CN110484734A - 一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高铁赤泥强磁预选‑深度还原熔炼的方法。本发明首先采用一段湿式强磁选对赤泥进行预选，预选精矿铁品位TFe≥40％，预选精矿配入一定量的煤和石灰，混合后加入回转窑中，在1050～1300℃下进行还原焙烧，将部分铁氧化物还原为金属铁；从回转窑出来的高温炉料直接加入深度还原炉，在1300～1500℃下铁矿物全部还原为金属铁，同时炉料熔化并完全渣铁分离。本发明能够高铁赤泥的铁铝得到有效回收，最终铁回收率>95％,氧化铝浸出率>87％。

Description

一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法
技术领域
本发明涉及矿物加工及冶金技术领域，具体涉及一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中排出的工业固体废弃物，赤泥中含有一定量的铁和铝，且由于产量巨大，含有的有价元素总量也十分可观。目前我国每年赤泥排放量超过7000万吨，累计堆存的赤泥已经超过3.52亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。许多学者对赤泥的利用和减量做了大量研究，赤泥颗粒非常细，比表面积很大，作为吸附剂使用效果较好，但工业用量太少。如今能够大批量利用赤泥的方法一般是将赤泥作为结构材料，但由于赤泥碱性较强且难以脱碱，作为结构材料在建材领域利用时，容易出现泛霜现象。因此，研发创新性工艺和技术以实现赤泥的综合开发利用意义重大。
发明内容
本发明为了解决上述问题而提供一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，首先通过一段湿式强磁选对赤泥进行预选，再进行深度还原，目的是使铁铝有效得到回收，最终铁回收率>95％,氧化铝浸出率>87％。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
(1)首先采用一段湿式强磁选对高铁赤泥进行预选，预选磁场强度为636.62kA/m～795.77kA/m，得到的预选精矿铁品位TFe≥40％，SiO2质量分数≤5％；
(2)预选精矿配入一定比例煤粉和石灰，得到混合物料后加入回转窑进行还原焙烧，将预选精矿的部分铁氧化物还原为金属铁，控制焙烧时间使预选精矿经还原焙烧后铁的金属化率≥50％，得到高温炉料；
(3)将高温炉料加入深度还原炉，进行升温熔化与再还原，使炉料中的铁氧化物全部还原成金属铁，并实现渣铁分离，其中铁回收率>95％，还原产生的生铁铁水从深度还原炉铁水出口排出，产生的铝酸钙炉渣从排渣口排出；
(4)铝酸钙炉渣排出后进行冷却，炉渣在冷却中自粉为疏松的粉末，即为高活性自粉铝渣，采用碳酸钠溶液浸出，浸出后得到铝酸钠溶液；
(5)浸出得到的铝酸钠溶液通入含CO2的回转窑尾气，进行搅拌使铝酸钠分解为Al(OH)3析出，实现铝回收。
其中，所述的石灰的加入量使混合物料中n(CaO)/n(Al2O3)≥1.73。
所述的煤粉加入量为配碳比为0.8～1.0。
所述的步骤(2)中的还原焙烧温度为1050～1300℃。
所述的步骤(3)中的升温熔化与再还原温度为1300～1500℃，时间为35～70min。
所述的深度还原炉产生的铁水铁质量分数≥93％。
所述的铝酸钙炉渣的主要相成分为12CaO·7Al2O3(C12A7)和2CaO·SiO2(C2S)。
所述的铝酸钙炉渣排出后进行冷却的冷却速度控制在4～6℃/min，降到1200℃后在冷却罐中自然冷却。
所述的碳酸钠溶液浓度100～120g/L，浸出温度70～90℃，浸出时间90～110min，液体质量/固体质量为6：1～10：1，氧化铝浸出率>87％。
所述的含CO2的回转窑尾气流量8～12L/h，碳分温度50～60℃，搅拌速率210～270r/min。
有益效果：
本发明提供了一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，首先采用一段湿式强磁选对赤泥进行预选，预选精矿铁品位TFe≥40％，预选精矿配入一定量的煤粉和石灰，混合后加入回转窑中，在1050～1300℃下进行还原焙烧，将部分铁氧化物还原为金属铁；从回转窑出来的高温炉料直接加入深度还原炉，在1300～1500℃下铁矿物全部还原为金属铁，同时炉料熔化并完全渣铁分离。
