CN114774680A - 一种拜耳法赤泥和转炉og泥的混合处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，应用本发明的技术方案，对拜耳法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎、润磨，然后进行配比混合造球，用高挥发分褐煤作燃料和还原剂来源，在回转窑中进行直接还原焙烧，焙烧后生成的金属化物料热装送入中频熔炼炉进行熔分，熔分得到的高纯度铁水继续热装送入转炉炼钢，整个工艺过程热装热送、节能减排，烟气热能用于赤泥和OG泥干燥，极大实现了拜耳法赤泥和转炉OG泥的资源化利用，趋利避害，同时降低了赤泥和OG泥的堆存成本和对环境的影响压力。本工艺流程简单，原辅料易得，尤其是兰炭和高挥发分褐煤价格低廉。
Description
技术领域
本发明属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法。
背景技术
全世界的铝土矿主要分为一水铝石矿和三水铝石矿，一水铝石矿适合用烧结法或串联法冶炼，三水铝石矿适合用拜耳法冶炼。一水铝石矿冶炼产生的赤泥中铁、铝含量低、硅含量高，而三水铝石矿拜耳法冶炼产生的赤泥中铁、铝含量较高，硅含量低，具备提取其中金属资源的可能。三水铝石型铝土矿所用的拜耳法冶炼即将三水铝石矿与NaOH溶液进行溶出反应，使Al2O3转化为铝酸钠溶液，进而结晶煅烧得到Al2O3，而剩余Al2O3、Fe2O3等物质进入尾矿赤泥。
全世界每年有上亿吨赤泥产生，堆存量很大，但处理量不到10%，环境影响问题日益严重，每每出现溃坝污染农田事件。拜耳法赤泥中含铁量较高（26-40%不等），主要以赤铁矿形式存在。但赤泥碱性较大、铁铝结合较紧密，工业上较难提取出金属。
转炉OG泥是炼钢转炉除尘产生的泥浆，含铁量56-60%，具有含铁量高、粒度细、粘性大、氧化钙含量高、二氧化硅含量低等特点，通常钢厂将其返回烧结配料，但因其加入会影响烧结透气性，降低烧结指标，且粉尘易污染环境，故用之很慎。
拜耳法赤泥若能和转炉OG泥混合造球进而提取其中的铁，则可减少固废堆积，实现废弃物的资源化利用。
发明内容
本发明旨在提供一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，以解决目前该赤泥和OG泥的资源堆存浪费和环境影响问题。
本发明混合处理方法包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎、润磨预处理；
所述拜耳法赤泥是三水铝石矿与NaOH溶液经拜耳法溶出铝酸钠后产生的尾矿，其含铁量为26～40%。所述转炉OG泥是炼钢转炉除尘产生的泥浆，其含铁量为55～60%。
（2）将干燥、破碎、润磨后的拜耳法赤泥和转炉OG泥按一定比例进行混合造球；
所述拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合质量比为1：1.5~1.5：1，混合球团直径为10~20mm。
（3）将混合球团和兰炭一起从回转窑入口端上料；
（4）从回转窑出口端喷入煤粉，进行直接还原焙烧；
（5）将回转窑排出的金属化物料热装送入熔分炉进行熔分；
（6）熔分得到高纯度的铁水热装送入转炉炼钢。
所述混合球团与兰炭的质量比为100:15～20，兰炭的粒径为10~20mm；所述混合球团与煤粉的质量比为100：20~30，煤粉为粒径0~15mm的高挥发分褐煤，挥发分在40%以上。
所述回转窑内的焙烧温度为1150~1200℃，在窑时间为3~3.5h，出窑料温为950~1050℃。焙烧时，利用回转窑出口端的粒煤喷枪将煤粉喷入回转窑焙烧区，从回转窑排出的金属化物料含铁51%~53%，含碳5%~10%；熔分采用中频熔炼炉，加热温度1550～1600℃，在此高温下，直接还原物料中剩余的碳可以对残余铁氧化物进行终还原，最终得到的铁水含铁量达到95～96%。
