專(zhuān)利名稱(chēng)：工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物一一赤泥的處理和工業(yè) 化開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域。
技術(shù)背景在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一種副產(chǎn)物一赤泥，赤泥作為氧化鋁生產(chǎn)的工業(yè)棄廢，每生產(chǎn)一噸氧化鋁，需排出1-1.8噸赤泥，目前通常的做法是筑 壩即將其堆積成赤泥堆，國(guó)內(nèi)僅有少量赤泥用于生產(chǎn)水泥、建材。赤泥為堿 性物質(zhì)，赤泥泥漿及雨水沖洗產(chǎn)生的污水對(duì)水質(zhì)及土壤均有污染。另外、赤 泥中含有多種有價(jià)值的成份，大量堆積，排放，不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，也是 資源的浪費(fèi)。在氧化鋁礦藏中，存在著鋁鐵伴生現(xiàn)象(全鐵含量一般在10%左右)， 經(jīng)過(guò)氧化鋁提取工藝后，鋁被提取出來(lái)，而鐵礦物在氧化鋁生產(chǎn)的外排尾渣 (赤泥)中得到了一定程度的富集，為對(duì)其綜合利用提供了一定的基礎(chǔ)，所 以從赤泥中回收利用鐵一直是氧化鋁生產(chǎn)中綜合利用赤泥技術(shù)研究項(xiàng)目的主 攻方向。赤泥處理與綜合利用，是困擾世界各國(guó)氧化鋁生產(chǎn)的難題之一，回收赤 泥中的鐵更是赤泥綜合利用的重要一環(huán)，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外有關(guān)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu) 等對(duì)赤泥進(jìn)行了研究和探討，在實(shí)驗(yàn)室中采用各種工藝方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明 能夠選出鐵精礦，但大多沒(méi)做過(guò)工業(yè)性試驗(yàn)，或因經(jīng)濟(jì)方面及選出鐵礦粉中 含有堿金屬等原因無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，經(jīng)調(diào)查目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有形成規(guī)模化的利 用赤泥提選鐵礦物及大量消化使用的工藝生產(chǎn)線。綜上所述，對(duì)赤泥中有價(jià)
元素進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用是一項(xiàng)具有重要社會(huì)意義及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的開(kāi)發(fā)性工作。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)拜耳法提取氧化鋁生產(chǎn)后排出的赤泥，本發(fā)明的目的是提供一種工 業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法，利用該方法，投資少、綜合效益高、有利于 自然資源的利用和環(huán)境保護(hù)。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝 方法，其步驟包括從赤泥中提選出全鐵品位在43%至53%指標(biāo)的鐵礦粉，經(jīng)脫水烘干后按一 定量采用噴吹工藝加入開(kāi)鐵后的鐵水中，利用鐵水的高溫及鐵水的過(guò)飽和碳、 以及鐵水流動(dòng)沖擊攪拌作用，將鐵礦粉中的氧化鐵礦物熔融還原為鐵水，然 后進(jìn)入煉鋼系統(tǒng)。鐵礦粉的噴入量按每噸鐵水噴入20-60公斤的鐵礦粉。將還原用添加劑混合配入干燥的鐵礦粉中，還原劑用添加劑主要起消泡 及還原助劑作用，加入比列在3%-5%左右。該工藝流程對(duì)赤泥尾礦進(jìn)行重選可以分離出部分石英砂，可用做建筑材料。