CN107254583A - 一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法 - Google Patents

一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，属于资源综合利用技术领域。该方法以赤泥为原料，煤粉为还原剂，钛磁铁矿为添加剂，淀粉和膨润土为粘结剂进行压球，采用直接还原焙烧—磁选工艺回收铁，回收铁后的尾矿添加调理剂调节成分，然后添加水泥后生产不同种类的建筑材料。该方法的优点是能使赤泥得到完全利用，把赤泥与钛磁铁矿混合后进行还原焙烧，钛磁铁矿能促进还原过程的进行，同时使用成本低的煤为还原剂，磁选得到的尾矿经调理，能够生产建筑材料。最终得到铁品位在92％以上的直接还原铁块，铁的回收率一般都大于85％，其他成分满足直接炼钢的要求。

Description

一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法
技术领域
本发明涉及资源综合利用技术领域，特别是指一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法。
背景技术
赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，因含有大量氧化铁而呈红色，故被称为赤泥，赤泥的产出量，因矿石品位、生产方法、技术水平而异。大多数生产厂每生产1t氧化铝同时产出0.8～1.5t赤泥，目前赤泥主要是采取不同方式堆存，累积堆存的赤泥超过3.5亿吨，不仅占用了大量土地，也对环境造成了严重污染，对堆存赤泥的管理也需要花费大量的人力物力，赤泥中含有很多有用金属元素，这也造成了资源的浪费。如何能使赤泥得到有效的综合利用已成为世界性难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，该方法以主要以含有铁的赤泥为原料，以煤粉为还原剂，通过赤泥与含钛的海滨钛磁铁矿混合进行直接还原焙烧，焙烧产物进行磁选分离，得到以金属铁为主的直接还原粉末铁，同时得到磁选尾矿。粉末铁经压块后作为炼钢原料使用，磁选尾矿添加调理剂，调整期成分后制成建筑型材，从而实现赤泥的完全利用。
该方法具体步骤如下：
(1)将赤泥、煤粉、添加剂和粘结剂按比例混合均匀得到混合物料，再添加一定量的水后混匀，其中，煤粉添加量为赤泥质量的25％～35％，添加剂添加量为赤泥质量的8％～10％，粘结剂添加量为赤泥质量的5％-8％，水的添加量为混合物料总质量的7％～10％；
(2)将步骤(1)中混匀的物料在高压辊式压球机上压成球团；
(3)将步骤(2)中所得球团在烘干机上烘干；
(4)将步骤(3)中烘干后的球团置于回转窑中进行直接还原焙烧，焙烧产物经水淬冷却；
(5)将步骤(4)中冷却后的焙烧产物进行两段磨矿，两段磁选，得到还原铁和磁选尾矿；
(6)将步骤(5)中所得还原铁粉末经过滤脱水后，添加0.5％～1％质量的石墨为脱模剂，混匀后在高压压块机上压制成块，压块压力为100～120MPa；
(7)将步骤(5)中所得磁选尾矿经压滤机脱水后烘干，压滤机压力为10MPa，烘干温度为150～180℃，烘干后的尾矿添加质量分数为5％～10％的硅酸钙作为调理剂，再添加质量分数14％～18％的水泥，然后成型，制成建筑型材。
其中，步骤(1)中赤泥水份小于12％。
步骤(1)中添加剂为海滨钛磁铁矿，粘结剂为改性淀粉和膨润土构成的复合粘结剂。
步骤(2)中压制球团的压球压力为10～12MPa，球团的尺寸为长5cm、宽4cm、厚3cm的扁球状。
步骤(3)中烘干温度为200～250℃，时间为60～70min。
步骤(4)中直接还原焙烧所用燃料为天然气，焙烧温度为1280～1300℃，焙烧时间为4.5～5小时；水淬冷却中水的温度保持在80℃以下。
