CN112981028B - 从赤泥中提取铁元素的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从赤泥中提取铁元素的方法。该方法包括对赤泥、熔剂和还原剂进行侧吹熔炼，得到铁水和还原渣；以占赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为12～18%、Fe₂O₃为62～75%时，将赤泥记为赤泥Ⅰ（磁选赤泥）；以占赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为24～35%、Fe₂O₃为25～38%时，将赤泥记为赤泥Ⅱ（原状赤泥）。采用上述侧吹熔炼工艺可以使熔池内的反应原料不断进行翻滚和搅拌，这有利于大大提高传热效率和混合均匀性，从而提高熔炼反应的速率和铁元素的提取率。根据赤泥组成使其在侧吹熔炼过程中形成不同的渣型，这能够大大提高整个熔炼过程的选择性和还原效率及还原深度，从而能够大幅提高铁元素的提取率。

Description

从赤泥中提取铁元素的方法

技术领域

本发明涉及赤泥资源回收利用技术领域，具体而言，涉及一种从赤泥中提取铁元素的方法。

背景技术

赤泥是从铝土矿中提取氧化铝后产生的固体粉状废弃物。据统计。每生产1吨氧化铝约有0.6~2.5吨的赤泥产生。作为氧化铝的生产大国，我国每年赤泥产生量高达7000万吨以上，但综合利用率仅为4%。大量赤泥采用露天筑坝堆存的方法处置，累计堆放量已达十几亿吨，这不仅浪费了土地资源，还耗费了大量资金。赤泥具有强碱性，长期堆放会碱化土壤且污染地下水。因此，赤泥的无害化、减量化和资源化的综合利用对解决上述赤泥大量堆存导致的环境污染具有重要意义。

现有的对赤泥进行综合利用的技术方向主要有：一、提取有价金属（铁、铝及稀有金属等）；二、制备建材（水泥、砖及路基材料、岩棉等）；三、应用于环保领域（废气、污水处理的净化剂、吸附剂等）；四、用作土壤改良剂。

但现有的利用赤泥提取有价金属的方法大多存在金属提取率低、元素富集产品纯度低等问题，同时尾渣利用困难，不能实现赤泥资源最大化的目的。例如，现有的提取赤泥中金属铁元素的方式常采用焙烧-磁选的方式，但铁精粉中铝和碱的含量高，制得的产品与同品位铁精矿相比价格更低，使得经济收益低。而且焙烧-磁选还会得到难利用的尾渣，因此不能实现赤泥100%资源化的目的。虽然现有技术中出现了少数回收赤泥中尾渣以及其他组分的方法，但存在回收工艺复杂，工艺流程长，成本高，产品质量差和二次污染的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种从赤泥中提取铁元素的方法，以解决现有技术中的从赤泥中提取铁元素的方法存在金属提取率低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种从赤泥中提取铁元素的方法，上述从赤泥中提取铁元素的方法包括：对赤泥、熔剂和还原剂进行侧吹熔炼，得到铁水和还原渣；以占上述赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为12～18%、Fe₂O₃为62～75%时，将上述赤泥记为赤泥Ⅰ（磁选赤泥），还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-TiO₂；以占上述赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为24～35%、Fe₂O₃为25～38%时，将上述赤泥记为赤泥Ⅱ（原状赤泥），还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O。

进一步地，对上述赤泥Ⅰ进行上述侧吹熔炼过程时的熔炼温度为1500～1620℃。

进一步地，以占上述还原渣的百分含量计，上述还原渣中包括6～25%CaO、8～30%SiO₂和24～35%Al₂O₃和6～14%TiO₂。

进一步地，对上述赤泥Ⅱ进行上述侧吹熔炼时的熔炼温度为1420～1550℃。

进一步地，以占上述还原渣的百分含量计，上述还原渣中包括15～30%CaO、16～40%SiO₂、15～28%Al₂O₃和3～10%Na₂O。

进一步地，在上述侧吹熔炼过程中，采用侧吹喷枪将燃料和助燃气喷入熔池的液面以下，且上述侧吹喷枪的出口的浸没深度为0.5~1m，上述熔池的深度为1.5~3m。

进一步地，上述助燃气中氧气的含量为喷吹燃料全部燃烧所需氧气量的70~90%。

进一步地，上述熔剂选自酸性熔剂或碱性熔剂，其中，上述酸性熔剂为石英、尾矿、镍铁渣、铜渣和铅锌渣组成的组中的一种或多种；上述碱性熔剂为石灰石、生石灰、白云石、钢渣和石膏组成的组中的一种或多种；上述还原剂为无烟煤、兰炭、焦炭、废旧轮胎、含碳废电极和废塑料组成的组中的一种或多种。

