CN201933128U

CN201933128U - 一种赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备

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Publication number: CN201933128U
Application number: CN2010206282653U
Authority: CN
Inventors: 董亚飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2020-11-29

Abstract

本实用新型涉及一种赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，包括混料机(1)，压球机(2)，链箅机(3)，转底炉(6)，冷却机(7)，磁选系统，余热利用系统，煤气系统。混料机(1)、压球机(2)与链箅机(3)依次相连，链箅机(3)与转底炉(6)上部的布料口(4)相连，冷却机(7)与转底炉(6)一侧的出料口(5)相连。把赤泥、煤粉、石灰、粘结剂按比例均匀混合，并压制成球，经烘干、转底炉熔融还原、粉碎后、磁选分离出铁和铝硅渣，分离出的铁用于电炉炼钢或铸钢等，铝硅渣用于生产高标号优质水泥或用于耐火材料的原料，使赤泥得到综合利用，节约土地，节能减排，具有较好的经济效益和环保社会效益。

Description

一种赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备

技术领域

本实用新型涉及铁的生产工艺，尤其涉及一种赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的工艺方法和设备，属钢铁冶金技术领域。

背景技术

赤泥是从铝土矿中提取氧化铝过程中产生的固体废渣。由于矿源与提炼方法不同，目前我国每生产1吨氧化铝，大约产生1～2吨赤泥。普遍采用拜耳法提取氧化铝后外排的赤泥，其主要成分是：Fe2O3：40～70％，SiO2：7～12％，Al2O3：9～18％，TiO2：3～9％，Na2O：3～11％，CaO：1～3％，Mn：0.05～0.15％，K2O：0.2～0.4％，MgO：0.15～0.50％，S：0.02～0.12％，P：0.02～0.06％，水份5～15％。目前，我国赤泥的堆存量已达2亿吨，预计2015年赤泥的堆存量将达到3.5亿吨。赤泥的堆存除了需要维护之外，更重要的是占用土地、污染环境、存在安全隐患。赤泥是一种很有潜在利用价值的资源，由于赤泥中Al₂O₃、Na₂O、K₂O等含量较高，炼铁高炉无法使用，在目前已有技术条件下，对于此类资源，尚无高效经济的处理技术，无法大量工业利用。

在铝生产过程中综合回收铁的研究众多：前苏联提出的熔渣法：即将含铁、铝的矿石与石灰石和焦炭按一定比例混合，混合料在电炉中进行高温还原熔炼生成硅铁合金，分离硅铁后的铝酸钙炉渣再用Na₂CO₃溶液浸出，回收其中的Al₂O₃。该法的最大缺陷是能耗高，因为将SiO₂还原需要很高的温度；此外，在高温熔炼过程中可能生成不易溶于Na₂CO₃溶液的铝酸钙，从而造成铝的回收率较低。U.S.Patent 1,618,105提出的Perdersen法在此基础上进行了改进，将200810143855.4高铁高硅铝土矿、石灰石、焦炭混合料在电炉中于较低的温度下熔炼，二氧化硅不被还原而与钙结合形成硅钙化合物，得到生铁和以12CaO-7Al2O3和2CaO.SiO2为主的炉渣，炉渣用碳酸钠溶液浸出，得到铝酸钠溶液和碳酸钙，经固液分离后获得铝酸钠溶液，在此溶液中通入烟道尾气(CO2)进行碳酸化分解析出Al(OH)₃，从而实现铝的回收。在该法中含铁化合物被还原成生铁，熔炼温度仍然偏高，导致能耗高。

