CN115786689A - 一种从赤泥中回收利用铁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从赤泥中回收利用铁的方法，包括加工高铁赤泥、第一次强力磁选、预氧化、蓄热还原、再还原、再氧化和再磁选。本发明与现有的技术相比的优点在于：本发明可以节约成本、快速使用和提取充分的从赤泥中回收利用铁的方法。
Description
技术领域
本发明涉及赤泥再利用领域，具体是一种从赤泥中回收利用铁的方法。
背景技术
赤泥redmud从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。据估计，全世界氧化铝工业每年产生的赤泥超过7000万吨，而2007年中国的赤泥产生量超过3000万吨。铝土矿中铝硅比高的多采用拜尔法提取氧化铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥；中低品位的铝土矿多用烧结法或用烧结法和拜尔法联合提取氧化铝，所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。赤泥的物理性质：颗粒直径0.088～0.25毫米,比重2.7～2.9，容重0.8～1.0，熔点1200～1250℃。生产1吨氧化铝要排出0.6～2.0吨赤泥。有的国家把赤泥排入海中，因含有碱等有害物质而污染海洋，危害渔业生产。有的在陆地堆放,占用农田，污染水系,干燥后随风飘扬，又污染大气。赤泥的处理和处置是一个国际性难题。为了减少污染，赤泥堆场底部应铺设不透水层，在赤泥堆上面铺土种植植物。但积极合理的办法是开展综合利用，如用赤泥生产建筑材料、土壤改良剂，以及回收其中的金属等。由于历史原因，国内对烧结法赤泥综合利用研究较多。拜耳法赤泥的研究也在逐渐广泛。烧结法赤泥氧化钙含量高，适合制造建筑材料。国内在1963年开始用它作为普通水泥的生料。赤泥浆刚从氧化铝厂排出时液固比一般为3～4，先通过真空过滤机过滤，使赤泥浆含水率降至60％以下。一般采用三元组分(石灰石、赤泥、砂岩)配料，有时还配入铁粉，赤泥在生料中占25～35％。生料浆的煅烧工艺与一般的普通水泥生产基本相同。用赤泥烧制的水泥熟料各率值为：石灰饱和系数KH＝0.88～0.92,硅酸率n＝2.0～2.2，铝率P＝0.7～1.2。用赤泥生产的425号普通硅酸盐水泥,符合中国国家标准GB175-77中规定的技术要求。但由于近年来，国家对水泥中钠含量的限制，赤泥在水泥生产中的参量受到了一定的限制。此外，烧结法赤泥还可用以生产油井水泥、赤泥硅酸盐水泥、赤泥硅钙肥料等。联合法赤泥的利用同烧结法赤泥相似。40年代以来，许多国家就拜尔法赤泥的综合利用提出了几十种方法，但绝大多数没有达到工业生产的要求，主要是由于这种赤泥浆不易干燥,脱水能耗大。另外,这种赤泥中铁和碱的含量高，也不利于制造水泥。如用以炼铁，其中的碱会腐蚀炉衬的耐火材料，赤泥中的氧化钛还会使炉渣粘度增加，造成高炉操作困难等。近年来，拜耳法赤泥在我国赤泥总量中占的比例正在不断增加，从拜耳法赤泥中回收铁铝资源仍然是研究的主要方向。
现有技术中公开号为：CN103922416B的专利公开了一种从赤泥中分离回收铁的方法，该方法的特点是，用草酸溶液浸出脱除赤泥中的铁，过滤，得到除铁赤泥和含草酸铁的浸出液。所得的除铁赤泥可用作生产水泥及耐火砖的原料；所得的浸出液经膜电解或加还原剂将其中的草酸铁还原成草酸亚铁沉淀析出，或直接中和沉淀氢氧化铁及草酸盐混合物的方法分离溶液中的铁。所得的草酸亚铁酸分解，得到草酸和含铁化合物；所得的氢氧化铁及草酸盐混合物经选择性浸出，分离回收得草酸和含铁化合物。回收所得的草酸返回赤泥浸出除铁工序循环使用，本发明具有工艺流程短，铁的分离效果好，操作简便，环境友好等特点，适合于大规模工业化应用。
但是现有技术中的专利存在以下几种缺点：
(1)现有技术中的专利主要是由化学试剂把所需要的成分提取出来，化学试剂的成本比较高，而且只能适用于小型提取，不方便大型加工；
(2)现有技术中的专利没有对赤泥进行预加工，不能够充分的对赤泥内部的铁进行充分的提取，会存在浪费的可能。
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，提供一种可以节约成本、快速使用和提取充分的从赤泥中回收利用铁的方法。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)把高铁赤泥原料进行处理后变成处理后高铁赤泥；
(2)处理后高铁赤泥为粉末状，经过强力磁选，可以优先选出处理后高铁赤泥中的铁块，剩下的材料进入下一步的反应；
