CN111217399A - 一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法 - Google Patents
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111217399A CN111217399A CN201910986929.9A CN201910986929A CN111217399A CN 111217399 A CN111217399 A CN 111217399A CN 201910986929 A CN201910986929 A CN 201910986929A CN 111217399 A CN111217399 A CN 111217399A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- direct reduction
- iron garnet
- magnetization
- iron
- calcium iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- WNQQFQRHFNVNSP-UHFFFAOYSA-N [Ca].[Fe] Chemical compound [Ca].[Fe] WNQQFQRHFNVNSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 239000002223 garnet Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 title claims abstract description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 227
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 113
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 30
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims abstract description 9
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 8
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 claims description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 23
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 3
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，属于赤泥回收领域。该方法为：将赤泥经高压水化处理产生的固废物水化钙铁榴石置于密闭反应装置中，通入惰性气体吹扫排气，再通入还原气体置换出惰性气体，将反应装置升温至450～650℃，恒温还原，得到直接还原预磁化产物；然后冷却至30～50℃或室温，向密闭反应装置中通入惰性气体，稀释还原气体至其在空气中安全含量值以下；将直接还原预磁化产物从容器中取出，磁选分离。该方法使水化钙铁榴石中三氧化二铁转化为四氧化三铁的转化率在95％以上，还原速率快，产物经磁选分离，铁分离率在60％以上。该方法实现了赤泥高压水化处理后产生的水化钙铁榴石的利用，操作简单，产物附加值高。
Description
技术领域
本发明涉及赤泥回收技术领域，具体涉及一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法。
背景技术
赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中的工业固体废物，一般每生产1t氧化铝就产生1.0～1.8t赤泥。因含有游离态的三氧化二铁而显红色，故称为赤泥。现有工艺(拜耳法或烧结法)产生的赤泥中含有大量的Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O，具有强碱性(按质量比氧化钠：氧化硅≈1.0左右)特点。目前赤泥的处置方法主要在堆场长期堆放，不但需要一定的基建费用，而且占用大量的土地，大量有价金属矿以及丰富的碱液得不到合理利用，且污染环境，造成土地碱化、污染地下水。赤泥的综合利用，虽然有许多人进行过研究，诸如用于建筑材料领域用作建筑添加剂，也有用于生产水泥、砖、瓷砖、绝缘砖、微孔硅酸钙等建筑材料。但是由于在制作水泥过程中要添加含钙硅酸盐，微量解离出来的钙离子会促进赤泥中Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O中钠离子的析出使上述利用赤泥开发的材料应用过程中存在返碱的问题，返碱导致很多问题，使这些由赤泥制备的材料实际无法应用。
有人采用高压水化方法将现有工艺产生的赤泥进一步处理，产物为水化钙铁榴石，(3CaO·Fe2O3·nSiO2·mH2O(n＝1-2))，这种水化钙铁榴石含“碱”量比传统赤泥含“碱”量低(氧化钠和氧化硅质量比，钠硅比<0.002)，含铁量高(全铁质量含量≥20％)。该技术尽管解决了赤泥含碱量高的问题，但仍无法得到有效应用。这是因为尽管含铁量高，但该水化钙铁榴石含氧化硅和水量高，无法应用到炼铁；而相对于陶瓷材料来说其含铁量却又太高，也无法应用到建筑材料。此外，该水化钙铁榴石中的铁是与氧化钙和二氧化硅复合的三氧化二铁，有单独的晶体结构，不像传统赤泥那样以游离态纯氧化铁单质存在，也无法通过像赤泥那样还原预磁化后进行磁选将其直接分离。然而该水化钙铁榴石具有颗粒细小(颗粒尺寸<20微米)，表面能大、活性高，如果能够对其充分利用，将将大大提高赤泥的附加值。
发明内容
本发明提供一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，该方法通过还原气体，在下一定压强下直接将水化钙铁榴石中三氧化二铁还原为四氧化三铁进行预磁化。该方法使水化钙铁榴石中三氧化二铁转化为四氧化三铁的转化率在95％以上，还原速率快，产物经磁选分离，铁分离率在60％以上。该方法实现了赤泥高压水化处理后产生的水化钙铁榴石的利用，操作简单，产物附加值高，将大大提高赤泥的附加值，使得赤泥得到有效利用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，包括以下步骤：
步骤1：准备
将水化钙铁榴石置于密闭反应装置中，向密闭反应装置中通入惰性气体吹扫，排空空气，保证密闭反应装置完全为惰性气氛后，停止通入惰性气体；