中国专利申请93109672.3公开了一种从铝土矿溶出废渣中回收铁矿物的方法，采用湿式强磁选工艺回收赤泥废渣中的铁矿物(含铁20-30％)，赤泥废渣中的铁矿物主要是赤铁矿和针铁矿，存在强磁选回收率低和Al₂O₃含量仍高达6-10％的问题，高炉无发使用。中国专利申请200510200493.4公开了一种从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，该方法采用烧结、高炉冶炼，由于炉渣中Al₂O₃的含量高达32％-36％致使高炉无发正常生产。中国专利申请200510200560.2公开了一种从高铁三水铝土矿中提取铝和铁的方法，该方法是利用回转窑用煤做还原剂，还原焙烧温度1100-1200℃得到海棉铁，该方法海棉铁中Al₂O₃含量仍高达10％以上。中国专利申请200510200559.X公开了一种赤泥中回收铁的方法、中国专利申请201010197004.5公开了一种利用拜尔法赤泥砂生产海棉铁联产铝酸钠，也是采用海棉铁的方法回收赤泥中铁。中国专利申请200710012692.1公开了一种从碱性赤泥中选出精铁矿的方法，把赤泥经强磁选后送入悬浮磁化焙烧炉小于700℃焙烧，经球磨机后再经磁选得到58-65％的精铁矿，该方法精铁矿中Al₂O₃含量仍高达6-8％，高炉无发使用。中国专利申请200710017083.5公开了一种工业化开发利用赤泥的工艺方法，该方法是将赤泥磁选出全铁43-53％的铁矿粉，烘干后喷吹到高炉出铁后的铁水中，利用铁水中的高温和过饱和碳熔化和还原成铁水，该方法用量太小，吨铁只能利用20-60公斤，同时增加了铁水中的渣量。中国专利申请200810143855.4公开了一种高铁含铝物料的综合利用技术，该方法是在赤泥和高铁铝土矿中加入工业纯碱、生石灰和煤粉，磨细混匀后900-1350℃烧结，然后在铝酸钠中湿磨回收氧化铝，磁选回收铁粉，该方法精铁矿中Al₂O₃含量仍高达6-8％，高炉无发使用。中国专利申请200810227080.9公开了一种拜尔法赤泥处理方法、中国专利申请200410023997.9公开了一种从赤泥中选出铁矿石的方法、中国专利申请200910102420.X公开了一种赤泥的综合利用方法、中国专利申请200910044285.8公开了一种从氧化铝赤泥中回收铁精矿的方法，均是采用磁选法回收铁粉。中国专利申请200810047555.6公开了一种赤泥的综合利用方法，在赤泥中加入焦炭或煤、石灰，在电炉中1400-1800℃熔融还原，冷却后破碎分离出硅铁合金和铝酸钙。中国专利申请201010196397.8公开了一种利用拜尔法赤泥砂生产铁精矿的方法，采用烧碱溶液溶出反应化学法和湿法磁选生产铁精粉，环境污染问题难以避免。

发明内容

针对现有技术的不足和数亿吨赤泥堆存量不能被大批量综合利用及对环境产生的污染问题，本实用新型提出了一种赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，一套设备年可处理30到80万吨赤泥。

本实用新型提供一种赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，包括混料机(1)，压球机(2)，链箅机(3)，转底炉(6)，冷却机(7)，磁选系统，余热利用系统，煤气系统。混料机(1)、压球机(2)与链箅机(3)依次相连，链箅机(3)与转底炉(6)上部的布料口(4)相连，冷却机(7)与转底炉(6)一侧的出料口(5)相连。

优选的，所述的磁选系统包括：破碎机(8)，磁选设备(9)，球磨机(10)，强磁选设备(11)。冷却机(7)、破碎机(8)、磁选设备(9)、球磨机(10)、强磁选设备(11)依次相连，把水冷压球在流水中破碎后由磁选设备分离出初选渣、尺寸大于3mm的球铁和块铁混合物，初选渣再经球磨机在水中细磨，再由强磁选设备选出剩余的尺寸小于3mm的球铁，使铝硅渣中的铁含量小于1.5％。

优选的，所述的余热利用系统包括：高温废气管道(12)，预热设备(13)，回收设备(14)，吸附制氧设备(17)，富氧混合设备(19)。优选的预热设备(13)由一级预热设备(A)、二级预热设备(B)和三级预热设备(C)依次串连组成。转底炉(6)经高温废气管道(12)与预热设备(13)A相连，回收设备(14)位于一级预热设备(A)A和二级预热设备(B)的下方；三级预热设备(C)通过预热空气管道(15)与富氧混合设备(19)相连；吸附制氧设备(17)通过氧气管道(18)与富氧混合设备(19)相连；富氧混合设备(19)经富氧热风管道(20)和转底炉(6)相连；三级预热设备(C)通过烘干管道(16)与链箅机(3)相连。

优选的，所述的煤气系统包括：煤气发生炉(21)，煤气管道(22)。煤气发生炉(21)通过煤气管道(22)与转底炉(6)相连，为转底炉供应燃烧煤气。

优选的，所述的煤气系统包括：天然气柜(23)和天然气管道(24)。天然气柜(23)通过天然气管道(24)与转底炉(6)相连，为转底炉供应燃气。

本实用新型的优势体现在：

(1)不用焦炭，把难以用做高炉炼铁的赤泥中的铁高效率、高质量、高效益提炼出来并用于电炉炼钢或铸钢等，实现了赤泥大规模综合利用。

(2)转底炉废气用于预热富氧热风和烘干压球，低成本变压吸附制氧等技术利用，综合能耗低，生产成本低。

(2)铝硅渣用于生产高标号优质水泥或用于耐火材料的原料；Na₂O和K₂O等碱性金属氧化物粉末用于提炼金属Na和K，或用于制造肥料的原料。彻底解决了赤泥对环境的污染问题、占地堆放问题，经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1是本实用新型的示意流程图。其中：1：混料机，2：压球机，3：链箅机，4：转底炉布料口，5：转底炉出料口，6：转底炉，7：冷却机，8：破碎机，9：磁选设备，10：球磨机，11：强磁选设备，12：高温废气管道，13：预热设备，14：回收设备，15：热空气管道，16：烘干管道，17：吸附制氧设备，18：氧气管道，19：富氧混合设备，20：富氧热风管道，21：煤气发生炉，22：煤气管道，25：赤泥，26：煤粉，27：石灰，28：粘结剂。

