙系添加剂和碳酸钠的反应，可以实现能源的充分利用，从而显著降低生产能耗。
2)本发明可以直接将粉料进行使用，进而节省了原料成型成本，从而显著降低生产成本。
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示出了根据本发明的从热态冶金渣中提取氧化铝的系统的示意图；
图2示出了利用图1的系统从热态冶金渣中提取氧化铝的方法的流程示意图。
附图标记说明
1保温装置、11热态冶金入口、12钙系添加剂和碳酸钠入口、13混合物料出口、2喷吹装置、3冷却装置、31混合物料入口、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。
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，本发明提供一种从热态冶金渣中提取氧化铝的系统，包含：保温装置1，保温1装置设置有热态冶金渣入口11、钙系添加剂和碳酸钠入口12、以及混合物料出口13；喷吹装置2，喷吹装置2与钙系添加剂和碳酸钠入口12连通，喷吹装置2将钙系添加剂和碳酸钠以喷吹的方式加入到保温装置1中；冷却装置3，冷却装置3设置有混合物料入口31和冷却物料出口32，混合物料入口31与混合物料出口13连通；磨细装置4，磨细装置4设置有冷却物料入口41和磨细物料出口42，冷却物料入口41与冷却物料出口32连通；以及浸出装置5，浸出装置5设置有磨细物料入口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连通。
在上述系统，保温装置1内设置有混匀搅拌机构，保温装置1将各种原料混合均匀并且进行保温。
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，本发明提供一种从热态冶金渣中提取氧化铝的方法，包含：将高温热态冶金渣、钙系添加剂和碳酸钠按比例混合并保温，得到混合物料；将混合物料进行冷却，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，得到含有氧化铝的浸出液。
在上述方法中，高温热态冶金渣的热态温度为1300℃-1500℃。
在上述方法中，将热态冶金渣、钙系添加剂和碳酸钠按照热态冶金渣70重量份、钙系添加剂35-49重量份和碳酸钠17.5-35重量份的比例混合。
在上述方法中，混合物料中，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1；且n(CaO)/n(SiO2)＝2。
在上述方法中，热态冶金渣中全铁质量分数为1％-3％。
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，保温的时间为60min-90min。
在上述方法中，磨细物料的粒度在0.074mm以下的占70％-90％。
在上述方法中，碱液成分为NaOH和/或KOH。
在上述方法中，NaOH和/或KOH的浓度为30-50g/L。
通过上述系统和方法，本发明最终氧化铝回收率可达85％-90％，从而实现铝元素的综合回收利用。
本发明的原料配比可以将混合物料的成分调整至有利于氧化铝溶出的范围，从而实现铝元素的回收。本发明温度范围的热态冶金渣含有的热量较高，渣呈液态，可以使钙系添加剂和碳酸钠以及热态冶金渣充分混合均匀，使混合物料的成分调整至合适范围。若温度低于此温度范围，则渣呈半熔融态或固态，钙系添加剂和碳酸钠不能与渣充分混合。
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1％和热态温度为1300℃的铅锌冶炼渣热态熔分渣、石灰石和碳酸钠按照热态熔分渣70重量份、石灰石35重量份和碳酸钠20重量份的比例混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，并且保温60min，得到混合物料，然后将混合物料冷却至室温，接着将冷却后的物料磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占70％，然后用浓度为30g/L的NaOH碱液进行浸出，即可以得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铝元素的回收利用。
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86.7％。
实施例2
参照图1-2，将全铁质量分数为1.57％和热态温度为1400℃的赤泥热态熔分渣、石灰石和碳酸钠按照热态熔分渣70重量份、石灰石38.5重量份和碳酸钠19.6重量份的比例混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，并且保温75min，得到混合物料，然后将混合物料冷却至室温，接着将冷却后的物料磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占70％，然后用浓度为40g/L的NaOH碱液进行浸出，即可以得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铝元素的回收利用。
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85％。
实施例3
参照图1-2，将全铁质量分数为1.83％和热态温度为1450℃的红土镍矿热态熔分渣、生石灰和碳酸钠按照热态熔分渣70重量份、生石灰43.4重量份和碳酸钠21.7重量份的比例混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，并且保温70min，得到混合物料，然后将混合物料冷却至室温，接着将冷却后的物料磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占78％，然后用浓度为40g/L的KOH碱液进行浸出，即可以得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铝元素的回收利用。
