CN115784642A - 一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅35～40％、一氧化钙40～45％、三氧化二铁5～10％、三氧化二铝3～5％、微量元素1～2％，所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体。本发明与现有的技术相比的优点在于：本发明可以快速进行加工、能够方便提取铁和水泥、可以降低水泥的实际成本。

Description

一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法

技术领域

本发明涉及高铁赤泥回收领域，具体是一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法。

背景技术

赤泥是以铝土矿为原料制取氧化铝或氢氧化铝后所产生的强碱性固体废物。目前，全球赤泥储量估测已经超过30亿吨，并且每年大约以1.2亿吨的速度增长，世界赤泥平均利用率为15％。中国赤泥累计堆存量已增长至6亿吨，并且每年大约以1亿吨的速度增长，中国赤泥利用率仅为4％。大部分赤泥仍然采取陆地堆存的方法处置。赤泥堆存不仅浪费了二次资源、占用大量土地，而且破坏了赤泥堆场的周边环境，带来了严重的环境问题，致使铝工业的环保压力剧增。赤泥堆存的环境风险早已引起了各氧化铝生产国政府及企业的重视，解决赤泥问题的关键是研发赤泥综合利用技术。

现有技术中的公开号为CN109913656A公开的一种高铁高钛赤泥回收铁和钛及直接水泥化的方法，按以下步骤进行：(1)准备原料钙化-碳化法处理后的高铁高钛赤泥；(2)干燥获得脱水原料；脱水原料与固态碳质还原剂和造渣剂混料制成混合料，喷吹到涡流搅拌高温炉的漩涡中心，进行涡流搅拌还原；(3)还原后形成的铁水与含钛熔融渣分离；铁水中加入铬铁和锰铁制成耐磨铸铁产品；(4)含钛熔融渣中含钛成分富集形成含钛相，与余渣分离；余渣调整组分使其符合水泥熟料要求，破碎研磨。本发明的方法可综合回收铁和钛，钛的回收率可达60％以上，赤泥利用率达100％。

但是现有技术中的发明存在以下几种缺点：

(1)现有技术中的发明采用的时候原料钙化-碳化法处理后的高铁赤泥，是可以方便后续的水泥的制作，但是高铁赤泥内部还是含有铁矿，并不方便铁矿的制作，而且不方便进行使用；

(2)现有技术中的发明并未对高铁赤泥进行改性，赤泥的改性关键在降低赤泥中的碱含量,提高赤泥的内在活性,增加混合材的掺入量,降低水泥的实际成本，但是本发明中并没有添加。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种可以快速进行加工、能够方便提取铁和水泥、可以降低水泥的实际成本的高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅35～40％、一氧化钙40～45％、三氧化二铁5～10％、三氧化二铝3～5％、微量元素1～2％。

进一步，所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体。

进一步，所需要的材料为：高铁赤泥500～700份、无烟煤100～200份、改性剂50～100份、石灰100～300份、还原剂50～100份、粒化高炉矿渣80～150份、石膏50～70份、还原气体和惰性气体。

进一步，所需要的材料为：高铁赤泥500份、无烟煤100份、改性剂50份、石灰100份、还原剂50份、粒化高炉矿渣80份、石膏50份、还原气体和惰性气体。

进一步，所需要的材料为：高铁赤泥600份、无烟煤150份、改性剂70份、石灰200份、还原剂70份、粒化高炉矿渣100份、石膏60份、还原气体和惰性气体。

进一步，所需要的材料为：高铁赤泥700份、无烟煤200份、改性剂100份、石灰300份、还原剂100份、粒化高炉矿渣150份、石膏70份、还原气体和惰性气体。

进一步，所述还原气体主要的材料为一氧化碳，所述惰性气体的主要成分为氮气，所述一氧化碳与氮气的比例为1:4～1:6。

进一步，所述改良剂为磷石膏。

进一步，所述还原剂的材料为氯气。

进一步，制作方法：

(1)所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅35～40％、一氧化钙40～45％、三氧化二铁5～10％、三氧化二铝3～5％、微量元素1～2％；

