本發(fā)明涉及資源再生利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用磁選尾渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置和方法。

背景技術(shù)：

我國鐵礦資源具有“貧”、“細(xì)”、“雜”的主要特點(diǎn)，平均鐵品位32％，比世界平均鐵品位低11個(gè)百分點(diǎn)。鐵礦石作為鋼鐵行業(yè)的主要原料，通常需要經(jīng)過選礦富集后才能進(jìn)入高爐冶煉。隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，一些易選鐵礦和鐵品位較高的富礦不斷消耗。因此如何有效開發(fā)利用一些低品位難選鐵礦如鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦等和一些工業(yè)固體廢棄物如拜耳法赤泥、銅渣、鎳渣、鉛鋅冶煉渣等含鐵資源成為主要的研究方向。

已有通過隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、豎爐或轉(zhuǎn)底爐處理這些含鐵資源生產(chǎn)金屬化球團(tuán)，進(jìn)而磨礦磁選生產(chǎn)金屬鐵粉的工藝。這些工藝所需的溫度較高，只能從赤泥中回收鐵元素，而且經(jīng)過此流程產(chǎn)生的磁選尾渣沒有進(jìn)行充分利用，成為了一種二次固廢。

聚合氯化鋁鐵簡稱pafc，是一種無機(jī)高分子絮凝劑。該絮凝劑不僅具有聚合氯化鋁(pac)的優(yōu)良的絮凝性能和強(qiáng)大電中和作用，還具有聚合氯化鐵(pfc)的吸附性強(qiáng)，沉淀速度快的特性。目前，我國使用的凈水劑主要以無機(jī)絮凝劑為主，消耗量大，凈水能力弱，聚合鋁劑、聚合鐵劑是該領(lǐng)域重要的替代產(chǎn)品。國內(nèi)工業(yè)用水、城市給水、污水處理對絮凝劑的需求較大，因此聚合氯化鋁鐵具有較大的市場潛力。

粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物，其中含有鋁、鐵。粉煤灰堆存不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境。粉煤灰中有許多有用成分得不到合理利用，造成了資源的浪費(fèi)。

綜上所述，尋求一種能夠充分利用尾渣中的鐵和鋁制成聚合氯化鐵的設(shè)備或方法，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用磁選尾渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置和方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種利用磁選尾渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置，包括依次連接的燒結(jié)裝置、冷卻裝置、磨細(xì)裝置、浸出裝置、過濾裝置和聚合陳化裝置，其中，

燒結(jié)裝置包括原料入口和燒結(jié)物料出口；

冷卻裝置包括燒結(jié)物料入口和冷卻物出口，燒結(jié)物料入口連接燒結(jié)物料出口；

磨細(xì)裝置包括物料入口和磨細(xì)物料出口，物料入口與冷卻物出口連接；

浸出裝置包括磨細(xì)物料入口和浸出產(chǎn)品出口，磨細(xì)物料入口與磨細(xì)物料出口連接；

過濾裝置包括浸出產(chǎn)品入口、濾液出口和浸出渣出口，浸出產(chǎn)品入口與浸出產(chǎn)品出口連接；

聚合陳化裝置包括浸出液入口、堿液入口和產(chǎn)品出口，浸出液入口與濾液出口連接。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種采用上述裝置制備聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟：

1)將烘干的磁選尾渣在燒結(jié)裝置中進(jìn)行燒結(jié)，得到燒結(jié)物料；

2)將燒結(jié)物料冷卻至室溫后進(jìn)行磨細(xì)，得到磨細(xì)物料；

3)將磨細(xì)物料用鹽酸浸出后進(jìn)行過濾，得到濾液和濾渣，

4)將濾液加堿液進(jìn)行聚合，經(jīng)陳化后得到聚合氯化鋁鐵溶液，

5)將氯化鋁鐵溶液干燥后得到聚合氯化鋁鐵固體產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，燒結(jié)溫度為800-850℃，燒結(jié)時(shí)間為60-180min。

進(jìn)一步地，磨細(xì)物料的粒度不高于0.074mm的占70％-90％重量份。

進(jìn)一步地，磁選尾渣中，fe2o3與al2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為0.15-1.5。