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87％。
实施例4
参照图1-2，将全铁质量分数为2.60％和热态温度为1420℃的铜渣热态熔分渣、白云石和碳酸钠按照热态熔分渣70重量份、生石灰49重量份和碳酸钠42重量份的比例混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，并且保温63min，得到混合物料，然后将混合物料冷却至室温，接着将冷却后的物料磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占90％，然后用浓度为40g/L的KOH碱液进行浸出，即可以得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铝元素的回收利用。
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90％。
实施例5
参照图1-2，将全铁质量分数为3％和热态温度为1500℃的红土镍矿热态熔分渣、碳酸钙和碳酸钠按照热态熔分渣70重量份、碳酸钙49重量份和碳酸钠17.5重量份的比例混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，并且保温90min，得到混合物料，然后将混合物料冷却至室温，接着将冷却后的物料磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占80％，然后用浓度为35g/L的NaOH碱液进行浸出，即可以得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铝元素的回收利用。
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88.6％。
实施例6
参照图1-2，将全铁质量分数为3％和热态温度为1500℃的铜渣热态熔分渣、白云石和碳酸钠按照热态熔分渣70重量份、白云石40重量份和碳酸钠35重量份的比例混合，使n(Na2O)/n(Al2O3)＝1和n(CaO)/n(SiO2)＝2，并且保温80min，得到混合物料，然后将混合物料冷却至室温，接着将冷却后的物料磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占88％，然后用浓度为50g/L的KOH碱液进行浸出，即可以得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铝元素的回收利用。
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89.2％。
表1不同示例方法得到的检测结果
序号 氧化铝回收率(％)
实施例1 86.7
实施例2 85
实施例3 87
实施例4 90
实施例5 88.6
实施例6 89.2
从表1可以看出，本发明最终氧化铝回收率可达85％-90％，从而实现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)

1.一种从热态冶金渣中提取氧化铝的系统，其特征在于，包含：
保温装置，所述保温装置设置有热态冶金渣入口、钙系添加剂和碳酸钠入口、以及混合物料出口；
喷吹装置，所述喷吹装置设置在所述钙系添加剂和碳酸钠入口处，且所述喷吹装置的喷吹嘴正对所述钙系添加剂和碳酸钠入口，所述喷吹装置将钙系添加剂和碳酸钠以喷吹的方式加入到所述保温装置中；
冷却装置，所述冷却装置设置有混合物料入口和冷却物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口连通；
磨细装置，所述磨细装置设置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连通；以及
浸出装置，所述浸出装置设置有磨细物料入口、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连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保温装置内设置有混匀搅拌机构。
3.一种利用权利要求1或2所述的系统从热态冶金渣中提取氧化铝的方法，其特征在于，包含：
将热态冶金渣、钙系添加剂和碳酸钠按比例混合并且保温，得到混合物料；
将所述混合物料进行冷却，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，得到含有氧化铝的浸出液。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热态冶金渣的热态温度为1300℃-1500℃。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将热态冶金渣、钙系添加剂和碳酸钠按照热态冶金渣70重量份、钙系添加剂35-49重量份和碳酸钠17.5-35重量份的比例混合。
6.根据权利要求5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。
7.根据权利要求5或6所述的方法，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。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，保温的时间为60min-90min。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述磨细物料的粒度在0.074mm以下的占70％-90％。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碱液成分为NaOH和/或KOH。
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