(3)将经磁选的(2)中剩余的物料于空气气氛中进行预氧化处理，在还原性气体气氛中对其进行还原处理，使物料中的赤铁矿还原为Fe3O4，剩余的材料可以再次氧化，直至全部还原为Fe3O4；
(4)将步骤(3)中还原的Fe3O4进行冷却，在冷却到常温的时候，可以将所得物料进行再次氧化处理，使物料中至的Fe3O4转化为Fe2O3；
(5)将步骤(4)的材料再次放入到强力磁选中，从中选出铁，其他的残渣可以再次进行反应，直到再无反应为止；
高铁赤泥原料处理为处理后高铁赤泥的步骤为：
(1)把高铁赤泥原料、还原剂、添加剂和无烟煤放在一起，在混合的材料中放入蒸馏水，然后把混合好的材料放入到打碎机内部进行打碎；
(2)打碎后的混合材料可以放在搅拌机内部进行搅拌，搅拌充分以后可以放在烘干机内部进行烘干；
(3)将第(2)步骤内部的混合材料放入磨粉机内部磨粉，可以把材料彻底磨碎，没有磨碎的材料可以多次进行打磨。
所述残渣在无反应的时候可以进行灰尘处理。
所述强力磁选的磁选机的磁力为1.6T～1.8T。
所述Fe3O4在进行冷却的时候，可以把热量进行回收，进行余热发电。
通入还原性气体的同时通入氮气，还原性气体和氮气的流量比为1:4～1:6，所述还原性气体为一氧化碳。
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450～800℃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10～120s。
所述高铁赤泥成分中含有碳酸化物，在燃烧的时候，可以通过灰尘处理把碳酸化物燃烧出来的石灰再利用。
本发明与现有的技术相比的优点在于：
(1)本发明所参与的物料都是生活中常见的材料，在一起进行还原加热，成本比较低，而且本发明可以适用于大量的材料进行提取，可以适用于工厂；
(2)本发明在高铁赤泥进行提取的时候，可以先对高铁赤泥进行预加工，可以把材料进行充分搅拌和磨粉，可以利于加工，能够保证加工充分。
附图说明
图1是本发明一种从赤泥中回收利用铁的方法的流程图。
图2是本发明一种从赤泥中回收利用铁的方法的高铁赤泥原料预加工的流程图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，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
一种从赤泥中回收利用铁的方法，包括以下步骤：
(6)把高铁赤泥原料进行处理后变成处理后高铁赤泥；
(7)处理后高铁赤泥为粉末状，经过强力磁选，可以优先选出处理后高铁赤泥中的铁块，剩下的材料进入下一步的反应；
(8)将经磁选的(2)中剩余的物料于空气气氛中进行预氧化处理，在还原性气体气氛中对其进行还原处理，使物料中的赤铁矿还原为Fe3O4，剩余的材料可以再次氧化，直至全部还原为Fe3O4；
(9)将步骤(3)中还原的Fe3O4进行冷却，在冷却到常温的时候，可以将所得物料进行再次氧化处理，使物料中至的Fe3O4转化为Fe2O3；
(10)将步骤(4)的材料再次放入到强力磁选中，从中选出铁，其他的残渣可以再次进行反应，直到再无反应为止；
高铁赤泥原料处理为处理后高铁赤泥的步骤为：
(1)把高铁赤泥原料、还原剂、添加剂和无烟煤放在一起，在混合的材料中放入蒸馏水，然后把混合好的材料放入到打碎机内部进行打碎；
(2)打碎后的混合材料可以放在搅拌机内部进行搅拌，搅拌充分以后可以放在烘干机内部进行烘干；
(3)将第(2)步骤内部的混合材料放入磨粉机内部磨粉，可以把材料彻底磨碎，没有磨碎的材料可以多次进行打磨。
所述残渣在无反应的时候可以进行灰尘处理。
所述强力磁选的磁选机的磁力为1.6T～1.8T。
所述Fe3O4在进行冷却的时候，可以把热量进行回收，进行余热发电。
通入还原性气体的同时通入氮气，还原性气体和氮气的流量比为1:4～1:6，所述还原性气体为一氧化碳。
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600～900℃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120～150s。
所述高铁赤泥成分中含有碳酸化物，在燃烧的时候，可以通过灰尘处理把碳酸化物燃烧出来的石灰再利用。
本发明所述从赤泥中回收铁的方法中，预氧化使菱铁矿和褐铁矿全部转化为赤铁矿，其中菱铁矿发生反应的反应式为：
FeCO3(s)＝FeO(s)+CO2(g) (1)
3FeCO3(s)＝Fe3O4(s)+CO(g)+2CO2(g) (2)
4FeO(s)+O2(g)＝2Fe2O3(s) (3)
Fe3O4(s)+O2(g)＝2Fe2O3 (4)