進(jìn)一步地，還包括，磁選尾渣的制備步驟為：

01)將含鐵原料、還原劑和添加劑混合均勻后進(jìn)行成型處理，得到成型混合物；

02)將干燥的成型混合物進(jìn)行直接還原，得到還原產(chǎn)物；

03)還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，將還原產(chǎn)物破碎、磨礦和磁選得到磁選精礦和磁選尾渣。

進(jìn)一步地，步驟01)中含鐵原料包括紅土鎳礦、鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦、赤泥、銅渣、鎳渣、鉛鋅冶煉渣中的一種或幾種；

還原劑為蘭炭或焦炭；

添加劑包括生石灰、石灰石、碳酸鈣、白云石中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，步驟01)中，還原劑中c與含鐵原料中鐵氧化物中的o的摩爾比為1.0-2.0，添加劑用量為含鐵原料重量的10％-20％，

進(jìn)一步地，步驟2)中，直接還原的溫度為1150℃-1350℃，還原時(shí)間為30-50min。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明提供的制備聚合氯化鋁鐵的裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，制備聚合氯化鋁鐵的方法在整個(gè)工藝過程中不需要額外的添加劑，工藝簡單，工藝所需反應(yīng)溫度低于常規(guī)工藝如隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、豎爐或轉(zhuǎn)底爐處理赤泥所需溫度，能耗低。

2.可以將二次固廢磁選尾渣充分利用，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。

附圖說明

為了更好的理解本發(fā)明，并且更清楚的展示如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)通過示例的方式參考附圖，在附圖中：

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的制備聚合氯化鋁鐵的裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明又一實(shí)施例的制備聚合氯化鋁鐵的方法的流程圖；

其中，

1…燒結(jié)裝置，2…冷卻裝置，3…磨細(xì)裝置，4…浸出裝置，5…過濾裝置，6…聚合陳化裝置；

11…原料入口，12…燒結(jié)物料出口，21…燒結(jié)物料入口，22…冷卻物出口，31…物料入口，32…磨細(xì)物料出口，41…磨細(xì)物料入口，42…浸出產(chǎn)品出口，51…浸出產(chǎn)品入口，52…濾液出口，53…浸出渣出口，61…浸出液入口，62…堿液入口，63…產(chǎn)品出口。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種利用磁選尾渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置，如圖1，包括依次連接的燒結(jié)裝置1、冷卻裝置2、磨細(xì)裝置3、浸出裝置4、過濾裝置5和聚合陳化裝置6，燒結(jié)裝置1包括原料入口11和燒結(jié)物料出口12，冷卻裝置2包括燒結(jié)物料入口21和冷卻物出口22，燒結(jié)物料入口21與燒結(jié)物料出口12連接，磨細(xì)裝置3包括物料入口31和磨細(xì)物料出口32，物料入口31與冷卻物出口22連接，浸出裝置4包括磨細(xì)物料入口41和浸出產(chǎn)品出口42，磨細(xì)物料入口41與磨細(xì)物料出口連接32；過濾裝置5包括浸出產(chǎn)品入口51、濾液出口52和浸出渣出口53，浸出產(chǎn)品入口51與浸出產(chǎn)品出口42連接；聚合陳化裝置6包括浸出液入口61、堿液入口62和產(chǎn)品出口63，浸出液入口61與濾液出口52連接。

實(shí)際使用時(shí)，原料從燒結(jié)裝置1的原料入口11進(jìn)入，按照設(shè)定的溫度進(jìn)行燒結(jié)，然后通過燒結(jié)物料出口12和燒結(jié)物料入口21進(jìn)入冷卻裝置2中進(jìn)行冷卻至室溫，然后通過冷卻物出口22進(jìn)入到物料入口31中，從而進(jìn)入磨細(xì)裝置3中進(jìn)行磨細(xì)，磨細(xì)后通過磨細(xì)物料出口32進(jìn)入磨細(xì)物料入口41中，從而進(jìn)入到浸出裝置4中用鹽酸浸出，然后通過浸出產(chǎn)品出口42進(jìn)入到浸出產(chǎn)品入口51中，從而進(jìn)入到過濾裝置5中進(jìn)行過濾，過濾后濾液從濾液出口52流入到浸出液入口61中，浸出渣從浸出渣出口53排出，堿液從堿液入口62進(jìn)入聚合陳化裝置，濾液在聚合陳化裝置6中進(jìn)行聚合、陳化，得到聚合氯化鋁鐵液體產(chǎn)品從產(chǎn)品出口63流出。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。

