一种钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法技术

本发明专利技术的一种钙化‑碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法，工艺步骤为：(1)将钙化‑碳化法处理后的高铁赤泥进行干燥脱水处理；(2)将造渣剂与赤泥混料研磨，不经烧结直接喷吹到涡流搅拌熔融还原高温炉漩涡中心并被卷入到熔池中；(3)在1300‑1600℃的熔池中进行涡流搅拌的同时通入气态还原剂还原10‑60min；(4)得到还原铁水和熔融渣分别溢流分离；(5)铁水中加入铬铁、锰铁冶炼成耐磨铸铁；(6)熔融渣在涡流搅拌高温炉中调整组成使其符合水泥要求；(7)熔融渣冷却、破碎、研磨直接成为水泥熟料。本发明专利技术赤泥的利用率为100％，铁的提取率分别为90％以上。

A Calcification-Carbonization Method for Recovering Iron and Cementing Tailings from Red Mud

【技术实现步骤摘要】
一种钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法
：本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法。
技术介绍
：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。为实现赤泥的高效利用以及有价元素提取，我国铝工业进行了大量的研发工作，现有的赤泥利用技术一般可分为两种：一种是作为一般性工业原料整体利用，如赵广明等人专利技术的“一种利用赤泥生产水泥熟料的方法”(申请号：CN201210031710.1)，是向脱碱赤泥中添加脱碱石膏和粉煤灰，将以上三种材料在搅拌罐中混合均匀，同时加水将其浓度调整至30％。使用板框式高压压滤机压滤至固体混合物含水量低于25％，然后送入转窑内煅烧成水泥熟料；王文举等人专利技术的“一种铝工业工艺废渣全部转型为生态建筑材料的工艺与方法”(申请号：CN200710105971)，利用铝工业在生产过程中所产出的固体废物赤泥(烧结法、拜耳法)、锅炉炉渣、选矿尾矿、化灰渣、煤气发生炉渣、污泥六种废渣自身的物质属性，通过干燥、粉碎、合理配比、加工成型(碾压、挤压)固结或烧结工艺，转化为新型的路用材料和建筑墙体材料。也有从赤泥中提取有Na、Al、Fe、稀有金属等有价金属元素的技术；娄东民等专利技术的“一种拜耳法赤泥的脱碱方法”(申请号：CN201810572642.7)先对赤泥进行磨制，使赤泥的表面更新，然后再对经过表面更新处理的赤泥与石灰乳混合后进行脱碱反应，经过脱碱反应后的赤泥浆液进行洗涤、液固分离，可以获得含碱的溶液，返回氧化铝生产流程，分离后低碱含量的赤泥送赤泥大坝堆存；董红军等专利技术的“从赤泥中综合回收铁、铝、钪、钛、钒等有价金属的方法，申请号CN201410121083.X”将赤泥与还原剂混合进行还原焙烧，使Fe2O3转化成Fe3O4，通过磁选得到磁性铁精矿和非磁性产品，非磁性产品经过氨水溶出氧化铝，洗涤渣与水配成矿浆，作为吸收剂，吸收燃煤烟气中的SO2，向洗涤渣中加入高浓酸进行酸解，溶出钪、钛于酸解液中，过滤出酸解渣后，向酸解液加入偏钛酸晶种，钛以偏钛酸的形式通过水解析出，提取了钛以后的酸解液用13％P204、7％TBP和80％煤油作为萃取剂，萃取溶液中的钪，萃取钪后的溶液加入氨水中和，用19％P204、8％TBP和73％煤油做萃取剂萃取得到钒。赤泥作为一般性工业原料整体利用时存在赤泥碱性制约、产品价格低、收益差等问题；分别提取有价元素的方法又大多存在处理工艺流程过长、废水量大、尾渣无法得到利用等问题。张廷安等专利技术的“一种消纳赤泥的方法”(申请号：CN201110275030.X)将拜耳法赤泥与熟石灰混合，进行钙化脱碱后，向容器内通入CO2得到主要成分为硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝的碳化渣，最后使用氢氧化钠溶液或铝酸钠溶液提取氢氧化铝，通过钙化转型和碳化转型改变赤泥的结构和组成，从而得到以硅酸钙和碳酸钙为主要物相的钙化-碳化赤泥。
技术实现思路
：本专利技术的目的为了更好的实现赤泥的综合利用，提供一种钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法，该方法以钙化-碳化处理的高铁赤泥为原料，利用气态还原剂完全钙化-碳化赤泥中的铁，熔融渣在高温下调整组成经冷却、破碎、研磨直接成为水泥熟料，实现钙化-碳化高铁赤泥中铁的回收，实现赤泥的无渣化处理。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法，包括以下步骤：(1)将钙化-碳化高铁赤泥与造渣剂混料研磨，形成混合料，直接喷吹到涡流搅拌熔融还原高温炉漩涡中心，并被卷入到熔池中，其中：所述的造渣剂为CaO和CaF2的混合物，CaO按混合料碱度为1.0～1.4添加，CaF2质量按CaO质量的10～30％添加；(2)在1300～1600℃温度的熔池中进行涡流搅拌，同时通入气态还原剂，还原10～60min；获得还原铁水和熔融渣，其中，所述的搅拌速度为120～150r/min，所述的气态还原剂添加质量按将混合料中铁完全还原所需理论值质量的1.2～1.5倍添加；(3)得到的还原铁水和熔融渣分层，并进行连续溢流分离，获得铁水和熔融渣；(4)铁水中加入铬铁、锰铁直接冶炼成耐磨铸铁产品；(5)熔融渣在熔炼炉中调整组成使其符合水泥要求；(6)熔融渣经冷却、破碎、研磨直接成为水泥熟料，冷却方式采用空气冷却或随炉冷却。所述的步骤(1)中，钙化-碳化高铁赤泥中包括组分及质量百分含量为TFe20～40％，Al2O38～12％，SiO25～20％，A/S0.2～0.9，Na2O0.1～1.0％，H2O5～20％。所述的步骤(1)中，钙化-碳化高铁赤泥预先经过干燥脱水处理，形成干燥赤泥后，再与造渣剂混料，其中，干燥温度为150～200℃，干燥赤泥含水率为1％以下。所述的步骤(1)中，钙化-碳化高铁赤泥与造渣剂混料研磨至0.2mm筛余1～4％。所述的步骤(1)中，碱度按下式(1)方法计算：式(1)中，mCaO为混合料中氧化钙的质量，mAl2O3为混合料中氧化铝的质量，mSiO2为混合料中氧化硅的质量。所述的步骤(2)中，搅拌采用的搅拌桨设有管道，所述的气态还原剂从熔池底部吹入或沿搅拌桨管道吹入。所述的步骤(3)中，气态还原剂为水煤气、氢气或天然气中的一种或几种混合，当为多种混合时，混合比为任意比。所述的方法中，铁的提取率达95％以上，赤泥利用率达100％。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是：(1)本专利技术方法中原料采用的钙化-碳化高铁赤泥属于低碱低铝赤泥，消除了赤泥中碱对水泥生产的限制，可增加赤泥烧制水泥熟料的添配量。(2)本专利技术的钙化-碳化高铁赤泥中含铁相的单体解离度高，有利于还原过程铁的提取，铁的提取率可达95％以上。(3)本专利技术的方法采用涡流搅拌熔融还原，原料不用烧结，可直接入炉还原。熔池中还原过程采用搅拌和气态还原剂促进传质过程，还原动力学条件充分。(4)采用本专利技术的方法进行还原得到铁水加入铬铁、锰铁直接冶炼成耐磨铸铁产品，提高附加值；(5)本专利技术方法获得的尾渣在高温下涡流搅拌直接加入粉料组成调控，完全用于生产水泥熟料，赤泥利用率达100％。附图说明：图1为本专利技术的钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法工艺流程示意图。具体实施方式：下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。以下实施例的钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法工艺流程示意图如图1所示。以下实施例中所述的钙化-碳化高铁赤泥是指由专利技术专利“一种消纳赤泥的方法(申请号：CN201110275030.X)”公开的方法，经钙化转型和碳化转型改变赤泥的结构和组成，得到以硅酸钙和碳酸钙为主要物相的钙化-碳化赤泥。以下实施例中的涡流搅拌还原是指专利技术“一种涡流搅拌熔融还原炼铁方法(CN1064本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙化‑碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钙化‑碳化高铁赤泥与造渣剂混料研磨，形成混合料，直接喷吹到涡流搅拌熔融还原高温炉漩涡中心，并被卷入到熔池中，其中：所述的造渣剂为CaO和CaF2的混合物，CaO按混合料碱度为1.0～1.4添加，CaF2质量按CaO质量的10～30％添加；(2)在1300～1600℃温度的熔池中进行涡流搅拌，同时通入气态还原剂，还原10～60min；获得还原铁水和熔融渣，其中，所述的搅拌速度为120～150r/min，所述的气态还原剂添加质量按将混合料中铁完全还原所需理论值质量的1.2～1.5倍添加；(3)得到的还原铁水和熔融渣分层，并进行连续溢流分离，获得铁水和熔融渣；(4)铁水中加入铬铁、锰铁直接冶炼成耐磨铸铁产品；(5)熔融渣在熔炼炉中调整组成使其符合水泥要求；(6)熔融渣经冷却、破碎、研磨直接成为水泥熟料，冷却方式采用空气冷却或随炉冷却。