(2)所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体；

(3)根据上述各种比例选取相应重量：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏；

(4)高铁赤泥预加工：把高铁赤泥、无烟煤、还原剂和无菌水放在打碎机内部打碎20～60分钟，打碎完的混合材料放在500～1000转/分钟的搅拌机内部进行搅拌30～40分钟，把搅拌好的材料放入到烘干机内部以500～800℃的温度烘干10～30分钟，把烘干好的材料放在研磨机内部进行研磨；

(5)磁选：把将赤泥磨矿至粒度-0.01mm的部分占总重量的45％，然后进行强磁选，磁场强度为450～600kA/m，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；强磁选精矿为含有赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿的混合物料；

(6)预氧化：将强磁选精矿放入悬浮焙烧炉中，向悬浮焙烧炉中通入空气，使物料呈悬浮状态；将悬浮焙烧炉内物料加热至800～1000℃进行预氧化焙烧，此时悬浮焙烧炉内为氧化气氛，预氧化的时间为10～30s；

(7)还原：保温完成后停止加热，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出空气；然后向悬浮焙烧炉内通入CO，使物料处于悬浮松散状态，利用物料自身储蓄的热量进行还原，还原时间为10～30秒；通入CO的同时继续通入氮气，CO和氮气的体积流量比为1:4～1:6；

(8)氧化：还原结束后停止通入CO，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出未反应的残余CO，通过悬浮焙烧炉夹套的冷却水对悬浮焙烧炉降温，当温度降至300～400℃时，向悬浮焙烧炉内通入空气进行再氧化，当悬浮焙烧炉内的物料降温至60～80℃以下时，将物料取出进行二次磨矿；再氧化后的物料中主要成分为磁性铁Fe2O3和Fe3O4；其中Fe2O3的重量含量在50～60％，Fe3O4的重量含量在20～35％，其余为赤铁矿Fe2O3；再氧化反应放出大量反应热，与悬浮焙烧炉夹套的冷却水进行热交换；

(9)再磁选：可以对还原结束的混合材料进行磁选，回收内部的铁，可以剩下残渣；

(10)回收水泥：在残渣的内部加入改性剂、粒化高炉矿渣、石膏，并投入到悬浮焙烧炉内通，加热1500～2500℃，烧制出来的便是水泥；

(11)打碎：可以利用打碎机对水泥进行打碎，然后进行水化。

本发明与现有的技术相比的优点在于：

(1)本发明的最初步骤是提取内部的铁，可以方便快速提取内部的铁份，而且在提取铁的时候，不会影响到水泥的制作，提取铁的过程中采用高温制作也是水泥生成存在的一部分，可以同步进行使用，能够节约能源；

(2)本发明在制作水泥的时候，内部加入了磷石膏，采用磷石膏作为改性剂,主要是基于两方面。(1)采用磷石膏酸性来中和赤泥中的碱,使赤泥中的碱含量降低到国标要求的标准。(2)通过煅烧来提高赤泥的活性,在煅烧过程中磷的存在可以抑制B-C,S向低活性y-C,S转变。提高了赤泥的活性。

具体实施方式

下面进一步说明本发明的具体实施方式。

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

所需要的材料为：高铁赤泥500份、无烟煤100份、改性剂50份、石灰100份、还原剂50份、粒化高炉矿渣80份、石膏50份、还原气体和惰性气体。

制作方法：

(1)所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅35％、一氧化钙40％、三氧化二铁5％、三氧化二铝5％、微量元素2％；