所述鐵礦粉的提選步驟是將氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)對(duì)外排放的赤泥采用管道 輸送到緩沖槽；采用旋流器分級(jí)；分級(jí)后粗料進(jìn)入球磨機(jī)磨礦，磨后細(xì)度控 制在50—200目；分級(jí)后細(xì)料和磨后料漿濃度控制在10%—40%輸送到立環(huán) 或平環(huán)式強(qiáng)磁磁選設(shè)備進(jìn)行選別分離，控制背景場(chǎng)強(qiáng)為0.5—L2T，脈沖為80 —300次，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為l-5rpm/min;富集選別后鐵礦粉輸送到濃縮、脫水設(shè)備 進(jìn)行脫水；脫水后赤泥鐵礦粉輸送到堆場(chǎng)儲(chǔ)存；選別后尾礦進(jìn)入掃選設(shè)備，采用強(qiáng)磁磁選進(jìn)行回收，控制背景場(chǎng)強(qiáng)為0.8 一L2T，脈沖為80—200次，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為l-3rpm/min;掃選后鐵礦粉輸送到濃 縮、脫水設(shè)備進(jìn)行脫水；脫水后赤泥鐵礦粉同樣輸送到堆場(chǎng)儲(chǔ)存。 本發(fā)明的有益效果是1、 采用物理選別工藝富集選出的含鐵品位約43%-53%的鐵礦粉，該生產(chǎn) 工藝設(shè)備投資較少，生產(chǎn)成本低，只消耗設(shè)備用電、選礦水，沒(méi)有其它二次 污染；2、 由于利用鋁廠生產(chǎn)排出的工業(yè)廢棄物-赤泥提選出的鐵礦粉中含有較 多的氧化鋁、氧化鈉等對(duì)煉鐵生產(chǎn)有害的物質(zhì)。氧化鋁高會(huì)造成爐渣熔點(diǎn)升 高；K、 Na等堿金屬易揮發(fā)，在爐內(nèi)循環(huán)會(huì)造成結(jié)瘤、降低焦碳及礦料的強(qiáng) 度，有害于高爐冶煉。按目前一般傳統(tǒng)的燒結(jié)、球團(tuán)生產(chǎn)工藝為保證煉鐵生 產(chǎn)的要求只能少量配加該種鐵礦粉，不能夠?qū)崿F(xiàn)大量消化的工業(yè)化要求。使 用本發(fā)明工藝不需要另外投資建設(shè)昂貴的還原工藝設(shè)備；避免了對(duì)高爐生產(chǎn) 的危害；開(kāi)發(fā)出一種新的消納使用生產(chǎn)工藝流程，是一種高效可行的赤泥鐵 礦物的消化工藝方法。3、 采用噴吹工藝將鐵礦粉加入鐵水中熔融還原工藝方法，能夠避免鐵礦 粉中Al、 K、 Na對(duì)常規(guī)使用工藝帶來(lái)的危害，該工藝方法簡(jiǎn)潔、成本低、-綜 合效益高，可以實(shí)現(xiàn)該鐵礦粉的規(guī)?；?，直接增加鐵水產(chǎn)量。4、 另外，該工藝流程對(duì)赤泥進(jìn)行適當(dāng)處理可以分離出部分石英砂(Si02 含量約70%)，占固體總量約15%，可以用做建筑用砂。5、 隨著我國(guó)鋁業(yè)的發(fā)展迅猛，鋁廠外排的尾渣日見(jiàn)增多，所排赤泥需占 用大量田地堆放，并對(duì)環(huán)境帶來(lái)污染。而赤泥中隨拌生礦含有鐵等礦物，隨 著自然礦源的枯竭、觀念的改變、技術(shù)的進(jìn)步，赤泥這種原本稱(chēng)為廢料的固 體物質(zhì)不久將會(huì)變?yōu)橐环N資源，有效的開(kāi)發(fā)利用具有重要的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì) 價(jià)值。


圖為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
針對(duì)拜耳法提取氧化鋁生產(chǎn)后排出的工業(yè)渣液(赤泥漿料)，赤泥在罐中沉淀后，采用管道輸送到赤泥堆場(chǎng)，赤泥泥漿L/S (混合體內(nèi)液體和固體的重 量比)約2.0;溫度約60。C。赤泥主要成份約為T(mén)Fe: 25.8%; FeO: 0.16%; A1203 : 18.32%; Si02: 17.8%; CaO:2.65%; MgO:0.16%; S: 0.16%; P:O. 11%; Na20:5.76%; K20:0. 296%。赤泥中的鐵成分基本是以FeA的形式存在，屬赤鐵礦；但因強(qiáng)堿、高溫 生產(chǎn)工藝過(guò)程，赤泥中存在復(fù)雜的Si、 Fe、 Al化合物。在不燒結(jié)、不還原的情況下采用一種純物理方法(通過(guò)分級(jí)、磨礦、分 選富集等工藝技術(shù))選別工藝技術(shù)流程，在不產(chǎn)生二次污染的情況下選別出 全鐵品位約43%至53%的鐵礦粉。其中， 一次選別選出鐵礦粉含鐵品位TFe: 43%-53%;其它物質(zhì)含量約 在以下范圍FeO:0.33%; Si02: 5.3%; Al203 : 9. 8%; MnO:O. 15; CaO:2.6%; MgO:O. 3%; Na20:1. 5%; K20 : 0. 07%。富集礦物產(chǎn)率在15%至35%之間。尾礦含鐵品位約TFe: 18.6%。