步骤2：直接还原预磁化
向密闭反应装置中通入还原气体置换出惰性气体，将反应装置升温至450～650℃，恒温还原，得到直接还原预磁化产物；
步骤3：稀释还原气体
直接还原结束后，冷却至30～50℃或室温，向密闭反应装置中通入惰性气体，稀释还原气体至其在空气中安全含量值以下；
步骤4：磁选除铁
将直接还原预磁化产物从容器中取出，磁选分离。
所述的步骤1中，水化钙铁榴石为赤泥经高压水化处理产生的固废物，化学式为：3CaO·Fe2O3·nSiO2·mH2O，其中，n＝1～2，m为正整数，m≥1；粒径为<20微米，按质量比，Na2O：SiO2<0.002。
所述的步骤1中，惰性气体为氩气。
所述的步骤2中，所述的还原气体为满足热力学计算常温、常压下能够还原水化钙铁榴石的还原性气体，优选为CO、天然气、高炉煤气、H2中的一种或几种；
所述的步骤2中，所述的天然气的主要成分为CH4，其体积纯度≥98％；所述的高炉煤气的主要成分为CO和H2，CO和H2的体积纯度≥98％；所述的CO的体积纯度≥98％；所述的H2的体积纯度≥98％。
所述的步骤2中，所述的通入还原气体置换出惰性气体，置换率≥10％。
所述的步骤2中，所述的通入还原气体量满足，当还原气体为CO，按摩尔比：nCO：n水化钙铁榴石中Fe2O3≥1:3；当还原气体为CH4，按摩尔比：nCH4：n水化钙铁榴石中Fe2O3≥1:12；当还原气体为H2，按摩尔比：nH2：n水化钙铁榴石中Fe2O3≥5:3。
所述的步骤2中，所述的恒温还原过程，反应器中压强优选为2-5Mpa。
所述的步骤2中，恒温还原时间>5min，优选为10min～30min。
所述的步骤2中，升温采用电加热或燃气加热。
所述的步骤2中，直接还原后的水化钙铁榴石中的三氧化二铁转化为四氧化三铁转化率≥98％。
所述的步骤3中，惰性气体为氩气和/或氮气。
所述的步骤3中，还原气体至其在空气中安全含量值根据可燃气体在空气中的爆炸极限确定。
采用本发明的方法，其直接还原预磁化产物的磁选分离铁的分离率在60％以上。
本发明的一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其涉及的化学反应方程式为：3Fe2O3+CO(g)＝2Fe3O4+CO2(g)或12Fe2O3+CH4(g)＝8Fe3O4+CO2(g)+2H2O或3Fe2O3+5H2(g)＝2Fe3O4+5H2O。热力学计算表明上述化学反应在常温、常压下即可自发进行，并且平衡常数极大，反应进行彻底。从动力学角度考虑，气-固相对与固-固、固-液-气的接触界面更容易获得，利于反应速率的提高。同时提高反应物活度也利于反应的正向进行。因此，本申请采用气-固反应提高水花钙铁榴石中三氧化二铁的还原转化率；高温条件下，密闭反应器处于高压，高压使水化钙铁榴石中解离出的水往复于因还原发生的晶格崩塌，促进生成的磁性四氧化三铁能够成核并充分长大，利于后续的磁选分离铁分离率提高。本方法利用气体还原剂直接还原水化钙铁榴石进行预磁化，气-固反应速率快，操作简单，高压利于生成的磁性四氧化三铁重构并长大，利于后续的磁选分离铁分离率提高。该方法使水化钙铁榴石中三氧化二铁转化为四氧化三铁的的转化率在95％以上，直接还原预磁化产物的磁选分离铁分离率在60％以上。本发明大大提高了赤泥的大规模材料化应用，有利于现有氧化铝生产源头减量化，有利于环保，附加值高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中，采用的水化钙铁榴石为赤泥高压水化处理产物，其全铁质量含量≥20％，颗粒尺寸15μm±1μm，按质量比，氧化钠：氧化硅<0.002。
以下实施例中，采用的天然气的主要成分为CH4，其体积纯度≥98％；采用的高炉煤气的主要成分为CO和H2，CO和H2的体积纯度≥98％；采用的CO的体积纯度≥98％；采用的H2的体积纯度≥98％。
实施例1
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，包括以下步骤：
步骤1：准备
将水化钙铁榴石分散在密闭流化床中；向密闭流化床中通入氩气，排空空气；
步骤2：直接还原预磁化
向密闭流化床中，通入CO置换出密闭流化床中的10％的Ar，采用电加热使得密闭流化床中的温度升温到650℃，在2MPa的压强下恒温还原30min，得到直接还原预磁化产物；
对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为96％。
步骤3：稀释还原气体
直接还原结束后，降温到室温，向密闭流化床通入氩气，稀释CO至其在空气中爆炸极限以下；
步骤4：磁选除铁
将直接还原预磁化产物取出，磁选分离，铁的分离率为65％。
实施例2
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
反应温度升温到550℃；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为95％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为64％。
实施例3
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
反应温度升温到450℃；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为95％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为63％。
实施例4
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
恒温还原时间为10min；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为61％。
实施例5
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例2，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
恒温还原时间为10min；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为95.5％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为60％。
实施例6
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例3，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
