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魏旭东
吴家辉
古飞蛟
兰亚鑫
韩奇
钱晨亮
李俊强
金鸣林
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Abstract

本发明公开了一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，将赤泥、还原剂和脱硫灰按比例混合，得到混合物料；将混合物料进行加热焙烧；焙烧后待物料冷却后，进行进一步的球磨，破碎物料，然后磁选分离，最终得到磁性铁精矿和非磁性尾矿。本发明解决了以往赤泥颗粒较细，高温还原条件下，铁矿颗粒不易聚集还原，导致最终磁选物料铁品位较低、回收率较差的问题。通过添加脱硫灰，脱硫灰中含有大量的硫酸钠、碳酸钠，通过其助熔性，促进铁矿石颗粒的扩散聚集，进一步提高了赤泥中铁的还原回收。在利用赤泥提取铁的同时，也利用了固体废弃物脱硫灰。本项目的深刻意义就在于利用两种工业废渣，通过本发明实现变废为宝。

Description

一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法
技术领域
本发明涉及一种赤泥和脱硫灰共同利用的方法，属于固体废弃物综合利用技术领域。
背景技术
近年来，随着科学技术水平的提高，国内外一些大型企业飞速发展，在得到发展的同时，一些工业生产带来的废弃物排放量越来越多，例如尾矿、废气废渣、粉煤灰等。我国是氧化铝生产大国，赤泥是铝加工工业从铝土矿中提炼氧化铝后，得到的工业固体废渣，因其内含有大量的氧化铁而呈红色粉末状，故而被称之为赤泥。一般每生产1t氧化铝会同时带来0.8t-2.0t赤泥，因此，随着氧化铝年产量的增加，赤泥每年的排放量也在不断增加，据估计，全球范围内的赤泥堆存量已超过27亿t，并且堆积量仍在不断增加。目前，我国氧化铝的年产量还在不断增长。赤泥具有粒度细、组成复杂、放射性和强碱性的特点，极易引起土壤碱化、地下水污染、大气污染、放射性污染等一系列环境问题，而且还有赤泥坝溃坝风险。但同时，赤泥中含有丰富的铁、铝、钛、钠、钙、硅及多种稀土元素，是一种宝贵的二次资源。在元素赋存状态上，赤泥中铁相的存在以赤铁矿为主，铝相的存在以一水铝石和三水铝石为主，赤泥中的钙相以碳酸盐、水化石榴石为主，赤泥中的硅钛钠相与其它物相相互结合形成复杂的结构物质。因此如何使赤泥中有效资源回收利用同时减少赤泥堆放量是近年来的研究热点。一般来说，铁元素在赤泥中占比较大，可以优先进行回收，在提取铁的同时相对浓缩了其它金属，由此获得的残渣可作为进一步资源综合利用的原料。
脱硫灰是燃煤电厂、钢铁厂等烟气脱硫后产生的固体副产物，主要由脱硫反应产物、未反应的脱硫剂和烟道飞灰组成。当前，钢铁企业烟气脱硫已逐步以半干法或干法脱硫为主，以Na2CO3来进行吸附的脱硫剂，其脱硫灰主要组成成分为Na2CO3、Na2SO4、NaCl等。不同来源的脱硫剂、不同脱硫工艺及设备，脱硫效率存在差异，脱硫灰的化学成分不同；而同一脱硫工艺，同一脱硫设备，随燃煤等成分的变化，不同时间段脱硫灰的化学成分和性质相差较大。脱硫灰成分的多样性，加之各组成含量的频繁波动，给工业化应用造成很大不便。我国针对烟气脱硫副产物资源化利用的研究时间不长，大多以堆放和抛弃处理为主。但随着控制和削减SO2排放力度的不断加大，烟气脱硫已进入快速发展阶段，脱硫产物越来越多。脱硫灰资源化利用已成为急需研究解决的问题。另外，在现有研究当中以Na2CO3为脱硫剂得到的工业固体废弃物的资源化研究应用还不多见，本方法的研究为以Na2CO3为脱硫剂得到的工业固体废弃物开拓了新的处理方式。
发明内容
本发明所要解决的问题是：现有的回收铁组分工艺中，赤泥颗粒较细不易聚集其中的铁矿物并磁选回收的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将赤泥、还原剂和脱硫灰按比例混合，得到混合物料；
