本發(fā)明屬于工業(yè)廢渣資源綜合利用，具體涉及一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

1、赤泥是電解鋁生產(chǎn)中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。赤泥廢渣中含大量鐵、鋁等金屬元素物質(zhì)，其中鐵元素為所含諸多金屬元素中比例為最高。但由于鐵元素物質(zhì)以氧化鐵(fe2o3)狀態(tài)存在而難以分離提取回收，所以如何有效分離提取鐵元素，便成為赤泥廢渣資源綜合利用的主要工程技術(shù)問題。

2、目前，現(xiàn)有磁化還原焙燒磁選提鐵工藝在赤泥提鐵技術(shù)中，被認為是最有效技術(shù)手段之一。以氣基(co或h2)或煤基(煤粉或焦粉)作為還原劑，進行赤泥磁化還原焙燒，業(yè)已成為本工程領(lǐng)域項目研發(fā)主要方向。現(xiàn)有公開的相關(guān)技術(shù)中，無論是氣基還原還是煤基還原的赤泥磁化還原焙燒工藝均存在一些工程技術(shù)問題和不足。以氣基還原的磁化還原焙燒工藝中，由于氣基(co或h2)還原氣體需專用氣源，加之生產(chǎn)過程操作控制嚴格、工藝過程復(fù)雜等因素，使得該項技術(shù)推廣受限。以煤基還原磁化焙燒多以配料煤壓制成球，在高溫(1300～1400℃)數(shù)小時還原焙燒、焙燒產(chǎn)品需粉碎、生產(chǎn)能耗大、設(shè)備運行故障多使得該項技術(shù)應(yīng)用受阻。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提出一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備及方法，即回收赤泥所含鐵元素物質(zhì)方法及相應(yīng)工藝設(shè)備裝置。該方法以赤泥為生產(chǎn)原料，以煤粉為還原劑，通過赤泥原料干燥、粉碎、預(yù)熱后在700～800℃低溫磁化還原焙燒，焙燒產(chǎn)品再經(jīng)水淬冷卻后，送入磁選系統(tǒng)分離提取磁性氧化鐵，以獲取tfe品位為58-60％精鐵礦粉產(chǎn)品。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備，包括赤泥干燥粉碎裝置、預(yù)熱裝置、還原磁化焙燒裝置和水淬冷卻裝置；

4、所述赤泥干燥粉碎裝置用于將原料赤泥干燥、粉碎成粉料，包括通過管路連接的赤泥干燥機、赤泥原料給料器和袋式氣固分離收料器；

5、所述預(yù)熱裝置用于赤泥干燥粉料的預(yù)熱，包括赤泥粉料預(yù)熱器、赤泥粉料給料器和預(yù)熱器熱風(fēng)爐；

6、所述還原磁化焙燒裝置用于預(yù)熱粉料與煤粉還原劑進行磁化還原焙燒，包括還原磁化焙燒爐、均化物料給料器、煤粉給料器、均化器、煤粉配料機和焙燒爐熱風(fēng)爐；

7、所述水淬冷卻裝置用于對磁化還原焙燒爐的產(chǎn)品進行水淬冷卻處理，包括水淬冷卻水箱。

8、進一步地，所述的赤泥干燥機為自帶有打散機械裝置和分級器的氣流式干燥機。赤泥原料干燥脫水的熱量來自赤泥粉料預(yù)熱器所排出的氣體所供給。赤泥干燥機排出的載料氣體經(jīng)袋式氣固分離收料器分離，分離的干燥粉體經(jīng)赤泥粉料給料器進入赤泥粉料預(yù)熱器預(yù)熱處理，分離的尾氣經(jīng)系統(tǒng)引風(fēng)機引出排空。

9、進一步地，所述赤泥粉料預(yù)熱器為內(nèi)受熱回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器。物料預(yù)熱熱量主要來自預(yù)熱器配備的燃氣熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱煙氣。同時，還原磁化焙燒爐排放的尾氣進入為赤泥粉料預(yù)熱器配置的熱風(fēng)爐內(nèi)，作為二次配風(fēng)。

10、進一步地，所述的還原磁化焙燒爐為外受熱式回轉(zhuǎn)式焙燒爐。物料還原磁化焙燒熱量來自焙燒爐配備的燃氣熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱煙氣，并以傳導(dǎo)式加熱所提供。所述的煤粉給料器、煤粉配料機、均化物料給料器以及均化器，分別用于煤粉磨粉、定量配料，煤粉和預(yù)熱物料的均化和均化后物料給料于焙燒爐。

11、本發(fā)明還提供一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理方法，采用上述赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備實現(xiàn)，包括如下步驟：