应用本发明的技术方案，对拜耳法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎、润磨，然后进行配比混合造球，用高挥发分褐煤作燃料和还原剂来源，在回转窑中进行直接还原焙烧，焙烧后生成的金属化物料热装送入中频熔炼炉进行熔分，熔分得到的高纯度铁水继续热装送入转炉炼钢，整个工艺过程热装热送、节能减排，烟气热能可用于赤泥和OG泥干燥，极大实现了拜耳法赤泥和转炉OG泥的资源化利用，趋利避害，同时降低了赤泥和OG泥的堆存成本和对环境的影响压力。本工艺流程简单，原辅料易得，尤其是兰炭和高挥发分褐煤价格低廉。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰明了，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，该处理方法包括以下步骤：（1）将拜耳法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎、润磨预处理；（2）将干燥、破碎、润磨后的拜耳法赤泥和转炉OG泥按一定比例进行混合造球；（3）将造好的混合球团和兰炭一起从回转窑入口端上料；（4）从回转窑出口端喷入煤粉，进行直接还原焙烧；（5）将回转窑排出的金属化物料热装送入熔分炉进行熔分；（6）熔分得到高纯度的铁水热装送入转炉炼钢。
根据本发明一种典型的实施方式，拜耳法赤泥是三水铝石矿拜耳法赤泥与NaOH溶液在高温高压下溶出铝酸钠后产生的尾矿；转炉OG泥是炼钢转炉除尘产生的泥浆。
优选的，该拜耳法赤泥含铁量为26～40%；转炉OG泥含铁量为55～60%。
优选的，该拜耳法赤泥和转炉OG泥经干燥、破碎、润磨后按照质量比1：1.5~1.5：1进行混合造球（10~20mm），使混合球团含铁40%~60%。
优选的，混合球团和兰炭按照100：15～20的质量比从回转窑入口上料。
优选的，回转窑内直接还原的焙烧温度为1150～1200℃，在窑时间为3～3.5小时，出窑料温为950~1050℃。
优选的，所用的兰炭是10~20mm的颗粒，所用的煤为0~15mm高挥发分的褐煤，挥发分在40%以上。
优选的，将0~15mm的上述褐煤通过喷枪喷到回转窑焙烧区前段和中段（焙烧区前段指窑头盖这一侧）。
优选的，混合球团与褐煤的质量比为100：20～30。
优选的，球团矿在回转窑内从入窑端向出窑端翻滚移动过程中，与窑内高温烟气进行辐射及对流传热，在回转窑的前端未喷煤区随着温度升高发生传统的碳冶金过程，一部分氧化铁被兰炭和CO还原成金属铁和低价铁氧化物，来到喷煤区会发生煤充分热解产生氢气、铁氧化物被还原成金属铁、水气化炭生成氢气和一氧化碳等反应的高度集成，我们把它叫做氢冶金直接还原。窑内温度、还原气氛、还原时间作为三个重要因素，决定了直接还原的效果是否达到以及有没有高温熔融造成粘窑。
优选的，回转窑排出的500~600℃烟气进入到拜耳法赤泥、转炉OG泥的干燥机作为间接干燥热源，在进行干燥的同时，可使烟气温度降低到150~200℃，低温烟气经净化后由抽烟机抽出排放。
优选的，在回转窑前端和中端设置若干台窑背风机，窑背风机将常温空气按工艺需求供入窑内，可在作为助燃空气调节窑内温度分布的同时，控制窑内可燃及还原性气体。
优选的，从回转窑排出的金属化物料含铁达到51~53%，含碳5～10%。
优选的，从回转窑排出的金属化物料热装送入熔分炉进行熔分。
优选的，熔分采用中频熔炼炉，加热温度1550～1600℃，在此高温下，金属化物料中剩余碳可以对残余铁氧化物进行终还原，熔分得到的铁水含铁量达到95～96%。
下面将结合实施例对本申请的拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法进行详细说明。
实施例1
拜耳法赤泥TFe（总铁）：27.2%；Al2O3：18.3%；CaO：8.5%；SiO2%：7.5%；
转炉OG泥TFe：59.3%；CaO：11.8%；SiO2%：2.5%；
将该拜尔法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎和润磨处理后，按质量比43：57进行混合造球（10~20mm），然后将混合球团与兰炭一起加入回转窑出料端进行还原焙烧，期间利用粒煤喷枪向回转窑内喷入高挥发分褐煤作为燃料和还原剂，其中混合球团：兰炭：褐煤的质量比为100：16：28。回转窑内直接还原的焙烧温度为1200℃，在窑时间为3小时，出窑料温为1050℃，经回转窑出料端排出的金属化物料含铁53.1%，含碳6.3%，接着将该金属化物料送入中频熔炼炉进行熔分，熔分得到的铁水含铁量达96%。
实施例2