步骤(5)中一段磨矿矿浆质量浓度为75％～80％，磨矿产品粒度为-0.045mm占45％～55％，一段磨矿后进行一次磁选，一次磁选磁场强度为1.6～1.8T，得到一次磁选的粗精矿，粗精矿进行二次磨矿，二次磨矿矿浆质量浓度为70％～74％，二次磨矿产品粒度为-0.045mm占85％～87％，二次磨矿后进行二次磁选，二次磁选磁场强度为1.0～1.2T。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)可以完全利用赤泥，不产生任何二次固体废物；(2)用回转窑作为还原焙烧的设备，处理能力大，运行管理方便；(3)以天然气为燃料，结合还原过程控制技术，不产生大气污染；(4)还原铁产品铁品位高，回收率高；(5)生产的建筑材料种类多，可以根据需要生产各种形状和用途的建筑型材；(6)与海滨钛磁铁矿混合焙烧，既对赤泥中的铁氧化物还原具有催化作用，可以促进铁的还原，也有利于磁选后尾矿的综合利用。
附图说明
图1为本发明的基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法。
实施例1
所用赤泥化学成分如表1所示。
表1 所用赤泥主要化学成分
成分 Fe Ai2O3 SiO2 Na2O CaO MgO Cr 烧失
含量 33.20 18.20 12.20 8.19 15.70 0.69 0.29 12.50
首先进行配料，以配料质量比为：赤泥：煤粉：海滨钛磁铁矿：改性淀粉：膨润土：水＝100：25：8.5：2.5：4.5：7.5。其中海滨钛磁铁矿的铁品位54.21％，TiO2含量9.5％，煤粉为固定碳质量分数57.5％，挥发分26.5％，灰分为15.2％的烟煤。所有物料混合均匀后在压球机上在压力11.5MPa下压制成球，球在230℃烘干60分钟。
烘干后的球在1290℃条件下焙烧4.5小时，焙烧球用水强制冷却。冷却后进行一段磨矿，磨矿细度为-0.045mm质量分数45％，进行一次磁选，磁场强度为1.6T，磁选得到的磁性产品再进行第二次磨矿，细度为-0.045mm占86％，进行第二次磁选，磁场强磁为1.1T，得到的磁性产品烘干后得到粉末铁，其中全铁品位91.25％，铁回收率85.23％。粉末铁添加0.8％的粉状石墨，混匀后在压块机上在110MPa下压制成块，即得到还原铁。
非磁性产品为尾矿，经浓缩后在压滤机上脱水，压滤机压力为10MPa，压滤得到的滤饼在150℃烘干。烘干后添加尾矿质量分数为8％的硅酸钙、质量分数15％的水泥，混合混匀后在制砖机上压制成型，经低压蒸汽养护2小时即可得到孔隙率大于25％的多孔盲孔砖。
实施例2
所用赤泥化学成分如表2所示。
表2 所用赤泥主要化学成分
成分 Fe Ai2O3 SiO2 Na2O CaO MgO Cr S 烧失
含量(％) 46.91 7.90 5.01 1.82 0.35 0.09 0.29 0.095 15.80
首先进行配料，以配料质量比为：赤泥：煤粉：海滨钛磁铁矿：改性淀粉：膨润土：水＝100：30：9.5：2.5：3.5：8.5。其中海滨钛磁铁矿的铁品位55.45％，TiO2含量8.7％，煤粉为固定碳质量分数57.5％，挥发分12.3％，灰分为21.2％的烟煤。所有物料混合均匀后在压球机上在压力11.5MPa下压制成球，球在230℃烘干60分钟。
烘干后的球在1285℃条件下焙烧5小时，焙烧球用水强制冷却。冷却后进行一段磨矿，磨矿细度为-0.045mm质量分数48％，进行一次磁选，磁场强度为1.6T，磁选得到的磁性产品再进行第二次磨矿，细度为-0.045mm占85％，进行第二次磁选，磁场强磁为1.1T，得到的磁性产品烘干后得到粉末铁，其中全铁品位91.42％，铁回收率87.23％。粉末铁添加0.7％的粉状石墨，混匀后在压块机上在110MPa下压制成块，即得到还原铁。
非磁性产品为尾矿，经浓缩后在压滤机上脱水，压滤机压力为10MPa，压滤得到的滤饼在150℃烘干。烘干后添加尾矿质量分数为8.5％的硅酸钙、质量分数18％的水泥，混合混匀后在制砖机上压制成型，经低压蒸汽养护2小时即可得到孔隙率大于25％的多孔盲孔砖。
实施例3
所用赤泥化学成分如表3所示。
表3 所用赤泥主要化学成分
成分 Fe Ai2O3 SiO2 Na2O CaO MgO Cr S 烧失
含量(％) 35.28 12.54 11.15 5.60 7.56 1.56 0.29 0.095 10.80