恒温还原时间为10min；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为95％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为60％。
实施例7
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体CO置换惰性气体的置换率为20％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为67％。
实施例8
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体CO置换惰性气体的置换率为50％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为68％。
实施例9
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体CO置换惰性气体的置换率为80％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为67％。
实施例10
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体天然气置换惰性气体的置换率为20％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为97％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为65％。
实施例11
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体天然气置换惰性气体的置换率为40％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为98％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为66％。
实施例12
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体天然气置换惰性气体的置换率为60％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为66.5％。
实施例13
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体天然气置换惰性气体的置换率为100％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为66.5％。
实施例14
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体高炉煤气置换惰性气体的置换率为10％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为95％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为60％。
实施例15
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体高炉煤气置换惰性气体的置换率为20％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为96％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为61％。
实施例16
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体高炉煤气置换惰性气体的置换率为60％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为64％。
实施例17
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体高炉煤气置换惰性气体的置换率为80％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为65％。
实施例18
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体H2置换惰性气体的置换率为10％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为95％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为60％。
实施例19
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体H2置换惰性气体的置换率为20％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为97％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为62％。
实施例20
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体H2置换惰性气体的置换率为40％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为98％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为63％。
实施例21
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
还原气体H2置换惰性气体的置换率为80％；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为99％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为65％。
实施例22
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
密闭流化床的压强为3MPa；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为98％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为66％。
实施例23
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，同实施例1，不同点在于：
步骤2：直接还原预磁化
密闭流化床的压强为5MPa；
其他方式相同，对直接还原预磁化的含铁产物的还原率进行计算，其含铁原料还原率为98％；直接还原预磁化产物进行磁选除铁，铁的分离率为67％。
对比例1