(2)所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体；

(3)根据上述各种比例选取相应重量：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏；

(4)高铁赤泥预加工：把高铁赤泥、无烟煤、还原剂和无菌水放在打碎机内部打碎20～60分钟，打碎完的混合材料放在500转/分钟的搅拌机内部进行搅拌30分钟，把搅拌好的材料放入到烘干机内部以500℃的温度烘干10分钟，把烘干好的材料放在研磨机内部进行研磨；

(5)磁选：把将赤泥磨矿至粒度-0.01mm的部分占总重量的45％，然后进行强磁选，磁场强度为450～600kA/m，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；强磁选精矿为含有赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿的混合物料；

(6)预氧化：将强磁选精矿放入悬浮焙烧炉中，向悬浮焙烧炉中通入空气，使物料呈悬浮状态；将悬浮焙烧炉内物料加热至800℃进行预氧化焙烧，此时悬浮焙烧炉内为氧化气氛，预氧化的时间为10s；

(7)还原：保温完成后停止加热，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出空气；然后向悬浮焙烧炉内通入CO，使物料处于悬浮松散状态，利用物料自身储蓄的热量进行还原，还原时间为10秒；通入CO的同时继续通入氮气，CO和氮气的体积流量比为1:4；

(8)氧化：还原结束后停止通入CO，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出未反应的残余CO，通过悬浮焙烧炉夹套的冷却水对悬浮焙烧炉降温，当温度降至300℃时，向悬浮焙烧炉内通入空气进行再氧化，当悬浮焙烧炉内的物料降温至60℃以下时，将物料取出进行二次磨矿；再氧化后的物料中主要成分为磁性铁Fe2O3和Fe3O4；其中Fe2O3的重量含量在50％，Fe3O4的重量含量在20％，其余为赤铁矿Fe2O3；再氧化反应放出大量反应热，与悬浮焙烧炉夹套的冷却水进行热交换；

(9)再磁选：可以对还原结束的混合材料进行磁选，回收内部的铁，可以剩下残渣；

(10)回收水泥：在残渣的内部加入改性剂、粒化高炉矿渣、石膏，并投入到悬浮焙烧炉内通，加热1500℃，烧制出来的便是水泥；

(11)打碎：可以利用打碎机对水泥进行打碎，然后进行水化。

实施例二

高铁赤泥600份、无烟煤150份、改性剂70份、石灰200份、还原剂70份、粒化高炉矿渣100份、石膏60份、还原气体和惰性气体。

制作方法：

(1)所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅38％、一氧化钙42％、三氧化二铁7％、三氧化二铝4％、微量元素1.5％；

(2)所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体；

(3)根据上述各种比例选取相应重量：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏；

(4)高铁赤泥预加工：把高铁赤泥、无烟煤、还原剂和无菌水放在打碎机内部打碎20～60分钟，打碎完的混合材料放在800转/分钟的搅拌机内部进行搅拌35分钟，把搅拌好的材料放入到烘干机内部以650℃的温度烘干20分钟，把烘干好的材料放在研磨机内部进行研磨；

(5)磁选：把将赤泥磨矿至粒度-0.01mm的部分占总重量的45％，然后进行强磁选，磁场强度为500kA/m，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；强磁选精矿为含有赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿的混合物料；

(6)预氧化：将强磁选精矿放入悬浮焙烧炉中，向悬浮焙烧炉中通入空气，使物料呈悬浮状态；将悬浮焙烧炉内物料加热至900℃进行预氧化焙烧，此时悬浮焙烧炉内为氧化气氛，预氧化的时间为20s；

(7)还原：保温完成后停止加热，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出空气；然后向悬浮焙烧炉内通入CO，使物料处于悬浮松散状态，利用物料自身储蓄的热量进行还原，还原时间为20秒；通入CO的同时继续通入氮气，CO和氮气的体积流量比为1:5；