綜上所述，本發(fā)明的制備聚合氯化鋁鐵的裝置，至少具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。

2.所需溫度較低，能耗較低。

參考圖2，制備聚合氯化鋁鐵的方法，以及前置的得到磁選尾渣的方法，包括以下步驟：

1)將含鐵原料、還原劑和添加劑混合均勻后進(jìn)行成型處理，得到成型混合物，其中含鐵原料包括紅土鎳礦、鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦、赤泥、銅渣、鎳渣、鉛鋅冶煉渣等中的一種或幾種，還原劑為蘭炭或焦炭，添加劑包括生石灰、石灰石、碳酸鈣、白云石中的一種或幾種；

2)將干燥的成型混合物放入焙燒設(shè)備中進(jìn)行直接還原，得到還原產(chǎn)物，直接還原的工藝參數(shù)為：還原劑中c與含鐵原料中鐵氧化物中的o的摩爾比＝1.0-2.0，添加劑用量為含鐵原料重量的10％-20％，還原溫度1150℃-1350℃，還原時(shí)間30-50min，焙燒設(shè)備為隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、豎爐或轉(zhuǎn)底爐；

3)還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，將還原產(chǎn)物破碎、磨礦和磁選得到磁選精礦和磁選尾渣，磁選尾渣成分為fe2o3與al2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為0.15-1.5；

4)將烘干的磁選尾渣按照800-850℃的溫度進(jìn)行60-180min的燒結(jié)后冷卻至室溫；

5)將焙燒冷卻后的磁選尾渣磨細(xì)至磨礦細(xì)度不高于0.074mm占70％-90％，得到磨細(xì)物料；

6)將磨細(xì)物料用鹽酸浸出后進(jìn)行過濾，得到濾液，鹽酸的濃度為4-6mol/l，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比2:1-4:1；

7)將濾液加堿液進(jìn)行聚合，堿液可以為naoh或koh，堿液的濃度為4-6mol/l，濾液與堿液的體積比為2:1-4:1；

8)經(jīng)陳化后得到聚合氯化鋁鐵溶液；

9)將氯化鋁鐵溶液進(jìn)行干燥后得到聚合氯化鋁鐵固體產(chǎn)品。

其中，直接還原工藝參數(shù)、添加劑用量、還原溫度和還原時(shí)間的工藝參數(shù)設(shè)定，保證所述的原料磁選尾渣成分為fe2o3與al2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15-1.5，適合制備聚合氯化鋁鐵；

焙燒溫度和焙燒時(shí)間的參數(shù)設(shè)定，使得在此工藝參數(shù)下，可以保證所得的燒結(jié)產(chǎn)物符合制備聚合氯化鋁鐵的成分要求；

磨礦細(xì)度的具體參數(shù)限定，是因?yàn)榱６却笮Ρ景l(fā)明的影響很大，粒度過粗，不能充分反應(yīng)，粒度過細(xì)，增加原料處理的能耗。

為了進(jìn)一步解釋和說明本發(fā)明，請參考以下具體實(shí)施例，但下述的實(shí)施例并非用于對本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1

由赤泥磁選尾渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.61％，將其烘干后在800℃下燒結(jié)60min，冷卻至室溫后，磨細(xì)至不高于0.074mm占70％后得到磨細(xì)物料，用4mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比為2:1，然后進(jìn)行過濾，濾液加入4mol/l的naoh進(jìn)行聚合，濾液與naoh的體積比為2:1，經(jīng)陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產(chǎn)品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產(chǎn)品。聚合氯化鋁鐵(pafc)產(chǎn)品的絮凝試驗(yàn)表明，對cod、濁度和色度的去除率分別達(dá)到86％、97％和70％。