步骤2)：将混合物料进行加热焙烧；
步骤3)：焙烧后待物料冷却后，进行进一步的球磨，破碎物料，然后磁选分离，最终得到磁性铁精矿和非磁性尾矿。
优选地，所述步骤1)中的赤泥由赤泥团块干燥、破碎球磨制得。
优选地，所述步骤1)中的还原剂采用活性炭粉末。
优选地，所述步骤1)中赤泥、还原剂与脱硫灰的质量比为100：(5-20)：(5-25)。
优选地，在步骤1)中的混合采用球磨混合。
优选地，在步骤2)中焙烧的温度为900-1200℃，时间为1-3h。
优选地，在步骤3)中磁选分离采用湿式磁选分离法。
本发明的有益效果在于：本发明提供的赤泥与脱硫灰共同处理的方法，以脱硫灰作为添加剂，脱硫灰中含有大量的Na2SO4及部分Na2CO3可以作为很好的助熔剂，在高温焙烧还原反应下，促进了铁晶粒的聚集长大，进而在后续分选处理时，提高了铁的回收率和铁品位。此外，本发明中，以固体废物脱硫灰作为添加剂进行赤泥中铁的回收，达到固废相结合资源化利用，使其具有很好的应用前景与经济价值。
附图说明
图1为本发明提供的赤泥与脱硫灰的综合利用方法的流程图；
图2为本发明中脱硫灰原料的XRD图；
图3为本发明中赤泥原料的XRD图；
图4为实施例1、2、3焙烧后的XRD组合图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法(如图1所示)：
(1)将铁品位为16.2％的块状赤泥及脱硫灰在鼓风干燥箱中在95℃下干燥10h；将干燥后的赤泥及脱硫灰进行球磨处理，磨细至200目以下。
(2)将赤泥、活性炭、脱硫灰按质量比100：10：10均匀混合，得到混匀物料。
(3)将混匀物料置于管式气氛炉中，在惰性气氛条件下1050℃焙烧2h，冷却至室温。
(4)将高温焙烧的改性物料进行球磨处理至400目，经湿式磁选分离出精矿铁，最终得到37.27wt％金属铁粉，回收率为97.08％。
实施例2
一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法：
(1)将铁品位为16.2％的块状赤泥及脱硫灰在鼓风干燥箱中在95℃下干燥10h；将干燥后的赤泥及脱硫灰进行球磨处理，磨细至200目以下。
(2)将赤泥、活性炭、脱硫灰按质量比100：10：15均匀混合，得到混匀物料。
(3)将混匀物料置于管式气氛炉中，在惰性气氛条件下1050℃焙烧2h，冷却至室温。
(4)将高温焙烧的改性物料进行球磨处理至400目，经湿式磁选分离出精矿铁，最终得到44.16wt％金属铁粉，回收率为95.95％。
实施例3
一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法：
(1)将铁品位为16.2％的块状赤泥及脱硫灰在鼓风干燥箱中在95℃下干燥10h；将干燥后的赤泥及脱硫灰进行球磨处理，磨细至200目以下。
(2)将赤泥、活性炭、脱硫灰按质量比100：10：20均匀混合，得到混匀物料。
(3)将混匀物料置于管式气氛炉中，在惰性气氛条件下1050℃焙烧2h，冷却至室温。
(4)将高温焙烧的改性物料进行球磨处理至400目，经湿式磁选分离出精矿铁，最终得到60wt％金属铁粉，回收率为79.26％。
实施例4
一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法：
(1)将铁品位为16.2％的块状赤泥及脱硫灰在鼓风干燥箱中在95℃下干燥10h；将干燥后的赤泥及脱硫灰进行球磨处理，磨细至200目以下。
(2)将赤泥、活性炭、脱硫灰按质量比100：10：20均匀混合，得到混匀物料。
(3)将混匀物料置于管式气氛炉中，在惰性气氛条件下950℃焙烧2h，冷却至室温。
(4)将高温焙烧的改性物料进行球磨处理至400目，经湿式磁选分离出精矿铁。
实施例5
一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法：