A：一级预热设备、B：二级预热设备、C：三级预热设备

图2是本实用新型的燃气供给另一种形式。其中23：天然气柜，24：天然气管道，其它同图1。

具体实施方式

以下实施例是对本实用新型的进一步说明，但本实用新型并不局限于此。

实施例1：

本实用新型的赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的工艺设备，如图1所示，包括混料机1，压球机2，链箅机3，转底炉6，冷却机7，磁选系统，余热利用系统，煤气系统。

混料机1、压球机2与链箅机3依次相连，链箅机3与转底炉6上部的布料口4相连，冷却机7与转底炉6一侧的出料口5相连。

所述的磁选系统包括：破碎机8，磁选设备9，球磨机10，强磁选设备11。冷却机7、破碎机8、磁选设备9、球磨机10、强磁选设备11依次相连，把水冷压球在流水中破碎后由磁选设备分离出初选渣、尺寸大于3mm的球铁和块铁混合物，初选渣再经球磨机在水中细磨，再由强磁选设备选出剩余的尺寸小于3mm的球铁，使铝硅渣中的铁含量小于1.5％。

所述的余热利用系统包括：高温废气管道12，预热设备13，回收设备14，吸附制氧设备17，富氧混合设备19，煤气发生炉21，煤气管道22。转底炉6经高温废气管道12与预热设备13相连，回收设备14位于预热设备13A和B的下方；预热设备13通过热空气管道15与富氧混合设备19相连；吸附制氧设备17通过氧气管道18与富氧混合设备19相连；富氧混合设备19经富氧热风管道20和转底炉6相连；预热设备13通过烘干管道16与链箅机3相连。

所述的煤气系统包括：煤气发生炉21和煤气管道22。煤气发生炉21通过煤气管道22与转底炉6相连，为转底炉供应燃烧煤气。

赤泥，其成分为：Fe₂O₃：54.5％，SiO₂：8％，Al₂O₃：13.5％，TiO₂：5％，MnO：0.1，Na2O：5.5％，CaO：2.5％，K2O：0.25％，MgO：0.15％，S：0.025％，P：0.025％，水份10.45％。煤粉固定炭大于77％、硫小于1％。转底炉燃烧气体为发生炉煤气。

赤泥25、煤粉26、石灰27和粘结剂28按赤泥∶煤粉∶石灰∶粘结剂＝1∶0.20∶0.07∶0.02的比例加入混料机1均匀混合，用压球机2压出25mm的球，压球所送链箅机3烘干(温度200℃)后通过转底炉布料口4装入转底炉6；煤气发生炉21生产的煤气通过煤气管道22送往转底炉；转底炉的废气通过高温废气管道12、回收设备13进入预热设备14把空气预热到800℃送到富氧混合设备19；由吸附制氧设备17制备的氧气(氧含量95％)通过氧气管道18送到富氧混合设备19，兑入25％的氧气，热空气和氧气在富氧混合设备19被混合成700℃富氧热风，并通过富氧热风管道20送入转底炉与煤气燃烧，使转底炉还原段温度达到1450℃，球被熔融还原。熔融还原压球由转底炉出料口5送到冷却机7被喷入的水快速冷却至室温，并随水流送破碎机8破碎，破碎后的熔融还原压球经磁选设备9选出尺寸大于3mm的球铁和块铁，剩余粗渣随水流送入球磨机10细磨，然后经强磁选设备11选出尺寸小于3mm的球铁，使渣中铁含量小于1.5％。选出铁的成分是：Fe：99％，C：0.3％，SiO₂：0.13％，Al₂O₃：0.21％，TiO₂：0.1％，MnO：0.02％，CaO：0.2％，MgO：0.02，S：0.010％，P：0.010％，用于电炉炼钢、转炉炼钢、或铸钢等。铝硅渣的成分是：Al₂O₃：42.18％，SiO₂：24.99％，Fe：1.20％，TiO₂：15.59％，MnO：0.29％，CaO：13.97％，MgO：0.45％，C：1.20％，S：0.066％，P：0.064％，铝硅渣用于生产高标号优质水泥或用于耐火材料的原料。