實(shí)施例2

由紅土鎳礦磁選尾渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.28％，將其烘干后在825℃下燒結(jié)70min，冷卻至室溫后，磨細(xì)至不高于0.074mm占80％后得到磨細(xì)物料，用4mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比為2.5:1,然后進(jìn)行過濾，濾液加4.5mol/l的koh進(jìn)行聚合，濾液與koh的體積比為2:1經(jīng)陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產(chǎn)品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產(chǎn)品。聚合氯化鋁鐵(pafc)產(chǎn)品的絮凝試驗(yàn)表明，對cod、濁度和色度的去除率分別達(dá)到86％、97％和70％。

實(shí)施例3

由銅渣磁選尾渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.57％，將其烘干后在850℃下燒結(jié)120min，冷卻至室溫后，磨細(xì)至不高于0.074mm占90％后得到磨細(xì)物料，用4.5mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比為3:1然后進(jìn)行過濾，濾液加4.5mol/l的naoh進(jìn)行聚合，濾液與naoh的體積比為2.5:1經(jīng)陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產(chǎn)品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產(chǎn)品。聚合氯化鋁鐵(pafc)產(chǎn)品的絮凝試驗(yàn)表明，對cod、濁度和色度的去除率分別達(dá)到86％、97％和70％。

實(shí)施例4

將鋁土礦、蘭炭和石灰石混合均勻后進(jìn)行成型處理，得到成型混合物，將干燥的成型混合物放入焙燒設(shè)備中進(jìn)行直接還原，得到還原產(chǎn)物，直接還原的工藝參數(shù)為：蘭炭中c與鋁土礦中鐵氧化物中的o的摩爾比＝1.5，添加劑石灰石用量為鋁土礦重量的15％，還原溫度1250℃，還原時(shí)間40min，焙燒設(shè)備為隧道窯，還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，將還原產(chǎn)物破碎、磨礦和磁選得到磁選精礦和磁選尾渣，鋁土礦磁選尾渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.28％，磁選尾渣成分為fe2o3與al2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1.0；將烘干的磁選尾渣按照835℃的溫度進(jìn)行155min的焙燒后冷卻至室溫，將焙燒冷卻后的磁選尾渣磨細(xì)至磨礦細(xì)度不高于0.074mm占85％得到磨細(xì)物料；用5mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比為3.5:1，然后進(jìn)行過濾，濾液中加入5mol/l的koh進(jìn)行聚合，濾液與koh的體積比為3:1。經(jīng)陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產(chǎn)品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產(chǎn)品。聚合氯化鋁鐵(pafc)產(chǎn)品的絮凝試驗(yàn)表明，對cod、濁度和色度的去除率分別達(dá)到86％、97％和70％。

實(shí)施例5

將鎳渣、蘭炭和白云石混合均勻后進(jìn)行成型處理，得到成型混合物，將干燥的成型混合物放入焙燒設(shè)備中進(jìn)行直接還原，得到還原產(chǎn)物，直接還原的工藝參數(shù)為：蘭炭中c與鎳渣中鐵氧化物中的o的摩爾比＝1.0，添加劑白云石用量為鎳渣重量的10％，還原溫度1150℃，還原時(shí)間30min，焙燒設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯；還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，將還原產(chǎn)物破碎、磨礦和磁選得到磁選精礦和磁選尾渣，鎳渣磁選尾渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.61％，磁選尾渣成分為fe2o3與al2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為0.15；將烘干的磁選尾渣按照800℃的溫度進(jìn)行60min的焙燒后冷卻至室溫；將焙燒冷卻后的磁選尾渣磨細(xì)至磨礦細(xì)度不高于0.074mm占70％得到磨細(xì)物料；用4mol/l的鹽酸浸出后進(jìn)行過濾，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比為2:1，得到濾液；將濾液加4mol/l的naoh，濾液與naoh的體積比為2:1進(jìn)行聚合；經(jīng)陳化后得到聚合氯化鋁鐵液體；將氯化鋁鐵液體進(jìn)行干燥后得到聚合氯化鋁鐵固體產(chǎn)品。聚合氯化鋁鐵(pafc)產(chǎn)品的絮凝試驗(yàn)表明，對cod、濁度和色度的去除率分別達(dá)到86％、97％和70％。