菱铁矿先按式(1)和(2)发生分解反应生成Fe3O4或者FeO，然后再按式(3)和(4)氧化为Fe2O3；
褐铁矿发生反应的反应式为：
Fe2O3·2H2O(s)＝Fe2O3(s)+2H2O(g) (5)
褐铁矿转化为Fe2O3。
发明所述从赤泥中回收铁的方法中，还原的反应式为：
3Fe2O3(s)+CO(g)＝2Fe3O4(s)+CO2(g) (6)
物料中的Fe2O3还原为Fe3O4。
预磁选：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478kA/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；
2、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；
3、蓄热还原：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1:6；
4、再氧化：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，转化为水蒸气回收；
5、再磁选：当二次磨矿后的物料至粒度-0.035mm的部分占总重量的70％时，将二次磨矿后的物料在磁场强度1.6T条件下进行第二次磁选，获得二次磁选精矿和二次磁选尾矿；
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，附图中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 (8)
1.一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)把高铁赤泥原料进行处理后变成处理后高铁赤泥；
(2)处理后高铁赤泥为粉末状，经过强力磁选，可以优先选出处理后高铁赤泥中的铁块，剩下的材料进入下一步的反应；
(3)将经磁选的(2)中剩余的物料于空气气氛中进行预氧化处理，在还原性气体气氛中对其进行还原处理，使物料中的赤铁矿还原为Fe3O4，剩余的材料可以再次氧化，直至全部还原为Fe3O4；
(4)将步骤(3)中还原的Fe3O4进行冷却，在冷却到常温的时候，可以将所得物料进行再次氧化处理，使物料中至的Fe3O4转化为Fe2O3；
(5)将步骤(4)的材料再次放入到强力磁选中，从中选出铁，其他的残渣可以再次进行反应，直到再无反应为止。
2.根据权利要求1所述的一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：高铁赤泥原料处理为处理后高铁赤泥的步骤为：
(1)把高铁赤泥原料、还原剂、添加剂和无烟煤放在一起，在混合的材料中放入蒸馏水，然后把混合好的材料放入到打碎机内部进行打碎；
(2)打碎后的混合材料可以放在搅拌机内部进行搅拌，搅拌充分以后可以放在烘干机内部进行烘干；
(3)将第(2)步骤内部的混合材料放入磨粉机内部磨粉，可以把材料彻底磨碎，没有磨碎的材料可以多次进行打磨。
3.根据权利要求1所述的一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：所述残渣在无反应的时候可以进行灰尘处理。
4.根据权利要求1所述的一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：所述强力磁选的磁选机的磁力为1.6T～1.8T。
5.根据权利要求1所述的一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：所述Fe3O4在进行冷却的时候，可以把热量进行回收，进行余热发电。
6.根据权利要求1所述的一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：通入还原性气体的同时通入氮气，还原性气体和氮气的流量比为1:4～1:6，所述还原性气体为一氧化碳。
7.根据权利要求1所述的一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：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450～800℃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10～120s。
8.根据权利要求1所述的一种从赤泥中回收利用铁的方法，其特征在于：所述高铁赤泥成分中含有碳酸化物，在燃烧的时候，可以通过灰尘处理把碳酸化物燃烧出来的石灰再利用。
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