12、(1)由赤泥原料給料器給入原料，利用赤泥干燥機對原料進行干燥、粉碎、分級處理，將含水赤泥濾餅原料處理為無自由水分粉體物料；

13、(2)干燥機排出的載料氣體經(jīng)袋式氣固分離收料器分離，粉體物料經(jīng)赤泥粉料給料器進入赤泥粉料預(yù)熱器，利用赤泥粉料預(yù)熱器將干燥粉料進行預(yù)熱處理為預(yù)熱物料；物料預(yù)熱熱量主要來自預(yù)熱器熱風(fēng)爐產(chǎn)生的熱煙氣；

14、(3)利用還原磁化焙燒爐將均化后的預(yù)熱物料與配比煤粉進行磁化還原焙燒處理，以煤粉還原劑在高溫作用下將預(yù)熱物料中的氧化鐵磁化還原為磁性氧化鐵的焙燒物料；

15、(4)利用水淬冷卻裝置，將焙燒物料進行無氧冷卻為磁選物料。

16、所述步驟(1)中赤泥原料含水分達到15％，鐵含量為40-50％。

17、所述步驟(1)中赤泥干燥機，其進風(fēng)口風(fēng)溫350～450℃，干燥粉碎分級粒度為200～300目。

18、所述步驟(2)中赤泥粉料預(yù)熱器，其進風(fēng)口風(fēng)溫450～550℃；所述赤泥粉料預(yù)熱器是內(nèi)受熱回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，還可以是其他類型預(yù)熱器。

19、所述步驟(3)中煤粉還原劑為無煙煤磨粉，其固定碳含量大于80wt％，煤粉粒徑為180～200目，煤粉質(zhì)量為赤泥預(yù)熱干粉質(zhì)量的5-13％。

20、所述步驟(3)中還原磁化焙燒爐中焙燒溫度為700～800℃，還原時間為20～50min。

21、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

22、1.本發(fā)明提出一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理方法及設(shè)備，即以煤粉為還原劑的赤泥磁化焙燒法。該方法是先將赤泥濾餅干燥、粉碎分級為干燥粉料，并經(jīng)預(yù)熱后與配料還原劑煤粉均化，再送于磁化還原焙燒爐中以完成赤泥氧化鐵磁化還原焙燒氧化反應(yīng)為磁性氧化鐵。由于參與反應(yīng)物質(zhì)均為比表面積較大的細粉料，所以在焙燒爐熱作用下物料磁化還原反應(yīng)充分、迅速。赤泥中所含氧化鐵(fe2o3)可完成磁化還原反應(yīng)生成磁性氧化鐵(fe2o3)或少量鐵(fe)，赤泥中鐵物質(zhì)收率可達90％以上理想效果。

23、2.本發(fā)明的煤基赤泥磁化還原焙燒工藝確定了赤泥磁化還原反應(yīng)過程和控制條件。焙燒溫度為700～800℃、20～50min的焙燒爐內(nèi)，物料反應(yīng)溫度和時間相比赤泥煤基壓球磁化還原焙燒工藝所對應(yīng)的焙燒溫度1280～1350℃和焙燒過程時間4.5～5h，其工藝控制溫度和時間均大幅降低，從而從根本上避免因溫度高、時間長而使焙燒物料粘附設(shè)備等諸多技術(shù)問題。相比氣基赤泥磁化還原焙燒工藝，本發(fā)明工藝無需氣態(tài)還原劑，所以本發(fā)明系統(tǒng)操作和設(shè)備運行更為可靠容易。

24、3.本發(fā)明工藝中赤泥濾餅干燥脫水是采用赤泥干燥機完成。由于干燥機內(nèi)配置機械打散和分級器裝置，物料經(jīng)熱風(fēng)風(fēng)力和打散機械力作用以及分級器控制下，可對赤泥原料進行強力有效干燥、粉碎和分級。粉料預(yù)熱和還原磁化焙燒處理分別采用內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)預(yù)熱器和外熱式回轉(zhuǎn)焙燒爐，通過調(diào)整物料在爐內(nèi)運行速度以滿足干燥粉料預(yù)熱和預(yù)熱粉料及還原劑煤粉磁化還原反應(yīng)工藝要求。