转底炉高温废气(1150～1250℃)由高温废气管道12送入回收设备13，在回收设备中使氧化钠、氧化钾等碱性金属氧化物粉尘被回收，Na₂O和K₂O粉末用于提炼金属Na和K，或用于制造肥料的原料；高温废气由回收设备13进入预热设备14预热空气(600～800℃)，热空气通过富氧混合设备19兑入氧气制成富氧热风通过富氧热风管道20送入转底炉；预热设备14剩余废气通过烘干管道16送往链箅机3用于烘干压球(100～300℃)，最后废气排放温度150～250℃，余热得到了充分利用。

实施例2：

本实用新型所用赤泥，其成分为：Fe₂O₃：68％，SiO₂：6.2％，Al₂O₃：9.3％，TiO2：3.1％，MnO：0.15％，Na2O：3.1％，CaO：2.8％，K₂O：0.25％，MgO：0.15％，S：0.015％，P：0.025％，水份6.91％。煤粉固定炭大于77％、硫小于1％。转底炉燃烧气体为发生炉煤气。

转底炉的废气通过预热设备把空气预热到900℃，然后通过富氧混合设备19兑入30％的氧气(含氧量大于90％)混合后，产生温度800℃的富氧热风。采用煤气发生炉21发生煤气与800℃的富氧热风燃烧转底炉还原段温度达到1500℃，熔融还原后选出铁的成分是：Fe：99.5％，C：0.1％，SiO₂：0.09％，Al₂O₃：0.1％，TiO₂：0.07％，MnO：0.01％，CaO：0.09％，MgO：0.02，S：0.010％，P：0.01％，用于电炉炼钢、转炉炼钢或铸钢等。所选出铝硅渣的成分是：Al₂O₃：38.13％，SiO₂：25.38％，Fe：0.98％，TiO₂：12.64％，MnO：0.60％，CaO：19.6％，MgO：0.58％，C：1.96％，S：0.043％，P：0.087％。其他同实施例1。

实施例3：

本实用新型的赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的工艺设备，包括：23：天然气柜，24：天然气管道，见图2，其余设备同实施例1。

赤泥、煤粉、石灰和粘结剂按赤泥∶煤粉∶石灰∶粘结剂＝1∶0.19∶0.10∶0的比例加入混料机(1)均匀混合，用压球机(2)压出30mm的球。

转底炉还原段温度达到1450℃，熔融还原后选出铁的成分是：Fe：98％，C：0.18％，SiO₂：0.45％，Al₂O₃：0.55％，TiO₂：0.31％，MnO：0.15％，CaO：0.31％，MgO：0.03％，S：0.010％，P：0.010％，用于电炉炼钢或铸钢等。所选出铝硅渣的成分是：Al₂O₃：33.75％，SiO₂：24.07％，Fe：1.44％，TiO₂：22.11％，MnO：0.12％，CaO：16.43％，MgO：0.49％，C：1.44％，S：0.070％，P：0.08％。其他同实施例1。

Claims

1.一种赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，包括混料机(1)，压球机(2)，链箅机(3)，转底炉(6)，冷却机(7)，磁选系统，余热利用系统，煤气系统，混料机(1)、压球机(2)与链箅机(3)依次相连，链箅机(3)与转底炉(6)上部的布料口(4)相连，冷却机(7)与转底炉(6)一侧的出料口(5)相连。

2.如权利要求1所述的赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，其特征在于，所述的磁选系统包括：破碎机(8)，磁选设备(9)，球磨机(10)，强磁选设备(11)；冷却机(7)、破碎机(8)、磁选设备(9)、球磨机(10)、强磁选设备(11)依次相连。

3.如权利要求1或2所述的赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，其特征在于，所述的余热利用系统包括：高温废气管道(12)，预热设备(13)，回收设备(14)，吸附制氧设备(17)，富氧混合设备(19)；预热设备(13)由一级预热设备(A)、二级预热设备(B)和三级预热设备(C)依次串连组成，转底炉(6)经高温废气管道(12)与预热设备(13)相连，回收设备(14)位于一级预热设备(A)和二级预热设备(B)的下方；三级预热设备(C)通过预热空气管道(15)与富氧混合设备(19)相连；吸附制氧设备(17)通过氧气管道(18)与富氧混合设备(19)相连；富氧混合设备(19)经富氧热风管道(20)和转底炉(6)相连；三级预热设备(C)通过烘干管道(16)与链箅机(3)相连。

4.如权利要求1或2所述的赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，其特征在于，所述的煤气系统包括：煤气发生炉(21)，煤气管道(22)；煤气发生炉(21)通过煤气管道(22)与转底炉(6)相连。

5.如权利要求1～3任一项所述的赤泥分离铁、铝硅渣和碱金属去除的设备，其特征在于，所述的煤气系统包括：天然气柜(23)和天然气管道(24)；天然气柜(23)通过天然气管道(24)与转底炉(6)相连，为转底炉供应燃气。