本发明通过一段强磁选首先抛出部分脉石矿物可提高给料的品位，使后续作业的处理量降低，也使后续作业的产品指标更好。然后将高铁赤泥配入石灰石和煤混合后加入回转窑预还原，从回转窑出来的物料进入电炉高温熔炼，铁被完全还原为金属铁并渣铁分离。采用两段还原可以避免焦炭的使用，同时相对于高炉冶炼节约能源，节约了成本。
本发明通过控制石灰石的用量，保证了铝酸钙炉渣的主要相成分为12CaO·7Al2O3(C12A7)和2CaO·SiO2(C2S)，由于炉渣中的C2S在冷却过程中因晶型转变而自粉为疏松的粉末，用碳酸钠溶液浸出后得到铝酸钠溶液。铝酸钠溶液再通入回转窑的尾气(含CO2)，使铝酸钠分解为Al(OH)3析出。本发明工艺能使铁铝有效得到回收，铁回收率>95％,氧化铝浸出率>87％。
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是本发明高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例中高铁赤泥全铁品位TFe≥30％，氧化铝质量分数≥15％，二氧化硅质量分数≤10％。
本发明实施例中湿式强磁预选后精矿全铁品位TFe≥40％，二氧化硅质量分数≤5％。
预选精矿经回转窑还原焙烧后铁的金属化率≥50％。
本发明实施例中得到的铁水按质量百分比含Fe 93～95％，C 2.8～3.8％，P≤0.04％，S≤0.02％，Si≤0.5％。
实施例1
本实施例采用的某高铁赤泥按重量百分比含TFe 31.84％，Al2O3 16.28％，SiO29.06％，对其进行强磁预选-深度还原熔炼如图1所示，按照以下步骤进行：
(1)首先采用一段湿式强磁选对高铁赤泥进行预选，预选磁场强度为636.62kA/m；预选精矿铁品位为43.58％，SiO2质量分数为4.88％；
(2)预选精矿配入一定比例煤粉和石灰混合后加入回转窑中，石灰添加量为n(CaO)/n(Al2O3)＝1.80，煤粉加入量为配碳比为0.8，在1050℃下进行还原焙烧，将部分铁氧化物还原为金属铁，预选精矿经还原焙烧后铁的金属化率为56.57％；
(3)从回转窑出来的高温炉料直接进入深度还原炉，在1500℃下铁矿物全部还原成金属铁，同时炉料熔化并渣铁分离，产生的生铁铁水从还原炉铁水出口排出，产生的高活性自粉铝渣从排渣口排出；铁水按质量百分比含Fe 93.97％，C 2.53％，P 0.02％，S0.01％，Si 0.42％；
(4)铝酸钙炉渣采用自然冷却，炉渣在冷却中自粉为疏松的粉末，即高活性自粉铝渣，采用碳酸钠溶液浸出，浸出后得到铝酸钠溶液，其中碳酸钠溶液浓度100g/L，浸出温度90℃，浸出时间110分钟，溶液质量/固体质量6：1；氧化铝浸出率为87.88％；
(5)浸出得到的铝酸钠溶液通入含CO2的回转窑尾气，搅拌使铝酸钠分解为高纯度Al(OH)3析出，实现铝高效回收；其中尾气流量10L/h，碳分温度55℃，搅拌速率210r/min。
实施例2
本实施例采用某高铁赤泥按重量百分比含TFe 32.59％，Al2O3 17.05％，SiO28.26％，强磁预选-深度还原熔炼方法同实施例1，不同点在于：
(1)湿式预选磁场强度为716.19kA/m；预选精矿铁品位为45.64％，SiO2质量分数为4.07％；
(2)回转窑还原焙烧温度为1100℃，石灰添加量为n(CaO)/n(Al2O3)＝1.78；煤粉加入量为配碳比为0.9；预选精矿经还原焙烧后铁的金属化率为55.05％；
(3)深度还原炉的还原温度为1450℃；铁水按质量百分比含Fe 93.03％，C3.68％，P 0.03％，S 0.02％，Si 0.43％；
(4)浸出采用的碳酸钠溶液浓度为105g/L，浸出温度85℃，浸出时间95分钟，溶液质量/固体质量7：1；氧化铝浸出率为88％；
(5)回转窑尾气流量为12L/h，碳分温度为50℃，搅拌速率为220r/min。
实施例3
本实施例采用某高铁赤泥按重量百分比含TFe 33.89％，Al2O3 18.77％，SiO26.95％，方法同实施例1，不同点在于：
(1)湿式预选磁场强度为795.77kA/m；预选精矿铁品位为47.56％，SiO2质量分数为3.66％；
(2)回转窑还原焙烧温度为1200℃，石灰添加量为n(CaO)/n(Al2O3)＝1.75；煤粉加入量为配碳比为1.0；预选精矿经还原焙烧后铁的金属化率为57.21％；