进一步地，上述侧吹熔炼过程还加入了助熔剂，其中上述助熔剂选自萤石、工业碱、氧化铁皮和废铁屑组成的组中的一种或多种。

进一步地，赤泥、熔剂、助熔剂和还原剂的重量比为100：（25~50）：（0~2）：（10~30）。

应用本发明的技术方案，相比于传统的热辐射加热方式，采用上述侧吹熔炼工艺可以使熔池内的反应原料不断进行翻滚和搅拌，这有利于大大提高传热效率和混合均匀性，从而提高熔炼反应速率和铁元素的提取率。同时上述工艺还根据赤泥组成使其在侧吹熔炼过程中形成不同的渣型，这能够大大提高整个熔炼过程的选择性和还原效率及还原深度，从而能够大幅提高铁元素的提取率。在此基础上，在上述两方面原因的作用下，相比于现有工艺，采用本申请提供的方法从赤泥中提取铁元素能够获得较高的提取率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例1中涉及到的从赤泥I中提取铁元素的工艺流程图；

图2示出了本发明实施例4中涉及到的从赤泥II中提取铁元素的工艺流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术所描述的，现有的从赤泥中提取铁元素的方法存在金属提取率低的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种从赤泥中提取铁元素的方法，该方法包括：对赤泥、熔剂和还原剂进行侧吹熔炼，得到铁水和还原渣；以占赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为12～18%、Fe₂O₃为62～75%时，将赤泥记为赤泥Ⅰ（磁选赤泥），还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-TiO₂；以占赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为24～35%、Fe₂O₃为25～38%时，将赤泥记为赤泥Ⅱ（原状赤泥），还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O。

在上述侧吹熔炼过程中，赤泥中含有的高价铁元素（铁的氧化物）在高温下发生分解，并被还原剂还原为金属铁单质，其它成分转变为还原渣漂浮于熔融液面上。侧吹熔炼得到的液态铁单质（俗称铁水）由于自身密度大于熔池内的其他物料而沉降在熔池底部，并汇集成铁水层，收集该铁水层就可以实现赤泥中铁元素的回收和提取。熔剂的加入不仅有助于降低反应物料的熔点，还有利于提高铁氧化物的还原反应率，使侧吹熔炼过程更容易进行。

上述侧吹熔炼过程中，涉及到的化学反应主要有：2Fe₂O₃+3C=4Fe+3CO₂↑；

相比于传统的热辐射加热方式，采用上述侧吹熔炼工艺可以使熔池内的反应原料不断进行翻滚和搅拌，这有利于大大提高传热效率和混合均匀性，从而提高熔炼反应速率和铁元素的提取率。同时上述工艺还根据赤泥组成使其在侧吹熔炼过程中形成不同的渣型，这能够大大提高整个熔炼过程的选择性和还原效率及还原深度，从而能够大幅提高铁元素的提取率。在此基础上，在上述两方面原因的作用下，相比于现有工艺，采用本申请提供的方法从赤泥中提取铁元素能够获得较高的提取率。

