一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁资源的方法，是先将废弃生物质原料破碎

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁的方法


[0001]本专利技术涉及一种还原赤泥回收铁的方法，尤其涉及一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁的方法，属于废弃物资源化利用

。

技术介绍

[0002]拜耳法赤泥是碱法浸出铝土矿生产
Al2O3过程的副产物
。
目前，最常用和经济的
Al2O3生产工艺就是拜耳法工艺，平均每生产1吨
Al2O3就产生
1~2
吨干赤泥
。
剩余的赤泥多采用坝场堆存的方式处理，不仅占用大量土地，其中的碱性物质还会渗透或被淋滤到地下，造成严重的土壤碱化
、
地下水污染
、
空气粉尘污染等问题
。
因此，赤泥无害化和资源化处理已成为氧化铝行业发展循环经济必然要求
。
[0003]拜耳法赤泥中
Fe2O3含量较高（
30%~60%
），提取其中的铁资源是赤泥高效综合利用的重要措施
。
目前，赤泥提铁的常用方法为利用煤粉
、CO
或
H2作为还原剂，将赤泥中的铁氧化物还原成金属化程度相对较高的铁产品，其中的还原剂多采用化石燃料直接或间接制备得到
。
化石燃料作为一种不可再生资源，随着人类的不断开采，呈现出日渐枯竭的趋势，并且应用后会存在一系列环境污染问题（温室
、
酸雨
、
土壤侵蚀等）
。
寻找可再生能源加速替代化石能源
>。
生物质是重要的可再生能源，具有绿色
、
低碳
、
清洁
、
储量大
、
可再生
、
分布广泛
、
资源丰富
、
廉价易得等特点，有望直接或间接代替化石能源
。
因此，开发和推广生物质能应用的相关技术，对维护国家能源安全
、
降低化石能源依赖
、
优化能源结构
、
减少环境污染
、
促进农村和农业循环经济发展均具有重要意义
。
[0004]CN103290207B
公开了一种赤泥综合回收利用铁和铝的方法，是将赤泥进行高压辊磨预处理后，添加复合添加剂，然后进行造球，生球在链箅机上干燥预热后进入煤基回转窑直接还原后冷却，得到还原产品；然后，将还原产品破碎
、
磨矿后，磁选得到还原铁粉及磁选尾矿，该方法可以回收赤泥中
85%
以上的铁资源，但是复合添加剂的配料复杂，且其中应用到大量碳酸钠，进一步增强了尾渣的碱性
。CN112934924A
公开了一种利用赤泥直接还原回收铁粉的方法，是将赤泥作为主要原料，用氢气和煤粉作为还原剂，配以催化剂，进行三次磁选两次还原后，可以得到高品位的还原铁粉，但是该方法工艺复杂，生产成本过高
。
此外，现有的赤泥提铁技术多应用煤基材料作为还原剂，不仅消耗了化石能源，还增加了
CO2和
SO2的排放量，不符合可持续发展和节能减排的政策规划
。CN107311479A
公开了一种生物质还原赤泥中氧化铁同步提高无机组分活性的方法，是将生物质和高铁拜耳法赤泥混合均匀
、
高温焙烧后，通过磁选分离即可得到铁精矿和高胶凝活性的无机材料
。
然而，以生物质直接作为还原剂，其组分碳含量低，氧含量高，还原能力有限（很差），因此赤泥还原过程中需要大量的生物质，不仅增加了运输成本，还提升了对生产设备的空间需求，最终制备的铁精矿通常品位也不高，很难规模化发展
。
[0005]生物质炭化技术是生物质资源化利用的新兴技术，模拟自然界中煤生成的过程，将（废弃）生物质中不稳定的碳高效定向催化转化为稳定且能量密度高的碳
。
近年来，生物质衍生炭材料代替化石碳的应用研究备受关注，但应用于赤泥提铁过程的研究至今未见报
道
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁资源的方法，以高效回收赤泥中的铁资源，同时通过“以废治废”的方式协同处理废弃生物质和赤泥，减少环境污染
。
[0007]本专利技术利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁资源的方法，包括以下步骤：（1）生物质衍生炭的制备将废弃生物质原料破碎
、
研磨至粒度
0.5mm
以下，置于碳化炉中，经历三个阶段，得到生物质衍生炭
。
[0008]生物质为废弃生物质，可以为农林废弃物
、
厨余垃圾
、
畜禽粪便
、
有机污泥的一种，且水汽含有量占生物质干基质量含量的
2%~15%。
生物质经过破碎
、
研磨过程，既方便原料的运输和上料，又增大了参加反应的比表面积，加快反应速率
。
[0009]三个阶段的炭化过程中，第一阶段的炭化温度为
50~150℃
，炭化时间为
0.5~4
小时
。
第一阶段炭化主要是物理吸附水的蒸发
。
第二阶段炭化温度为
150~250℃
，炭化时间为
2~12
小时
。
第二阶段炭化主要是生物质中纤维素
、
半纤维素
、
淀粉等发生水解
、
降解等反应
。
第三阶段炭化温度为
250~500℃
，炭化时间为
2~12
小时
。
第三阶段炭化主要是稳定碳化产物和活化造孔
。
[0010]在开始第二阶段炭化时，通入水汽；第三阶段炭化保持水汽通入，同时注入淋洗液
。
第二
、
三阶段需要通入惰性气体（通入速度为
100~500mL/min
）保护
。
该过程固体产生量高，气体产生量少，液体产物主要是以羧酸类
、
酚类
、
酮类和醛类为主的有机酸
。
这些酸性液体可以进一步促进生物质水解，从低聚物和单体中获得更小片段，促进碳粒子的聚合
。
加入浓度为
20%~60%
的碳酸钠
、
碳酸钾等溶液作为淋洗液，主要作用是活化扩孔，保证产生的生物质衍生炭具有较大的比表面积和孔隙率，方便赤泥提铁的充分进行
。
最终制备的生物质衍生炭具有更高的碳比例和更低的氧含量
。
[0011]（2）铁单质的还原将将生物质衍生炭
、
赤泥
、
熔剂干燥
、
破碎
、
研磨至
0.5mm
以下，混合均匀后置于高温炉内，在<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁资源的方法，包括以下步骤：（1）生物质衍生炭的制备：将废弃生物质原料破碎
、
研磨至粒度
0.5mm
以下，置于碳化炉中，经历三个阶段，得到生物质衍生炭；，第一阶段温度为
50~150℃
，时间为
0.5~4
小时；第二阶段温度为
150~250℃
，时间为
2~12
小时；第三阶段温度为
250~500℃
，时间为
2~12
小时；（2）铁单质的还原：将生物质衍生炭
、
赤泥
、
干燥熔剂经破碎
、
研磨至
0.5mm
以下，混合均匀后置于高温炉内，在
800~1700℃
下保温还原
1~5
小时，使赤泥中的铁氧化物还原为铁单质；（3）还原铁粉的制备：还原后的混合物经冷却
、
破碎
、
研磨
、
磁选后，得到还原铁粉
。2.
如权利要求1所述一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁资源的方法，其特征在于：生物质为农林废弃物
、
厨余垃圾
、
畜禽粪便
、
有机污泥的一种
。3.
如权利要求1所述一种利用生物质衍生炭还原赤泥回收铁资源的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁玉晓，孙嘉丽，高康，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：