(3)深度还原炉的还原温度为1400℃；铁水按质量百分比含Fe 93.87％，C3.55％，P 0.02％，S 0.01％，Si 0.39％；
(4)浸出采用的碳酸钠溶液浓度为120g/L，浸出温度70℃，浸出时间90分钟，溶液质量/固体质量8：1；氧化铝浸出率为89％；
(5)回转窑尾气流量为11L/h，碳分温度为60℃，搅拌速率为240r/min。
实施例4
采用某高铁赤泥按重量百分比含TFe 35.43％，Al2O3 17.87％，SiO2 6.57％，方法同实施例1，不同点在于：
(1)湿式预选磁场强度为676.40kA/m；预选精矿铁品位为46.58％，SiO2质量分数为4.08％。
(2)回转窑还原焙烧温度为1250℃，石灰添加量为n(CaO)/n(Al2O3)＝1.77；煤粉加入量为配碳比为0.85；预选精矿经还原焙烧后铁的金属化率为55.64％；
(3)深度还原炉的还原温度为1350℃；铁水按质量百分比含Fe 94.34％，C3.02％，P 0.02％，S 0.01％，Si 0.47％；
(4)浸出采用的碳酸钠溶液浓度为110g/L，浸出温度80℃，浸出时间95分钟，溶液质量/固体质量9：1；氧化铝浸出率为89％；
(5)回转窑尾气流量为9.5L/h，碳分温度为48℃，搅拌速率为250r/min。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)首先采用一段湿式强磁选对高铁赤泥进行预选，预选磁场强度为636.62kA/m～795.77kA/m，得到的预选精矿铁品位TFe≥40％，SiO2质量分数≤5％；
(2)预选精矿配入一定比例煤粉和石灰，得到混合物料后加入回转窑进行还原焙烧，将预选精矿的部分铁氧化物还原为金属铁，控制焙烧时间使预选精矿经还原焙烧后铁的金属化率≥50％，得到高温炉料；
(3)将高温炉料加入深度还原炉，进行升温熔化与再还原，使炉料中的铁氧化物全部还原成金属铁，并实现渣铁分离，其中铁回收率>95％，还原产生的生铁铁水从深度还原炉铁水出口排出，产生的铝酸钙炉渣从排渣口排出；
(4)铝酸钙炉渣排出后进行冷却，炉渣在冷却中自粉为疏松的粉末，即高活性自粉铝渣，采用碳酸钠溶液浸出，浸出后得到铝酸钠溶液；
(5)浸出得到的铝酸钠溶液通入含CO2的回转窑尾气，进行搅拌使铝酸钠分解为Al(OH)3析出，实现铝回收。
2.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的石灰的加入量使混合物料中n(CaO)/n(Al2O3)≥1.73，煤粉加入量为配碳比为0.9～1.1。
3.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的步骤(2)中的还原焙烧温度为1050～1300℃。
4.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的步骤(3)中的升温熔化与再还原温度为1300～1500℃，时间为35～70min。
5.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的深度还原炉产生的铁水铁质量分数≥93％。
6.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的铝酸钙炉渣的主要相成分为12CaO·7Al2O3(C12A7)和2CaO·SiO2(C2S)。
7.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的铝酸钙炉渣排出后进行冷却的冷却速度控制在4～6℃/min，降到1200℃后在冷却罐中自然冷却。
8.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的碳酸钠溶液浓度100～120g/L，浸出温度70～90℃，浸出时间90～110min，溶液质量/固体质量为6：1～10：1，氧化铝浸出率>87％。
9.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥强磁预选-深度还原熔炼的方法，其特征在于所述的含CO2的回转窑尾气流量8～12L/h，碳分温度50～60℃，搅拌速率210～270r/min。
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