(8)氧化：还原结束后停止通入CO，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出未反应的残余CO，通过悬浮焙烧炉夹套的冷却水对悬浮焙烧炉降温，当温度降至350℃时，向悬浮焙烧炉内通入空气进行再氧化，当悬浮焙烧炉内的物料降温至70℃以下时，将物料取出进行二次磨矿；再氧化后的物料中主要成分为磁性铁Fe2O3和Fe3O4；其中Fe2O3的重量含量在55％，Fe3O4的重量含量在25％，其余为赤铁矿Fe2O3；再氧化反应放出大量反应热，与悬浮焙烧炉夹套的冷却水进行热交换；

(9)再磁选：可以对还原结束的混合材料进行磁选，回收内部的铁，可以剩下残渣；

(10)回收水泥：在残渣的内部加入改性剂、粒化高炉矿渣、石膏，并投入到悬浮焙烧炉内通，加热2000℃，烧制出来的便是水泥；

(11)打碎：可以利用打碎机对水泥进行打碎，然后进行水化。

实施例三

所需要的材料为：高铁赤泥700份、无烟煤200份、改性剂100份、石灰300份、还原剂100份、粒化高炉矿渣150份、石膏70份、还原气体和惰性气体。

制作方法：

(1)所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅40％、一氧化钙45％、三氧化二铁10％、三氧化二铝5％、微量元素2％；

(2)所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体；

(3)根据上述各种比例选取相应重量：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏；

(4)高铁赤泥预加工：把高铁赤泥、无烟煤、还原剂和无菌水放在打碎机内部打碎60分钟，打碎完的混合材料放在1000转/分钟的搅拌机内部进行搅拌40分钟，把搅拌好的材料放入到烘干机内部以800℃的温度烘干10～30分钟，把烘干好的材料放在研磨机内部进行研磨；

(5)磁选：把将赤泥磨矿至粒度-0.01mm的部分占总重量的45％，然后进行强磁选，磁场强度为600kA/m，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；强磁选精矿为含有赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿的混合物料；

(6)预氧化：将强磁选精矿放入悬浮焙烧炉中，向悬浮焙烧炉中通入空气，使物料呈悬浮状态；将悬浮焙烧炉内物料加热至1000℃进行预氧化焙烧，此时悬浮焙烧炉内为氧化气氛，预氧化的时间为0s；

(7)还原：保温完成后停止加热，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出空气；然后向悬浮焙烧炉内通入CO，使物料处于悬浮松散状态，利用物料自身储蓄的热量进行还原，还原时间为30秒；通入CO的同时继续通入氮气，CO和氮气的体积流量比为1:6；

(8)氧化：还原结束后停止通入CO，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出未反应的残余CO，通过悬浮焙烧炉夹套的冷却水对悬浮焙烧炉降温，当温度降至400℃时，向悬浮焙烧炉内通入空气进行再氧化，当悬浮焙烧炉内的物料降温至80℃以下时，将物料取出进行二次磨矿；再氧化后的物料中主要成分为磁性铁Fe2O3和Fe3O4；其中Fe2O3的重量含量在60％，Fe3O4的重量含量在35％，其余为赤铁矿Fe2O3；再氧化反应放出大量反应热，与悬浮焙烧炉夹套的冷却水进行热交换；

(9)再磁选：可以对还原结束的混合材料进行磁选，回收内部的铁，可以剩下残渣；

(10)回收水泥：在残渣的内部加入改性剂、粒化高炉矿渣、石膏，并投入到悬浮焙烧炉内通，加热2500℃，烧制出来的便是水泥；

(11)打碎：可以利用打碎机对水泥进行打碎，然后进行水化。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅35～40％、一氧化钙40～45％、三氧化二铁5～10％、三氧化二铝3～5％、微量元素1～2％。

2.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体。

3.根据权利要求2所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所需要的材料为：高铁赤泥500～700份、无烟煤100～200份、改性剂50～100份、石灰100～300份、还原剂50～100份、粒化高炉矿渣80～150份、石膏50～70份、还原气体和惰性气体。