此外，侧吹熔炼后得到的还原渣进行回收利用，再制成产品外售，这样不仅可以实现赤泥资源化利用的最大化，降低对环境的污染，还可以提高经济效益。

在一种优选的实施方式中，对赤泥Ⅰ进行侧吹熔炼过程时的熔炼温度为1500～1620℃；相比于其他温度范围，将熔池温度限定在上述温度范围内，有利于使熔剂与赤泥I中的氧化铁发生的氧化还原反应更加充分，提高了铁元素的提取率，还有利于提高熔炼反应速率和铁元素的回收速率，缩短侧吹熔炼工艺的周期。而赤泥I中的CaO、SiO₂、Al₂O₃等其它固态氧化物不与还原剂发生反应而直接参与造渣，形成的还原熔渣漂浮于熔池液面上，有利于还原渣的收集和后续处理。为了使还原渣更易于与铁水分离，同时降低铁水中杂质的含量，降低熔炼温度，优选地，以占还原渣的百分含量计，还原渣中包括6～25%CaO、8～30%SiO₂和24～38%Al₂O₃和5～14%TiO₂。

在一种优选的实施方式中，对赤泥Ⅱ进行侧吹熔炼过程时的熔炼温度为1420～1550℃；相比于其他温度范围，将熔池温度限定在上述温度范围内，有利于使熔剂与赤泥II中的氧化铁发生的氧化还原反应更加充分，提高了铁元素的提取率，还有利于提高熔炼反应速率和铁元素的回收速率，缩短侧吹熔炼工艺的周期和熔炼温度，降低能耗。而赤泥Ⅱ中的CaO、SiO₂、Al₂O₃等其它固态氧化物不与还原剂发生化学反应直接参与造渣过程，形成还原渣漂浮于熔池液面上，有利于还原渣的收集和后续处理。为了使还原渣更易于与铁水分离，同时降低铁水中杂质的含量，降低熔炼温度，优选地，以占还原渣的百分含量计，还原渣中包括15～30%CaO、16～40%SiO₂、15～28%Al₂O₃和1～10%Na₂O。

喷枪中喷入的燃料和助燃气在熔池液面以下，侧吹喷枪构成浸没式侧吹燃烧方式，能够提高燃料燃烧产生热量的利用率，实现对熔池内反应物料的剧烈翻滚，使燃料和助燃气与熔池内反应物料混合地更加充分。在一种优选的实施方式中，在上述侧吹熔炼过程中，采用侧吹喷枪将燃料和助燃气喷入熔池的液面以下，且侧吹喷枪的出口的浸没深度为0.5~1 m，熔池的深度为1.5~3m。在熔池中，从上到下依次分布为原料层、熔渣层以及铁水层，将喷枪出口的浸没深度和熔池深度限定在上述范围内，能够使喷出的燃气和助燃气更加精准的喷入熔渣层中，并对其进行更深程度地喷吹搅动，从而使其进行深度的熔炼反应和还原过程，这有利于进一步提高侧吹熔炼过程的反应速率和铁元素的提取率。

助燃气中氧气的用量可以按照喷吹燃料燃烧过程所需的理论用量进行添加。在一种优选的实施方式中，上述助燃气中氧气的含量为喷吹燃料全部燃烧所需氧气量的70~90%。将上述助燃气中氧气的含量限定在上述范围内有利于使侧吹熔炼过程中炉内反应体系保持还原气氛，使赤泥中铁的氧化物更易被还原，从而提高铁元素的提取率。

本申请使用的燃料选自气体燃料或固体燃料，其中，气体燃料选自天然气、液化石油气、发生炉煤气组成的组中的一种或多种，固体燃料选自煤粉、炭粉、焦炭粉组成的组中的一种或多种。

为了降低反应物料的熔化温度，促进反应物料的熔化，减少反应的热损失，在一种优选的实施方式中，在侧吹熔炼的反应体系中加入熔剂。熔剂选自酸性熔剂或碱性熔剂，其中，酸性熔剂为石英、尾矿、镍铁渣、铜渣和铅锌渣组成的组中的一种或多种；碱性熔剂为石灰石、生石灰、白云石、钢渣和石膏组成的组中的一种或多种；为了实现赤泥中铁的氧化物的还原反应的发生，从而得到单质铁，实现铁元素的提取，还原剂为无烟煤、兰炭、焦炭、废旧轮胎、含碳废电极和废塑料组成的组中的一种或多种。

