一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺。该工艺过程为：将水、赤泥、含单质铁物料及表面活性剂混合调浆，浆料进行水热还原反应，反应所得固体产物通过磁选分离得到磁铁矿和磁选残渣；磁选残渣与磷灰石混合进行高温熔融，高温熔融过程中逸出的气体经过水喷淋吸收得到磷酸，产生的熔融渣作为水泥原料。该工艺主要以赤泥废弃物和廉价磷灰石为原料获得高附加值磁铁矿、磷酸和水泥原料产品，资源利用率极高，且无废渣和废气排放，不会给环境带来二次污染；该工艺过程简单、原料易得、可操作性强，可将赤泥变废为宝，具备较好的经济和社会效益。

A Process for Comprehensive Utilization of Red Mud by Step Treatment

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺
本专利技术涉及一种赤泥处理工艺，尤其涉及一种赤泥分步处理实现综合利用的环保新工艺，属于冶金与环保领域。
技术介绍
铝土矿是以三水铝石、一水铝石为主要矿物所组成的矿石的统称，该矿石是生产金属铝的最佳原料，其用量占世界铝土矿总产量的90％以上。根据美国地质调查局提供的数据，世界上铝土矿的资源量约为550～750亿吨，我国云南和广西两省区铝矿石的储量超过十亿吨，且从这两省区开采的铝土矿中的含铁量较高，其中氧化铝和氧化铁的总含量就超过70％。赤泥是制铝工业从铝土矿提取氧化铝时排出的污染性废渣。通常每生产1吨氧化铝，便附带产生1～2吨赤泥。我国每年赤泥排放量达数千万吨，但由于各种因素的制约，赤泥一直难以充分利用。当前，很多工厂都将赤泥在堆场堆放或筑坝湿法堆存，但该法会使大量废碱液渗透到附近土地中，造成土壤碱化和沼泽化，且污染地表地下水源。此外，也有部分工厂将赤泥干燥脱水后再干法堆存。由于赤泥中含有大量有利元素，因此不管采取何种堆存方式，都是对地球有限资源的极大浪费。随着铝加工工业的发展和铝土矿品味的逐年降低，赤泥的排放量将越来越大。因此，合理地处理和利用赤泥，符合当前的绿色发展理念，有利于人类社会和资源的可持续发展。为实现赤泥的二次利用，本领域技术人员进行了长期的探索。例如，中国专利(CN201210497818.X)公开一种铝冶金赤泥和高磷铁的综合利用方法，其原料采用粉状高磷铁矿、粉状赤泥和煤粉，通过混料、加热还原和磁选等步骤得到赤铁矿或磁铁矿或铁精矿，该方法工艺简单，成本低廉，但产品单一，磁选后非磁选部分未利用，资源利用率还可进一步提高；中国专利(CN201710291417)公开一种氧化铝赤泥的综合利用方法，该方法采用真空热还原法处理赤泥，以碳或铝为还原剂，在真空条件下使氧化铁还原为金属铁，分离用于生产还原铁粉，使氧化钠还原为金属钠并被蒸馏出来，同时使其它有价物质被还原为金属态并与铝形成合金，该方法可实现赤泥无害化处理和有价元素回收利用，没有废气、废水和废渣等二次污染，但其工艺流程较长，且真空还原和蒸馏对设备的要求比较高，生产成本比较高；中国专利(201710126298.4)公开一种将赤泥与钙质脱碱剂混合、搅拌，制成赤泥-钙质脱碱剂混合浆，赤泥-钙质脱碱剂混合浆与含硫烟气在塔内逆流接触吸收二氧化硫，脱硫烟气塔顶排出，赤泥混合浆由塔底排出，赤泥混合浆继续处理制得普通硅酸盐水泥的方法，该方法可利用工业废渣、烟气高效脱硫和赤泥高效脱碱，但不适用于无法获得大量含硫烟气的工厂，不能大面积推广应用；中国专利(CN201811246887)公开一种赤泥磁化焙烧综合利用系统及工艺，其工艺由混料、烘干、还原焙烧、磁选分离、尾矿压滤等几段组成，最终可以得到铁矿粉和建筑材料，该工艺可解决传统磁化焙烧利用褐煤还原赤泥因灰分高导致反应效率低的问题，且通过优化改进磁化焙烧设备提高赤泥综合利用率，但其每个生产步骤又细分为很多工艺，总体工艺长，不利于提高生产效率；同时，该工艺还使用硫酸等腐蚀性试剂，存在一定安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术中赤泥处理工艺存在的缺陷，本专利技术的目的旨在提供一种将赤泥通过水热还原、磁选、磷灰石高温熔融等分步处理工艺以回收磁铁矿、磷酸和水泥原料三种可出售产品，真正实现了赤泥综合资源化利用的工艺，该工艺主要以赤泥和磷灰石为廉价原料，且工艺简单，可操作性强，工艺不产生废渣和废气，不会对环境产生二次污染，该工艺拓宽赤泥综合利用途径，缓解世界范围内普遍存在的赤泥处理压力。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺，该工艺包括以下步骤：1)将水、赤泥、含单质铁物料及表面活性剂混合，搅拌调浆，得到赤泥浆；2)所述赤泥浆转移至高压反应釜内，进行水热还原反应，得到混合产物；3)所述混合产物经过固液分离，所得渣相通过磁选分离得到磁铁矿和磁选残渣；4)所述磁选残渣与磷灰石混合，压制成球团；5)所述球团置于保护气氛中进行高温熔融，高温熔融过程中逸出的气体经过水喷淋吸收得到磷酸，高温熔融过程产生的熔融渣作为水泥原料。