一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，包括以下步骤：
步骤1：准备
将水化钙铁榴石分散在流化床中，采用氩气吹扫流化床；
步骤2：直接还原预磁化
向流化床中，采用电加热将流化床温度升温到650℃，向流化床中通入CO，常压下恒温还原30min，得到直接还原预磁化产物；
步骤3：稀释还原气体
直接还原结束后，降温到室温，向流化床通入氩气，稀释CO至其在空气中爆炸极限以下；
步骤4：磁选除铁
将直接还原预磁化产物取出，磁选分离。
该对比例同实施例1，不同点在于：步骤2：流化床与外界相通，始终保持常压；
在对比例1中，水化钙铁榴石中氧化铁转化为四氧化三铁的转化率为74％；预磁化后的反应物料进行磁选分离，铁的分离率为25％。
对比可见，密闭容器中高温高压还原水化钙铁榴石预磁化过程，水化钙铁榴石中氧化铁转化为四氧化三铁的转化率和预磁化后的反应物料进行磁选分离，铁的分离率明显高于常压的预磁化和磁选分离效果。
Claims (10)
1.一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备
将水化钙铁榴石置于密闭反应装置中，向密闭反应装置中通入惰性气体吹扫，排空空气，保证密闭反应装置完全为惰性气氛后，停止通入惰性气体；
步骤2：直接还原预磁化
向密闭反应装置中通入还原气体置换出惰性气体，将反应装置升温至450～650℃，恒温还原，得到直接还原预磁化产物；
步骤3：稀释还原气体
直接还原结束后，冷却至30～50℃或室温，向密闭反应装置中通入惰性气体，稀释还原气体至其在空气中安全含量值以下；
步骤4：磁选除铁
将直接还原预磁化产物从容器中取出，磁选分离。
2.如权利要求1所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，所述的步骤1中，水化钙铁榴石为赤泥经高压水化处理产生的固废物，化学式为：3CaO·Fe2O3·nSiO2·mH2O，其中，n＝1～2，m为正整数，m≥1；粒径为<20微米，按质量比，Na2O：SiO2<0.002。
3.如权利要求1所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的还原气体为满足热力学计算常温、常压下能够还原水化钙铁榴石的还原性气体。
4.如权利要求3所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，还原气体为CO、天然气、高炉煤气、H2中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，通入还原气体量满足，当还原气体为CO，按摩尔比：nCO：n水化钙铁榴石中Fe2O3≥1:3；当还原气体为CH4，按摩尔比：nCH4：n水化钙铁榴石中Fe2O3≥1:12；当还原气体为H2，按摩尔比：nH2：n水化钙铁榴石中Fe2O3≥5:3。
6.如权利要求1所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的通入还原气体置换出惰性气体，置换率≥10％。
7.如权利要求1所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，所述的步骤2中，所述的恒温还原过程，反应器中压强为2-5Mpa。
8.如权利要求1所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，所述的步骤2中，恒温还原时间>5min。
9.如权利要求1所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，所述的步骤2中，直接还原后的水化钙铁榴石中的三氧化二铁转化为四氧化三铁转化率≥98％。
10.如权利要求1所述的水化钙铁榴石直接还原预磁化方法，其特征在于，采用权利要求1～9任意一项所述的方法，其直接还原预磁化产物的磁选分离铁的分离率在60％以上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910986929.9A CN111217399A (zh) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | 一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910986929.9A CN111217399A (zh) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | 一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111217399A true CN111217399A (zh) | 2020-06-02 |
Family
ID=70830562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910986929.9A Pending CN111217399A (zh) | 2019-10-17 | 2019-10-17 | 一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111217399A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043300C1 (ru) * | 1992-11-20 | 1995-09-10 | Акционерное общество "Пикалевское объединение "Глинозем" | Способ получения глинозема из нефелинового сырья |
| CN102134655A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-07-27 | 昆明理工大学 | 一种富铟高铁锌焙砂还原磁选分离锌铟铁的方法 |
| CN102432074A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-05-02 | 刘明诗 | 一种拜耳法、拜耳烧结法氧化铝赤泥零污染、零残留处理方法 |
| CN102626670A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法 |
| CN104843750A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-19 | 昆明理工大学 | 一种将拜耳法赤泥中铝从水化石榴石物相转化成氧化铝物相的方法 |