为了进一步降低侧吹熔炼过程的熔点，提高熔炼效率，优选地，侧吹熔炼过程还加入了助熔剂，其中助熔剂包括但不限于萤石、工业碱、氧化铁皮和废铁屑组成的组中的一种或多种。上述种类的助熔剂的熔点均低于赤泥中含有的CaO（熔点为2572℃）、SiO₂（熔点为2950℃）、MgO（熔点为2800℃）和Al₂O₃（熔点为2054℃），将其应用于侧吹熔炼过程中可以降低赤泥等固体反应物料的熔点，使赤泥等固体反应物料，在更低的温度下进行反应，有利于减少燃料的消耗，降低生产成本。当助熔剂为工业碱时，二氧化硅高温下与碳酸钠发生如下反应：SiO₂+Na₂CO₃=Na₂SiO₃+CO₂↑，Na₂O能破坏硅酸盐熔体中Si-O-Si网络连接键，促进形成更多孤岛型[SiO₄]四面体，降低硅酸盐渣的三维网络连接度，进而降低渣熔化温度。

在一种优选的实施方式中，上述赤泥、熔剂、助熔剂和还原剂的重量之比为100：（20~35）：（0~2）：（10~30）。将上述赤泥、熔剂、助熔剂和还原剂的重量之比限定在上述范围内，有利于使氧化还原反应反应地更加彻底，进一步提高金属铁的提取率和赤泥的利用率；此外还可以降低燃料等能耗。

在一种优选的实施方式中，侧吹熔炼过程中使用的固态物料的粒度为10~50mm。在粒度过大的情况下，喷枪喷出的燃料气体不足以使固态物料发生搅动。相比于其他范围粒度的固态物料，将上述固态物料的粒度限制在上述范围内，更易于使固态物料在高温条件下熔于熔池中，随着喷枪喷出燃料的气流进行翻滚，有利于提高固态物料的反应速率，缩短侧吹熔炼工艺提取铁元素的周期；同时还有利于进一步提高反应物料的反应程度，提高铁元素的提取率。

在一种优选的实施方式中，侧吹熔炼过程的产物还包括含尘烟气，从赤泥中提取铁元素的方法还包括：使含尘烟气进行燃烧，得到二次烟气，将二次烟气作为余热发电装置的热源；对所述还原渣进行机械粉磨处理，得到活性渣粉，作为建材活性掺合料使用。

将二次烟气作为余热发电装置的热源，可以实现对二次烟气的再利用，减少侧吹熔炼后产生的二次污染。由于赤泥中含有少量的碱（如Na₂O），在侧吹熔炼过程中，高温环境会使上述少量的碱脱除，产生含有烟尘的烟气。如果不对上述烟气进行处理，直接将其排放会造成二次污染。而将上述含碱性物质的烟气收集后进行余热发电，经过降温除尘和尾气脱硫后得到的烟尘既可以作为助熔剂返回侧吹炉熔炼，也可以外售作为其它工业原料，提高经济效益，同时有利于提高赤泥的综合利用率。

根据烟尘中碱含量的大小，可以采用不同的处理工艺对其进行再利用。当烟尘中碱的含量较低时，直接将其送入侧吹炉中调整渣型，并冶炼回收铁；当烟尘中碱的含量较高时，可将其作为调质剂对上述还原渣进行电炉熔渣调质，有利于改善渣粉的活性；将调质后的熔渣直接制作成熔块应用于陶瓷工业领域，有利于进一步提高赤泥的附加值和综合利用率。

当固体反应物料为赤泥II时，侧吹熔炼之后得到的高铝还原渣进行电炉调质，得到熔块。上述还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O型。

对上述CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂型还原渣进行机械球磨处理可以得到活性渣粉，这便于后续该活性渣粉在提高胶凝材料早期强度和混凝土体积稳定性方面的应用。这是因为在碱性水溶液环境下该活性微粉能够产生更多的水化产物，具有很高的水化反应活性。相比于传统高炉矿渣粉，上述活性渣粉具有更好的性能。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