實(shí)施例6

將銅渣、焦炭和碳酸鈣混合均勻后進(jìn)行成型處理，得到成型混合物，將干燥的成型混合物放入焙燒設(shè)備中進(jìn)行直接還原，得到還原產(chǎn)物，直接還原的工藝參數(shù)為：焦炭中c與銅渣中鐵氧化物中的o的摩爾比＝2.0，添加劑碳酸鈣用量為銅渣重量的20％，還原溫度1350℃，還原時(shí)間50min，焙燒設(shè)備為豎爐；還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，將還原產(chǎn)物破碎、磨礦和磁選得到磁選精礦和磁選尾渣，銅渣磁選尾渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.57％，磁選尾渣成分為fe2o3與al2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1.5；將烘干的磁選尾渣按照850℃的溫度進(jìn)行180min的焙燒后冷卻至室溫；將焙燒冷卻后的磁選尾渣磨細(xì)至磨礦細(xì)度不高于0.074mm占90％得到磨細(xì)物料；用6mol/l的鹽酸浸出后進(jìn)行過濾，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比為4:1得到濾液；將濾液加6mol/l的koh進(jìn)行聚合，濾液與koh的體積比為4:1；經(jīng)陳化后得到聚合氯化鋁鐵液體；將氯化鋁鐵液體進(jìn)行干燥后得到聚合氯化鋁鐵固體產(chǎn)品。聚合氯化鋁鐵(pafc)產(chǎn)品的絮凝試驗(yàn)表明，對cod、濁度和色度的去除率分別達(dá)到86％、97％和70％。

實(shí)施例7

將高磷鮞狀赤鐵礦、焦炭和生石灰混合均勻后進(jìn)行成型處理，得到成型混合物；將干燥的成型混合物放入焙燒設(shè)備中進(jìn)行直接還原，得到還原產(chǎn)物，直接還原的工藝參數(shù)為：焦炭中c與高磷鮞狀赤鐵礦中鐵氧化物中的o的摩爾比＝1.89，添加劑生石灰用量為高磷鮞狀赤鐵礦重量的18％，還原溫度1350℃，還原時(shí)間40min，焙燒設(shè)備為轉(zhuǎn)底爐；還原產(chǎn)物經(jīng)冷卻后，將還原產(chǎn)物破碎、磨礦和磁選得到磁選精礦和磁選尾渣，高磷鮞狀赤鐵礦磁選尾渣的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.57％，磁選尾渣成分為fe2o3與al2o3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為1.5；將烘干的磁選尾渣按照850℃的溫度進(jìn)行120min的焙燒后冷卻至室溫；將焙燒冷卻后的磁選尾渣磨細(xì)至磨礦細(xì)度不高于0.074mm占90％得到磨細(xì)物料；用6mol/l的鹽酸浸出后進(jìn)行過濾，鹽酸的體積與磨細(xì)物料的質(zhì)量比為4:1，得到濾液；將濾液加6mol/l的naoh進(jìn)行聚合，濾液與naoh的體積比為4:1；經(jīng)陳化后得到聚合氯化鋁鐵液體；將氯化鋁鐵液體進(jìn)行干燥后得到聚合氯化鋁鐵固體產(chǎn)品。聚合氯化鋁鐵(pafc)產(chǎn)品的絮凝試驗(yàn)表明，對cod、濁度和色度的去除率分別達(dá)到86％、97％和70％。

綜上所述，本發(fā)明的制備聚合氯化鋁鐵的方法，至少具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明提供的制備聚合氯化鋁鐵的方法在整個(gè)工藝過程中不需要額外的添加劑，工藝簡單，工藝所需反應(yīng)溫度低于常規(guī)工藝如隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、豎爐或轉(zhuǎn)底爐處理赤泥所需溫度，能耗低。

2.可以將二次固廢磁選尾渣充分利用，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。

以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。