首先进行配料，以配料质量比为：赤泥：煤粉：海滨钛磁铁矿：改性淀粉：膨润土：水＝100：27：10.0：2.5：3.5：9。其中海滨钛磁铁矿的铁品位54.87％，TiO2含量9.0％，煤粉为固定碳质量分数55.7％，挥发分18.3％，灰分为24.8％的烟煤。所有物料混合均匀后在压球机上在压力11.5MPa下压制成球，球在230℃烘干60分钟。
烘干后的球在1300℃条件下焙烧4.8小时，焙烧球用水强制冷却。冷却后进行一段磨矿，磨矿细度为-0.045mm质量分数55％，进行一次磁选，磁场强度为1.8T，磁选得到的磁性产品再进行第二次磨矿，细度为-0.045mm占86％，进行第二次磁选，磁场强磁为1.2T，得到的磁性产品烘干后得到粉末铁，其中全铁品位91.85％，铁回收率86.57％。粉末铁添加1.0％的粉状石墨，混匀后在压块机上在120MPa下压制成块，即得到还原铁。
非磁性产品为尾矿，经浓缩后在压滤机上脱水，压滤机压力为10MPa，压滤得到的滤饼在180℃烘干。烘干后添加尾矿质量分数为10％的硅酸钙、质量分数14％的水泥，混合混匀后在制砖机上压制成型，经低压蒸汽养护2小时即可得到孔隙率大于26％的多孔盲孔砖。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将赤泥、煤粉、添加剂和粘结剂按比例混合均匀得到混合物料，再添加一定量的水后混匀；其中，煤粉添加量为赤泥质量的25％-35％，添加剂添加量为赤泥质量的8％-10％，粘结剂添加量为赤泥质量的5％-8％，水的添加量为混合物料总质量的7％-10％；
(2)将步骤(1)中混匀的物料在高压辊式压球机上压成球团；
(3)将步骤(2)中所得球团在烘干机上烘干；
(4)将步骤(3)中烘干后的球团置于回转窑中进行直接还原焙烧，焙烧产物经水淬冷却；
(5)将步骤(4)中冷却后的焙烧产物进行两段磨矿，两段磁选，得到还原铁和磁选尾矿；
(6)将步骤(5)中所得还原铁粉末经过滤脱水后，添加0.5％～1％质量的石墨为脱模剂，混匀后在高压压块机上压制成块，压块压力为100～120MPa；
(7)将步骤(5)中所得磁选尾矿经压滤机脱水后烘干，压滤机压力为10MPa，烘干温度为150～180℃，烘干后的尾矿添加质量分数为5％～10％的硅酸钙作为调理剂，再添加质量分数14％～18％的水泥，然后成型，制成建筑型材。
2.根据权利要求1所述的基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤(1)中赤泥水份小于12％。
3.根据权利要求1所述的基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤(1)中添加剂为海滨钛磁铁矿，粘结剂为改性淀粉和膨润土构成的复合粘结剂。
4.根据权利要求1所述的基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤(2)中压制球团的压球压力为10～12MPa，球团的尺寸为长5cm、宽4cm、厚3cm的扁球状。
5.根据权利要求1所述的基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤(3)中烘干温度为200～250℃，时间为60～70min。
6.根据权利要求1所述的基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤(4)中直接还原焙烧所用燃料为天然气，焙烧温度为1280～1300℃，焙烧时间为4.5～5小时；水淬冷却中水的温度保持在80℃以下。
7.根据权利要求1所述的基于回转窑直接还原焙烧—磁选的赤泥综合利用方法，其特征在于：所述步骤(5)中一段磨矿矿浆质量浓度为75％～80％，磨矿产品粒度为-0.045mm占45％～55％，一段磨矿后进行一次磁选，一次磁选磁场强度为1.6～1.8T，得到一次磁选的粗精矿，粗精矿进行二次磨矿，二次磨矿矿浆质量浓度为70％～74％，二次磨矿产品粒度为-0.045mm占85％～87％，二次磨矿后进行二次磁选，二次磁选磁场强度为1.0～1.2T。
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