一种从赤泥中提取铁元素的方法，工艺流程如图1所示，具体包括：

准备粒度为10~50mm的固态物料，包括赤泥I（Al₂O₃为12%、Fe₂O₃为62%）、碱性熔剂石灰石、助熔剂萤石和还原剂无烟煤，其含水量控制在10~20%。再按照100:35:2:30的重量比分别称取赤泥I、熔剂石灰石、助熔剂萤石和还原剂无烟煤，将上述赤泥混合原料中粒度小于10mm的原料进行预处理，预处理包括将上述固态原料混合后进行压球处理。

侧吹熔炼过程中，上述固态物料从侧吹炉顶部的加料孔内向侧吹炉内连续加入，以天然气作为燃料，以空气和氧气混配成的富氧空气作为助燃气，并将燃气和助燃气经侧吹炉的侧吹喷枪喷入。控制侧吹熔炼过程中的熔池温度为1500℃，侧吹喷枪的出口的浸没深度为0.5m，熔池的深度为1.5m，上述侧吹熔炼过程中，助燃气中氧气的含量为天然气全部燃烧所需氧气量的70%。侧吹炉内形成的熔渣为CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂型，且以占还原渣的百分含量计，该还原渣中包括6%CaO、30%SiO₂、24%Al₂O₃和6%TiO₂。

侧吹熔炼过程中，赤泥I经历还原熔炼产生的铁水沉降与熔池底部，通过虹吸孔排出，实现铁水的收集，测得铁元素的提取率为94wt%。熔炼过程中，还原渣浮于熔池液面上，待还原渣中的铁含量降低至1.5%以下时，且还原渣层的液面高于1.5m，上述还原渣从虹吸出渣口排出，准备进行下一步水淬处理，得到水淬渣。

水淬渣直接在立磨机中利用侧吹炉烟气余热进行球磨处理，在球磨过程中加入碱性激发剂石膏，同时进行机械球磨处理得到活性渣粉，可作为产品外售。

侧吹熔炼过程中产生的含尘烟气通过上升通道被收集，在二次风的条件下，该烟气二次燃烧产生的热量作为余热发电装置的热源，降温除尘后得到碱性物质的烟尘。该烟尘中含碱量较高，可用于外售。或者将上述二次燃烧后的烟气经过降温除尘和脱硫处理，得到无害化尾气，进行排放。

实施例2

与实施例1的区别为：按照100:25:10的重量比分别称取赤泥I、碱性熔剂石灰石和还原剂无烟煤。

测得铁元素的提取率为92wt %。

实施例3

与实施例1的区别为：按照100:40:40的质量比分别称取赤泥I、碱性熔剂石灰石和还原剂无烟煤。

测得铁元素的提取率为89wt %。

实施例4

与实施例1的区别为：

采用如图2所示的工艺流程从赤泥中提取铁元素的方法，其中赤泥类型为赤泥II（Al₂O₃为24%、Fe₂O₃为25%），按照100:50:2:30的质量比分别称取赤泥II、碱性熔剂石灰石、助熔剂萤石和还原剂无烟煤，熔炼温度为1500℃。侧吹炉内形成的熔渣为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O型，以占还原渣的百分含量计，该还原渣中包括15%CaO、16%SiO₂、15%Al₂O₃和3%Na₂O。

测得铁元素的提取率为91wt %。

实施例5

与实施例4的区别为：赤泥类型为赤泥II（Al₂O₃为24%、Fe₂O₃为62%），熔剂类型为酸性熔剂石英砂。按照100:35:2:30的重量比分别称取赤泥II、酸性熔剂石英、助熔剂萤石和还原剂无烟煤。侧吹炉内形成的熔渣为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O型，以占还原渣的百分含量计，该还原渣中包括30%CaO、40%SiO₂、28%Al₂O₃和10%Na₂O。

测得铁元素的提取率为95 wt%。

实施例6

与实施例1的区别为：侧吹炉内形成的熔渣为CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂型，控制侧吹熔炼过程中的熔池温度为1620℃。

测得铁元素的提取率为95 wt%。

实施例7

与实施例1的区别为：侧吹炉内形成的熔渣为CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂型，控制侧吹熔炼过程中的熔池温度为1400℃。