如圖，選別鐵礦粉的工藝流程將氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)對(duì)外排放的拜耳法赤泥漿料采用管道輸送到緩沖料 槽；采用旋流器分級(jí)；分級(jí)后粗料進(jìn)入球磨機(jī)磨礦，細(xì)度控制在約150目； 分級(jí)細(xì)料和磨后料漿濃度(即選礦濃度)控制在10%—40%輸送到立環(huán)(或 平環(huán))式強(qiáng)磁磁選設(shè)備進(jìn)行選別分離，控制背景場(chǎng)強(qiáng)為0.5—1,2T，脈沖為80 一300次，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為l-5rpm/min;富集選別后鐵礦粉輸送到濃縮、脫水設(shè)備 進(jìn)行脫水；脫水后赤泥鐵礦粉輸送到堆場(chǎng)(礦粉儲(chǔ)場(chǎng))儲(chǔ)存。選別后尾礦進(jìn)入掃選設(shè)備，釆用強(qiáng)磁磁選進(jìn)行回收，控制背景場(chǎng)強(qiáng)為0.8 一1.2T，脈沖為80—200次，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為l-3rpm/min;掃選后鐵礦粉輸送到濃 縮、脫水設(shè)備進(jìn)行脫水；脫水后赤泥鐵礦粉同樣輸送到堆場(chǎng)儲(chǔ)存。掃選后的
棄物送入赤泥壩。具體參數(shù)根據(jù)實(shí)際需要來(lái)調(diào)整。采用這種物理選別工藝富集選出的含鐵品位約43%-53%的鐵礦粉，該生產(chǎn) 工藝設(shè)備投資較少，生產(chǎn)成本低，只消耗設(shè)備用電、選礦水，沒(méi)有其它二次 污染。實(shí)施中發(fā)現(xiàn)，鋁土礦經(jīng)過(guò)高溫、強(qiáng)堿浸取氧化鋁后其余元素之間存在物 理、化學(xué)反應(yīng)，部分物質(zhì)結(jié)合在一起；目前浮選所用的捕收劑、抑制劑不能 高效的將鐵成分選別出來(lái)，脫離出氧化鋁及堿成分。因此、利用鋁廠生產(chǎn)排 出的工業(yè)廢棄物-赤泥提選出的鐵礦粉中含有較多的氧化鋁、氧化鈉等對(duì)煉鐵 生產(chǎn)有害的物質(zhì)。氧化鋁高會(huì)造成爐渣熔點(diǎn)升高；K、 Na等堿金屬易揮發(fā)， 在爐內(nèi)循環(huán)會(huì)造成結(jié)瘤、降低焦碳及礦料的強(qiáng)度，有害于高爐冶煉。按目前 一般傳統(tǒng)的燒結(jié)、球團(tuán)生產(chǎn)工藝為保證煉鐵生產(chǎn)的要求只能少量配加該種鐵 礦粉，不能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化大量消化的要求。針對(duì)該情況，本技術(shù)方案進(jìn)一步提出了如下措施將脫水后赤泥鐵礦粉 送入烘干設(shè)備進(jìn)行干燥處理；將還原用添加劑混合配入干燥的鐵礦粉中，充 分混勻；將混合加工好的以上噴吹原料輸送到鐵后噴吹系統(tǒng)罐中；在出鐵水 時(shí)，按照事先設(shè)定好的用量、噴吹速度自動(dòng)控制噴吹原料，隨高溫鐵水流動(dòng) 進(jìn)入鐵水中進(jìn)行熔融還原、造渣，融化為鐵水，進(jìn)入煉鋼系統(tǒng)。還原用添加 劑加入量是鐵礦粉用量的5%。鐵礦粉的噴入量按每噸鐵水噴入20-60公斤的 鐵礦粉。所述的還原用添加劑主要組分由鋁、三氧化二鋁混合而成。其中鋁20%、 三氧化二鋁75%、其余包括鈣、鎂、錳在內(nèi)的雜質(zhì)5%。也可僅有鋁、三氧 化二鋁按l: 4的比例混合而成。在出鐵時(shí)將赤泥鐵礦粉及添加劑混合原料噴入鐵水中，經(jīng)還原、融化后 分別取出渣樣、鐵樣，與未加赤泥鐵礦粉的渣、鐵樣進(jìn)行對(duì)比分析。加入的赤泥鐵礦粉，從對(duì)比看到，鐵水中加入赤泥鐵礦粉品位為43%后與 不加的鐵水成分幾乎沒(méi)有變化，赤泥鐵粉中的A1A、 Na20、 K20等高爐有害雜 質(zhì)加入鐵水后經(jīng)高溫還原、反應(yīng)、融化產(chǎn)生浮渣，鐵礦粉還原成鐵水情況良 好。另外，結(jié)合鐵水脫硅工藝試驗(yàn)，用赤泥鐵礦粉替代原來(lái)脫硅劑的主料鐵 精粉取得成功，不但實(shí)現(xiàn)了原有的脫硅作用同時(shí)將赤泥鐵礦粉經(jīng)高溫還原為 鐵水，直接用于煉鋼生產(chǎn)。經(jīng)多次工業(yè)性試驗(yàn)證明該種工藝技術(shù)有效的利用了鐵水的過(guò)熱能量及其 中的含碳，采用此短流程的工藝技術(shù)將赤泥氧化鐵礦物還原為鐵水，證明該 工藝方法實(shí)際可行。試驗(yàn)采用每噸鐵水噴入50公斤45%品位的鐵礦粉，效果 理想。將赤泥一次強(qiáng)磁選礦生產(chǎn)出的全鐵含量約45%的鐵礦粉，經(jīng)脫水烘干后 按一定量采用噴吹工藝設(shè)備，加入開(kāi)鐵后的鐵水中，利用鐵水的高溫及鐵水 的過(guò)飽和碳、以及鐵水流動(dòng)沖擊攪拌作用，將45%品位的氧化鐵礦物熔融還 原為鐵水，鐵的所得率蕓96。/。。