4.根据权利要求3所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法其特征在于：所需要的材料为：高铁赤泥500份、无烟煤100份、改性剂50份、石灰100份、还原剂50份、粒化高炉矿渣80份、石膏50份、还原气体和惰性气体。

5.根据权利要求3所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所需要的材料为：高铁赤泥600份、无烟煤150份、改性剂70份、石灰200份、还原剂70份、粒化高炉矿渣100份、石膏60份、还原气体和惰性气体。

6.根据权利要求3所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所需要的材料为：高铁赤泥700份、无烟煤200份、改性剂100份、石灰300份、还原剂100份、粒化高炉矿渣150份、石膏70份、还原气体和惰性气体。

7.根据权利要求6所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所述还原气体主要的材料为一氧化碳，所述惰性气体的主要成分为氮气，所述一氧化碳与氮气的比例为1:4～1:6。

8.根据权利要求6所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所述改良剂为磷石膏。

9.根据权利要求6所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：所述还原剂的材料为氯气。

10.根据权利要求9所述的一种高铁赤泥提铁及直接水泥原料的方法，其特征在于：制作方法：

(1)所述高铁赤泥选取材料占比为二氧化硅35～40％、一氧化钙40～45％、三氧化二铁5～10％、三氧化二铝3～5％、微量元素1～2％；

(2)所需要的材料为：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏、还原气体和惰性气体；

(3)根据上述各种比例选取相应重量：高铁赤泥、无烟煤、改性剂、石灰、还原剂、粒化高炉矿渣、石膏；

(4)高铁赤泥预加工：把高铁赤泥、无烟煤、还原剂和无菌水放在打碎机内部打碎20～60分钟，打碎完的混合材料放在500～1000转/分钟的搅拌机内部进行搅拌30～40分钟，把搅拌好的材料放入到烘干机内部以500～800℃的温度烘干10～30分钟，把烘干好的材料放在研磨机内部进行研磨；

(5)磁选：把将赤泥磨矿至粒度-0.01mm的部分占总重量的45％，然后进行强磁选，磁场强度为450～600kA/m，获得强磁选精矿和强磁选尾矿；强磁选精矿为含有赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿的混合物料；

(6)预氧化：将强磁选精矿放入悬浮焙烧炉中，向悬浮焙烧炉中通入空气，使物料呈悬浮状态；将悬浮焙烧炉内物料加热至800～1000℃进行预氧化焙烧，此时悬浮焙烧炉内为氧化气氛，预氧化的时间为10～30s；

(7)还原：保温完成后停止加热，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出空气；然后向悬浮焙烧炉内通入CO，使物料处于悬浮松散状态，利用物料自身储蓄的热量进行还原，还原时间为10～30秒；通入CO的同时继续通入氮气，CO和氮气的体积流量比为1:4～1:6；

(8)氧化：还原结束后停止通入CO，向悬浮焙烧炉内通入氮气置换出未反应的残余CO，通过悬浮焙烧炉夹套的冷却水对悬浮焙烧炉降温，当温度降至300～400℃时，向悬浮焙烧炉内通入空气进行再氧化，当悬浮焙烧炉内的物料降温至60～80℃以下时，将物料取出进行二次磨矿；再氧化后的物料中主要成分为磁性铁Fe2O3和Fe3O4；其中Fe2O3的重量含量在50～60％，Fe3O4的重量含量在20～35％，其余为赤铁矿Fe2O3；再氧化反应放出大量反应热，与悬浮焙烧炉夹套的冷却水进行热交换；

(9)再磁选：可以对还原结束的混合材料进行磁选，回收内部的铁，可以剩下残渣；

(10)回收水泥：在残渣的内部加入改性剂、粒化高炉矿渣、石膏，并投入到悬浮焙烧炉内通，加热1500～2500℃，烧制出来的便是水泥；

(11)打碎：可以利用打碎机对水泥进行打碎，然后进行水化。