拜耳法赤泥TFe：32.5%；Al2O3：16.3%；CaO：6.5%；SiO2%：8.5%；
转炉OG泥TFe：57.8%；CaO：13.2%；SiO2%：3.1%；
将该拜尔法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎和润磨处理后，按质量比50：50进行混合造球（10~20mm），然后将混合球团与兰炭一起加入回转窑出料端进行还原焙烧，期间利用粒煤喷枪向回转窑内喷入高挥发分褐煤作为燃料和还原剂，其中混合球团：兰炭：褐煤的质量比为100：17：25。回转窑内直接还原的焙烧温度为1175℃，在窑时间为3小时15分钟，出窑料温为980℃，经回转窑出料端排出的金属化物料含铁52.3%，含碳7.8%，接着将该金属化物料送入中频熔炼炉进行熔分，熔分得到的铁水含铁量达95.6%。
实施例3
拜耳法赤泥TFe：37.3%；Al2O3：13.3%；CaO：4.5%；SiO2%：5.5%；
转炉OG泥TFe：56.2%；CaO：15.8%；SiO2%：3.5%；
将该拜尔法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎和润磨处理后，按质量比58：42进行混合造球（10~20mm），然后将混合球团与兰炭一起加入回转窑出料端进行还原焙烧，期间利用粒煤喷枪向回转窑内喷入高挥发分褐煤作为燃料和还原剂，其中混合球团：兰炭：褐煤的质量比为100：18：22。回转窑内直接还原的焙烧温度为1150℃，在窑时间为3小时30分钟，出窑料温为960℃，经回转窑出料端排出的金属化物料含铁51.5%，含碳9.1%，接着将该金属化物料送入中频熔炼炉进行熔分，熔分得到的铁水含铁量达95.2%。
Claims (10)
1.一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将拜耳法赤泥和转炉OG泥分别进行干燥、破碎、润磨预处理；
（2）将干燥、破碎、润磨后的拜耳法赤泥和转炉OG泥按一定比例进行混合造球；
（3）将造好的混合球团和兰炭一起从回转窑入口端上料；
（4）从回转窑出口端喷入煤粉，进行直接还原焙烧；
（5）将回转窑排出的金属化物料热装送入熔分炉进行熔分；
（6）熔分得到高纯度的铁水热装送入转炉炼钢。
2.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：所述拜耳法赤泥是三水铝石矿与NaOH溶液经拜耳法溶出铝酸钠后产生的尾矿，该赤泥含铁量为26～40%。
3.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：所述转炉OG泥是炼钢转炉除尘产生的泥浆，含铁量为55～60%。
4.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：赤泥和OG泥经干燥、破碎、润磨后按照某种比例进行混合造球，使混合球团含铁45%左右。
5.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：所述混合球团与兰炭的质量比为100:15～20。
6.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：所述混合球团与煤粉的质量比为100：20~30。
7.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：所述兰炭的粒径为10~20mm，所述煤粉为粒径0~15mm的高挥发分褐煤，挥发分在40%以上。
8.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：所述回转窑内的焙烧温度为1150~1200℃，在窑时间为3~3.5h，出窑料温为950~1050℃。
9.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：经回转窑排出的金属化物料含铁51%~53%，含碳5%~10%。
10.根据权利要求1所述一种拜耳法赤泥和转炉OG泥的混合处理方法，其特征在于：熔分得到的铁水中含铁量为95%~96%。
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