(1)将铁品位为16.2％的块状赤泥在鼓风干燥箱中在95℃下干燥10h；将干燥后的赤泥进行球磨处理，磨细至200目以下。
(2)将赤泥、活性炭、硫酸钠、碳酸钠按质量比100：10：9:6均匀混合，得到混匀物料。硫酸钠，碳酸钠为分析纯药品。
(3)将混匀物料置于管式气氛炉中，在惰性气氛条件下1050℃焙烧2h，冷却至室温。
(4)将高温焙烧的改性物料进行球磨处理至400目，经湿式磁选分离出精矿铁，最终得到47.5wt％金属铁粉，回收率为98.56％。
实施例6
一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法：
(1)将铁品位为16.2％的块状赤泥及脱硫灰在鼓风干燥箱中在95℃下干燥10h；将干燥后的赤泥及脱硫灰进行球磨处理，磨细至200目以下。
(2)将赤泥、活性炭、硫酸钠、碳酸钠按质量比100：10：12：2均匀混合，得到混匀物料。
(3)将混匀物料置于管式气氛炉中，在惰性气氛条件下1050℃焙烧2h，冷却至室温。
(4)将高温焙烧的改性物料进行球磨处理至400目，经湿式磁选分离出精矿铁。
将本发明实施例的样品进行进一步的表征分析。脱硫灰的化学成分图如表1所示。
表1
NaCl NaNO<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>SO<sub>3</sub>(μg/g) Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
2.4wt％ 0.22wt％ 10.03wt％ 5.96 61.37wt％
由表1及图2可知，通过XRD以及ICP化学含量分析相互验证，可以说明脱硫灰中含有大量的碳酸钠硫酸钠共结晶化合物，且硫酸钠含量较高，还含有少量氯化钠及微量硝酸钠和亚硝酸钠。由图3可知，原料赤泥含有丰富的铁资源之外，还含有Al、Na、Si、Ti、Ca等组成的复杂化合物，加入助溶剂为了进一步分离杂质，提高铁的回收率。由图4可知，在其它实验条件不变的情况下，随着脱硫灰含量的增高，改性后的物质结晶度越来越高，铁矿石得到了进一步的扩散聚集，促进了铁精矿与杂质的磁选分离。

Claims (7)

1.一种赤泥和脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)：将赤泥、还原剂和脱硫灰按比例混合，得到混合物料；
步骤2)：将混合物料进行加热焙烧；
步骤3)：焙烧后待物料冷却后，进行进一步的球磨，破碎物料，然后磁选分离，最终得到磁性铁精矿和非磁性尾矿。
2.如权利要求1所述的赤泥与脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，所述步骤1)中的赤泥由赤泥团块干燥、破碎球磨制得。
3.如权利要求1所述的赤泥与脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，所述步骤1)中的还原剂采用活性炭粉末。
4.如权利要求1所述的赤泥与脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，所述步骤1)中赤泥、还原剂与脱硫灰的质量比为100：(5-20)：(5-25)。
5.如权利要求1所述的赤泥与脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，在步骤1)中的混合采用球磨混合。
6.如权利要求1所述的赤泥与脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，在步骤2)中焙烧的温度为900-1200℃，时间为1-3h。
7.如权利要求1所述的赤泥与脱硫灰的综合利用方法，其特征在于，在步骤3)中磁选分离采用湿式磁选分离法。
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