25、4.本發(fā)明赤泥預(yù)熱器排出的尾氣進入赤泥干燥機內(nèi)作為赤泥原料干燥熱源。還原磁化焙燒爐排放的尾氣進入為赤泥粉料預(yù)熱器配置的熱風(fēng)爐內(nèi)，作為二次配風(fēng)。本發(fā)明工藝系統(tǒng)實現(xiàn)熱量梯次充分利用，以提高系統(tǒng)熱效率，并最大限度降低系統(tǒng)生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備，其特征在于，包括赤泥干燥粉碎裝置、預(yù)熱裝置、還原磁化焙燒裝置和水淬冷卻裝置；所述赤泥干燥粉碎裝置用于將原料赤泥干燥、粉碎成粉料，包括通過管路連接的赤泥干燥機(2)、赤泥原料給料器(3)和袋式氣固分離收料器(1)；所述預(yù)熱裝置用于赤泥干燥粉料的預(yù)熱，包括赤泥粉料預(yù)熱器(5)、赤泥粉料給料器(4)和預(yù)熱器熱風(fēng)爐(6)；所述還原磁化焙燒裝置用于預(yù)熱粉料與煤粉還原劑進行磁化還原焙燒，包括還原磁化焙燒爐(7)、均化物料給料器(9)、煤粉給料器、均化器(8)、煤粉配料機(10)和焙燒爐熱風(fēng)爐(11)；所述水淬冷卻裝置用于對磁化還原焙燒爐的產(chǎn)品進行水淬冷卻處理，包括水淬冷卻水箱(12)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備，其特征在于，所述的赤泥干燥機(2)為自帶有打散機械裝置和分級器的氣流式干燥機；赤泥原料干燥脫水的熱量來自赤泥粉料預(yù)熱器(5)所排出的氣體所供給。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備，其特征在于，赤泥干燥機排出的載料氣體經(jīng)袋式氣固分離收料器(1)分離，分離的干燥粉體經(jīng)赤泥粉料給料器(4)進入赤泥粉料預(yù)熱器(5)預(yù)熱處理，分離的尾氣經(jīng)系統(tǒng)引風(fēng)機引出排空。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備，其特征在于，所述赤泥粉料預(yù)熱器(5)為內(nèi)受熱回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，物料預(yù)熱熱量主要來自預(yù)熱器配備的燃氣熱風(fēng)爐(6)產(chǎn)生的熱煙氣，同時，還原磁化焙燒爐(7)排放的尾氣進入為赤泥粉料預(yù)熱器(5)配置的熱風(fēng)爐(6)內(nèi)，作為二次配風(fēng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備，其特征在于，所述的還原磁化焙燒爐(7)為外受熱式回轉(zhuǎn)式焙燒爐，物料還原磁化焙燒熱量來自焙燒爐配備的燃氣熱風(fēng)爐(11)產(chǎn)生的熱煙氣，并以傳導(dǎo)式加熱所提供；所述的煤粉給料器、煤粉配料機(10)、均化物料給料器(9)以及均化器(8)，分別用于煤粉磨粉、定量配料，煤粉和預(yù)熱物料的均化和均化后物料給料于焙燒爐。

6.一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理方法，采用權(quán)利要求1-5任一項所述的赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備實現(xiàn)，其特征在于，包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理方法，其特征在于，所述步驟(1)中赤泥干燥機，其進風(fēng)口風(fēng)溫350～450℃，干燥粉碎分級粒度為200～300目。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理方法，其特征在于，所述步驟(2)中赤泥粉料預(yù)熱器，其進風(fēng)口風(fēng)溫450～550℃；所述采用赤泥粉料預(yù)熱器是內(nèi)受熱回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器，或者是其他類型預(yù)熱器。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理方法，其特征在于，所述步驟(3)中煤粉還原劑為無煙煤磨粉，其固定碳含量大于80wt％，煤粉粒徑為180～200目，煤粉質(zhì)量為赤泥預(yù)熱干粉質(zhì)量的5-13％。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理方法，其特征在于，所述步驟(3)中還原磁化焙燒爐中焙燒溫度為700～800℃，還原時間為20～50min。

技術(shù)總結(jié)
一種赤泥以煤基磁化還原焙燒處理設(shè)備及方法，屬于工業(yè)廢渣資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，采用煤粉作為赤泥磁化焙燒處理還原劑，通過干燥、粉碎、預(yù)熱處理后，進行還原氧化反應(yīng)，以完成赤泥中氧化鐵還原磁化焙燒處理。赤泥中所含氧化鐵(Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;)通過還原氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為磁性氧化鐵(Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;)，經(jīng)水淬冷卻處理進行磁選分離鐵元素物質(zhì)，以獲取TFe品位平均58?60％精鐵礦粉。通過該系統(tǒng)工藝方法，赤泥中金屬鐵回收率平均可達90％以上。磁化還原焙燒溫度控制在700～800℃。該設(shè)備能耗低，運行安全可靠，生產(chǎn)能力大，并無污染可大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張繼宇,蘇泓舟
受保護的技術(shù)使用者：遼寧東大粉體工程技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2