| CN108118141A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-05 | 云南元晟新材料科技有限公司 | 一种综合处理利用赤泥的化工冶金方法 |
| CN109022760A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-18 | 东北大学 | 一种强化复杂难选铁矿石分选的微波-流态化焙烧方法 |
| CN109136540A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-04 | 东北大学 | 强化高磷铁矿石提铁降磷的微波流态化焙烧-浸出方法 |
| CN110205430A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-06 | 广东工业大学 | 一种强化还原焙烧回收赤泥铁组分的方法 |
-
2019
- 2019-10-17 CN CN201910986929.9A patent/CN111217399A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2043300C1 (ru) * | 1992-11-20 | 1995-09-10 | Акционерное общество "Пикалевское объединение "Глинозем" | Способ получения глинозема из нефелинового сырья |
| CN102134655A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-07-27 | 昆明理工大学 | 一种富铟高铁锌焙砂还原磁选分离锌铟铁的方法 |
| CN102432074A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-05-02 | 刘明诗 | 一种拜耳法、拜耳烧结法氧化铝赤泥零污染、零残留处理方法 |
| CN102626670A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-08-08 | 北京科技大学 | 一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法 |
| CN104843750A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-19 | 昆明理工大学 | 一种将拜耳法赤泥中铝从水化石榴石物相转化成氧化铝物相的方法 |
| CN108118141A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-05 | 云南元晟新材料科技有限公司 | 一种综合处理利用赤泥的化工冶金方法 |
| CN109022760A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-12-18 | 东北大学 | 一种强化复杂难选铁矿石分选的微波-流态化焙烧方法 |
| CN109136540A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-04 | 东北大学 | 强化高磷铁矿石提铁降磷的微波流态化焙烧-浸出方法 |
| CN110205430A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-06 | 广东工业大学 | 一种强化还原焙烧回收赤泥铁组分的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 王明海: "《炼铁原理与工艺》", 31 January 2006, 冶金工业出版社 * |
| 罗吉敖: "《炼铁学》", 30 June 1994, 冶金工业出版社 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111850214A (zh) | 一种钢渣与赤泥反应资源回收再利用新工艺及应用 | |
| CN102320615B (zh) | 一种以微硅粉为原料碳化制备沉淀白炭黑的方法 | |
| CN108046617B (zh) | 一种高纯冶金石灰的制作方法 | |
| CN110814359A (zh) | 一种使用煤矸石自热还原生产还原铁粉的方法 | |
| CN115028381B (zh) | 利用赤泥基湿法研磨固碳的碱激发材料制备方法及应用 | |
| CN114804668A (zh) | 一种用于生产再生骨料的活化固碳材料的制备方法 | |
| CN113857222A (zh) | 一种无害化处理赤泥的方法 | |
| CN106810281B (zh) | 一种利用镍铁渣制备得到的镁橄榄石耐火砖的方法 | |
| CN111101002A (zh) | 一种皮江法炼镁联产水泥的生产工艺 | |
| CN112095017B (zh) | 一种基于还原焙烧-酸浸粉煤灰资源化的方法 | |
| CN101450843B (zh) | 铁铝复合矿综合利用的方法 | |
| CN111217399A (zh) | 一种水化钙铁榴石直接还原预磁化方法 | |
| CN113772972B (zh) | 一种高镁高贝利特水泥熟料及其生产方法 | |
| CN110803717B (zh) | 基于水溶液对水化钙铁榴石进行还原预磁化方法 | |
| CN106242326B (zh) | 一种以SiO2为主要原料制备生态水泥的方法 | |
| CN114015873A (zh) | 一种由锂矿石制备锰硅合金并富集锂的方法 | |
| CN113105131B (zh) | 一种综合利用电石净化灰的方法 | |
| CN110937638B (zh) | 一种水化钙铁榴石碳热还原预磁化方法 | |
| CN112897548A (zh) | 一种4a沸石的生产工艺 | |
| CN110143770B (zh) | 一种现排炉渣三元复合无机胶凝材料的制备方法 | |
| CN110255569B (zh) | 一种从石英矿物粉中直接生产制备白炭黑的方法 | |
| CN107934969B (zh) | 一种高炉水淬渣和废活性炭制备碳化硅的方法 | |
| CN110590314A (zh) | 一种煤矸石快速脱碳制备干拌砂浆及高强人造石的方法 | |
| CN111423221A (zh) | 用于转底炉工作层的浇注料及其制备方法 | |
| CN110981317A (zh) | 一种含钒钢渣资源化增值利用制备生态建材砖的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200602 |