雖然生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生一些排渣量，但該使用工 藝不需要另外投資建設(shè)昂貴的還原工藝設(shè)備；避免了對(duì)高爐生產(chǎn)的危害；簡(jiǎn) 化了消納使用生產(chǎn)工藝流程，是一種高效可行的赤泥鐵礦物的消化工藝方法。實(shí)施中還發(fā)現(xiàn)，釆用噴吹工藝將鐵礦粉加入鐵水中熔融還原工藝方法， 能夠避免鐵礦粉中AK K、 Na對(duì)常規(guī)使用工藝帶來(lái)的危害，該工藝方法簡(jiǎn)潔、 成本低、綜合效益高，可以實(shí)現(xiàn)該鐵礦粉的規(guī)模化消化利用，直接增加鐵水另外，該工藝流程對(duì)赤泥進(jìn)行適當(dāng)處理可以分離出部分石英砂(Si02含量 約70%),占固體總量約15%，可以用做建筑用砂。
權(quán)利要求
1、工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法，其特征是，步驟包括從赤泥中提選出全鐵品位在43％至53％指標(biāo)的鐵礦粉，經(jīng)脫水烘干后按一定量采用噴吹工藝加入開(kāi)鐵后的鐵水中，利用鐵水的高溫及鐵水的過(guò)飽和碳、以及鐵水流動(dòng)沖擊攪拌作用，將鐵礦粉中的氧化鐵礦物熔融還原為鐵水，然后進(jìn)入煉鋼系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法，其特征是， 鐵礦粉的噴入量按每噸鐵水噴入20-60公斤的鐵礦粉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法，其特征是， 鐵礦粉的噴入前，將由鋁和三氧化二鋁組成的還原添加劑混合配入干燥的鐵 礦粉中，還原用添加劑加入量是鐵礦粉用量的3°/。一5%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法，其 特征是，所述鐵礦粉的提選步驟是將氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)對(duì)外排放的赤泥采用 管道輸送到緩沖槽；采用旋流器分級(jí)；分級(jí)后粗料進(jìn)入球磨機(jī)磨礦，磨后細(xì) 度控制在50—200目；分級(jí)后細(xì)料和磨后料漿濃度控制在10%—40%輸送到 立環(huán)或平環(huán)式強(qiáng)磁磁選設(shè)備進(jìn)行選別分離，控制背景場(chǎng)強(qiáng)為0.5—L2T，脈沖 為80—300次，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為l-5rpm/min;富集選別后鐵礦粉輸送到濃縮、脫 水設(shè)備進(jìn)行脫水；脫水后赤泥鐵礦粉輸送到堆場(chǎng)儲(chǔ)存；選別后尾礦進(jìn)入掃選設(shè)備，采用強(qiáng)磁磁選進(jìn)行回收，控制背景場(chǎng)強(qiáng)為0.8 —1.2T,脈沖為80—200次，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為l-3rpm/min;掃選后鐵礦粉輸送到濃 縮、脫水設(shè)備進(jìn)行脫水；脫水后赤泥鐵礦粉同樣輸送到堆場(chǎng)儲(chǔ)存。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法，其特征是對(duì)赤泥尾礦進(jìn)行重選分離出部分石英砂。
全文摘要
一種工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用赤泥的工藝方法，主要解決氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物赤泥的處理和工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題。其步驟包括從赤泥中提選出全鐵品位在43％至53％指標(biāo)的鐵礦粉，經(jīng)脫水烘干后按一定量采用噴吹工藝加入開(kāi)鐵后的鐵水中，利用鐵水的高溫及鐵水的過(guò)飽和碳、以及鐵水流動(dòng)沖擊攪拌作用，將鐵礦粉中的氧化鐵礦物熔融還原為鐵水，然后進(jìn)入煉鋼系統(tǒng)。利用該方法，投資少、綜合效益高、有利于自然資源的利用和環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)C21B15/00GK101153350SQ20071001708
公開(kāi)日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
發(fā)明者波 周, 國(guó)秀元, 孫衛(wèi)華, 孫德民, 孟春光, 李長(zhǎng)興, 杜文華, 溫燕明, 陳昌華 申請(qǐng)人:濟(jì)南鋼鐵股份有限公司