测得铁元素的提取率为90wt%。

实施例8

与实施例4的区别为：控制侧吹熔炼过程中的熔池温度为1420℃。

测得铁元素的提取率为96 wt%。

实施例9

与实施例4的区别为：控制侧吹熔炼过程中的熔池温度为1550℃。

测得铁元素的提取率为95 wt%。

实施例10

与实施例4的区别为：控制侧吹熔炼过程中的熔池温度为1650℃。

测得铁元素的提取率为92wt%。

实施例11

与实施例1的区别为：以天然气作为燃料，以空气和氧气混配成的富氧空气作为助燃气，其中，助燃气中氧气的含量为天然气全部燃烧所需氧气量的90%。

测得铁元素的提取率为95 wt%。

实施例12

与实施例1的区别为：以天然气作为燃料，以空气和氧气混配成的富氧空气作为助燃气，其中，助燃气中氧气的含量为天然气全部燃烧所需氧气量的50%。

测得铁元素的提取率为92 wt%。

实施例13

与实施例1的区别为：侧吹喷枪的出口的浸没深度为1m，熔池的深度为3m。

测得铁元素的提取率为94 wt%。

实施例14

与实施例1的区别为：侧吹喷枪的出口的浸没深度为1.2m，熔池的深度为1.4m。

测得铁元素的提取率为92 wt%。

实施例15

与实施例1的区别为：侧吹炉内形成的熔渣渣型为CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂型，以占还原渣的百分含量计，该还原渣中包括25%CaO、30%SiO₂、35%Al₂O₃和14%TiO₂。

测得铁元素的提取率为94 wt%。

实施例16

与实施例1的区别为：侧吹炉内形成的熔渣渣型为CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂型，以占还原渣的百分含量计，该还原渣中包括5%CaO、35%SiO₂、44%Al₂O₃和16%TiO₂。

测得铁元素的提取率为75 wt%。

实施例17

与实施例4的区别为：侧吹炉内形成的熔渣渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O型，以占还原渣的百分含量计，该还原渣中包括30%CaO、40%SiO₂、28%Al₂O₃和10%Na₂O。

测得铁元素的提取率为92 wt%。

实施例18

与实施例4的区别为：侧吹炉内形成的熔渣渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O型，以占还原渣的百分含量计，该还原渣中包括12%CaO、45%SiO₂、30%Al₂O₃和13%Na₂O。

测得铁元素的提取率为82 wt%。

对比例1

与实施例1的区别为：以占赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为10～23%、Fe₂O₃为39～61%时，将该赤泥记为赤泥III，侧吹炉内形成的还原渣渣型为CaO-Al₂O₃-SiO₂型。

测得铁元素的提取率为90 wt%。

对比例2

与实施例4的区别为：以占赤泥的百分含量计，当SiO₂为20～50%、Fe₂O₃为5～24%时，将该赤泥记为赤泥IV，侧吹炉内形成的还原渣渣型为CaO-Al₂O₃-SiO₂型。

测得铁元素的提取率为80 wt%。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

比较实施例1至3可知，将上述赤泥、熔剂、助熔剂和还原剂的重量之比限定在上述范围内，有利于使氧化还原反应更加彻底，从而有利于提高金属铁的提取率和赤泥的利用率；此外还可以降低燃料等能耗。

比较实施例1、4、5可知，将赤泥类型分为赤泥I和赤泥II有利于后续对赤泥侧吹熔炼得到不同渣型的还原渣分别进行不同的处理。当赤泥类型为赤泥I（磁选赤泥）时，还原渣的渣型为CaO-SiO₂-Al₂O₃-TiO₂型，便于后续进行球磨处理得到活性渣粉；当赤泥类型为赤泥Ⅱ（原状赤泥）时，还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O型，便于后续进行电炉调质得到熔块。

比较实施例1、6和7可知，相比于其他温度范围，将熔池温度限定在上述温度范围内，有利于使熔剂与赤泥I中的铁的氧化物在侧吹熔炼过程中发生的氧化还原反应更加充分，提高了铁元素的提取率，还有利于提高熔炼反应速率和铁元素的回收速率，缩短侧吹熔炼工艺的周期。而赤泥I中的其他固态氧化物CaO、SiO₂、Al₂O₃等其它固态氧化物不与还原剂发生化学反应而直接参与造渣，形成的还原渣漂浮于熔池液面上，有利于还原渣的收集和后续处理。