【技术特征摘要】
1.一种钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钙化-碳化高铁赤泥与造渣剂混料研磨，形成混合料，直接喷吹到涡流搅拌熔融还原高温炉漩涡中心，并被卷入到熔池中，其中：所述的造渣剂为CaO和CaF2的混合物，CaO按混合料碱度为1.0～1.4添加，CaF2质量按CaO质量的10～30％添加；(2)在1300～1600℃温度的熔池中进行涡流搅拌，同时通入气态还原剂，还原10～60min；获得还原铁水和熔融渣，其中，所述的搅拌速度为120～150r/min，所述的气态还原剂添加质量按将混合料中铁完全还原所需理论值质量的1.2～1.5倍添加；(3)得到的还原铁水和熔融渣分层，并进行连续溢流分离，获得铁水和熔融渣；(4)铁水中加入铬铁、锰铁直接冶炼成耐磨铸铁产品；(5)熔融渣在熔炼炉中调整组成使其符合水泥要求；(6)熔融渣经冷却、破碎、研磨直接成为水泥熟料，冷却方式采用空气冷却或随炉冷却。2.根据权利要求1所述的钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，钙化-碳化高铁赤泥中包括组分及质量百分含量为TFe20～40％，Al2O38～12％，SiO25～20％，A/S0.2～0.9，Na2O0.1～1.0％，H2O5～20％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，刘燕，王艳秀，牛丽萍，豆志河，吕国志，王坤，赵秋月，傅大学，张伟光，韩继标，郭军华，晁曦，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21