优选的方案，所述赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥或者联合法赤泥中至少一种。优选的方案，所述赤泥的含水量为5～10％。优选的方案，所述单质铁物料包括废铁屑、铁粉中至少一种。单质铁物料主要作为还原剂使用可以将赤泥中三价铁选择性还原成磁铁矿，相对其他还原剂在水热反应过程中可以提高磁性铁矿的生成率，从而有利于提高铁的回收率。优选的方案，所述表面活性剂包括聚乙二醇。优选的方案，水、赤泥、含单质铁物料和表面活性剂的质量比为(30～45)：(25～35)：(5～10)：(1～3)。优选的方案，所述水热还原反应的条件为：增加压力为1～3MPa，温度为140～230℃，时间为30～50min。在水热反应过程中通过适当加压有助于水热还原反应加速进行，提高磁铁矿生成率。优选的方案，所述磁选强度为120～160kA/m。优选的方案，磁选残渣和磷灰石的质量比为(7～8)：(3～5)。磷灰石用于调节磁选残渣中的钙铝比及钙硅比，有利于高温固相中生成稳定的硅铝酸钙体系，可以作为水泥原料，而磷灰石受热分解产生的P4O6可以通过水淋吸收得到亚磷酸，亚磷酸经空气氧化后逐渐转变为磷酸。采用磷灰石热解产生的P4O6可以被充分回收利用，无废气产生。优选的方案，所述高温熔融的条件为：温度为1600～1700℃，时间为30～40min。在优选的熔融温度下有利于硅铝酸钙体系生成及P4O6挥发。优选的方案，保护气氛为惰性气氛(如氩气)和/或氮气。本专利技术的赤泥分步处理工艺，包括以下具体步骤：(1)预处理：将水、赤泥、单质铁物料和表面活性剂(如聚乙二醇)按照(30～45)：(25～35)：(5～10)：(1～3)配比混合，搅拌均匀得到赤泥浆；(2)还原处理：将所述赤泥浆置于水热反应釜中，加热加压，加压压力为1～3MPa，在温度为140～230℃的条件下保温为30～50min，进行水热还原反应，得到反应混合物。(3)磁选处理：将所述反应混合物固液分离得到混合溶液和固态渣，将所述固态渣在40～90℃温度下充分干燥、破碎后，采用强度为120～160kA/m磁场进行磁选得到磁铁矿和磁选残渣，所述磁铁矿用作炼铁原料。(4)成型处理：将所述磁选残渣和磷灰石按照(7～8)：(3～5)质量配比混合、破碎、成型并干燥得到混合球团；成型压力为10～14MPa，干燥温度为50～60℃，干燥时间为15～30min，混合球团的直径为10～15mm。(5)熔融处理：将所述混合球团在电炉于惰性气体保护下，在温度为1600～1700℃条件下高温熔融处理30～40min得到熔融渣，熔融过程中逸出的气体在吸收塔内用水喷淋得到磷酸，所述熔融渣经成分微调后作为水泥原料。另外，在本专利技术所述技术方案中，凡未做特别说明的，均可采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。本专利技术的赤泥分步处理实现综合利用的环保工艺，首先由赤泥、水、含单质铁物料(废铁屑或/和铁粉)及表面活性剂(聚乙二醇)混合、搅拌组成的赤泥浆先在高压反应釜中进行水热还原反应，在水热还原反应过程中，利用含单质铁物料作为还原剂，主要反应式如下：Fe+4Fe2O3＝3Fe3O4，在单质铁存在时，氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)将水、赤泥、含单质铁物料及表面活性剂混合，搅拌调浆，得到赤泥浆；2)所述赤泥浆转移至高压反应釜内，进行水热还原反应，得到混合产物；3)所述混合产物经过固液分离，所得渣相通过磁选分离得到磁铁矿和磁选残渣；4)所述磁选残渣与磷灰石混合，压制成球团；5)所述球团置于保护气氛中进行高温熔融，高温熔融过程中逸出的气体经过水喷淋吸收得到磷酸，高温熔融过程产生的熔融渣作为水泥原料。

【技术特征摘要】
1.一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺，其特征在于：包括以下步骤：1)将水、赤泥、含单质铁物料及表面活性剂混合，搅拌调浆，得到赤泥浆；2)所述赤泥浆转移至高压反应釜内，进行水热还原反应，得到混合产物；3)所述混合产物经过固液分离，所得渣相通过磁选分离得到磁铁矿和磁选残渣；4)所述磁选残渣与磷灰石混合，压制成球团；5)所述球团置于保护气氛中进行高温熔融，高温熔融过程中逸出的气体经过水喷淋吸收得到磷酸，高温熔融过程产生的熔融渣作为水泥原料。2.根据权利要求1所述的一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺，其特征在于：所述赤泥包括拜耳法赤泥、烧结法赤泥或者联合法赤泥中至少一种；所述赤泥的含水量为5～10％。3.根据权利要求1所述的一种赤泥分步处理实现综合利用的工艺，其特征在于：所述含单质铁物料包括废铁屑、铁粉中至少一种。4.根据权利要求1所述的一种赤泥分步处理实现综合利用的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎方正，彭宇，黎佳宜，
申请(专利权)人：深圳前海中能再生资源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44