比较实施例4、8至10可知，相比于其他温度范围，将熔池温度限定在上述温度范围内，有利于使熔剂与赤泥II中的氧化铁发生的氧化还原反应更加充分，提高了铁元素的提取率，还有利于提高熔炼反应速率和铁元素的回收速率，缩短侧吹熔炼工艺的周期。当温度高于上述优选温度时，铁元素的回收率有所降低，可能是温度太高参与反应的杂质会增多，从而影响铁元素的提取。

比较实施例1、11和12可知，将上述助燃气中氧气的含量限定在上述范围内有利于使侧吹熔炼过程中炉内反应体系保持还原气氛，使赤泥中铁的氧化物更易被还原，从而提高铁元素的提取率。

比较实施例1、13和14可知，在熔池中，从上到下依次分布为原料层、熔渣层以及铁水层，将喷枪出口的浸没深度和熔池深度限定在上述范围内，能够使喷出的燃气和助燃气更加精准的喷入未反应的原料层中，并对其进行更深程度地搅动，从而使其进行深度的还原过程，这有利于进一步提高侧吹熔炼过程的反应速率和铁元素的提取率。

比较实施例1、15和16以及17和18及对比例1至2可知，根据赤泥中Fe₂O₃和Al₂O₃的含量不同对其进行分类，并有针对性的限定还原渣中的CaO、SiO₂、Al₂O₃等其它固态氧化物百分含量，可以大大提高提高铁元素的提取率。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种从赤泥中提取铁元素的方法，其特征在于，所述从赤泥中提取铁元素的方法包括：

对赤泥、熔剂和还原剂进行侧吹熔炼，所述赤泥和所述还原剂的重量比为100:（10～30），得到铁水和还原渣；

以占所述赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为12～18%、Fe₂O₃为62～75%时，将所述赤泥记为赤泥Ⅰ，所述还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-TiO₂，以占所述还原渣的百分含量计，所述还原渣中包括6～25%CaO、8～30%SiO₂和24～35%Al₂O₃和6～14%TiO₂，所述侧吹熔炼过程时的熔炼温度为1500～1620℃；

以占所述赤泥的百分含量计，当Al₂O₃为24～35%、Fe₂O₃为25～38%时，将所述赤泥记为赤泥Ⅱ，所述还原渣的渣型为Al₂O₃-SiO₂-CaO-Na₂O，以占所述还原渣的百分含量计，所述还原渣中包括15～30%CaO、16～40%SiO₂、15～28%Al₂O₃和3～10%Na₂O，所述侧吹熔炼过程时的熔炼温度为1420～1550℃。

2.根据权利要求1所述的从赤泥中提取铁元素的方法，其特征在于，在所述侧吹熔炼过程中，采用侧吹喷枪将燃料和助燃气喷入熔池的液面以下，且所述侧吹喷枪的出口的浸没深度为0.5~1m，所述熔池的深度为1.5~3m。

3.根据权利要求2所述的从赤泥中提取铁元素的方法，其特征在于，所述助燃气中氧气的含量为喷吹燃料全部燃烧所需氧气量的70～90%。

4.根据权利要求1所述的从赤泥中提取铁元素的方法，其特征在于，所述熔剂选自酸性熔剂或碱性熔剂，其中，所述酸性熔剂为石英、尾矿、镍铁渣、铜渣和铅锌渣组成的组中的一种或多种；所述碱性熔剂为石灰石、生石灰、白云石、钢渣和石膏组成的组中的一种或多种；所述还原剂为无烟煤、兰炭、焦炭、废旧轮胎、含碳废电极和废塑料组成的组中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的从赤泥中提取铁元素的方法，其特征在于，所述侧吹熔炼过程还加入了助熔剂，其中所述助熔剂选自萤石、工业碱、氧化铁皮和废铁屑组成的组中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的从赤泥中提取铁元素的方法，其特征在于，所述赤泥、所述熔剂和所述助熔剂的重量比为100：（25~50）：（0~2）。

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