一種運用轉底爐珠鐵工藝綜合利用高鐵赤泥的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用轉底爐珠鐵工藝綜合利用高鐵赤泥的方法，涉及高鐵赤泥中鐵的提取、富集及赤泥的回收利用，其特征在于利用高鐵赤泥、碳質還原劑和添加劑為原料，經過配料、混勻、造球、轉底爐還原熔分、破碎、磁選等工序制得珠鐵和熔分渣。生產出的珠鐵可做電爐或轉爐煉鋼的原料，熔分渣用鹽酸浸出提取鈧，浸出渣用作水泥添加劑。此方法可以充分利用赤泥資源，實現廢物的零排放綜合回收利用，具有較好的經濟和社會效益。
【專利說明】一種運用轉底爐珠鐵工藝綜合利用高鐵赤泥的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于煉鐵領域，涉及轉底爐綜合利用高鐵赤泥的方法及其用于赤泥的綜合回收利用。
【背景技術】
[0002]赤泥是Al2O3生產過程中排出的工業固體廢棄物，赤泥中除含有Fe、Al、Si外還含有Sc、Ga、In等多種稀散元素和一定的堿量。2010年中國Al2O3產量約為2900萬噸，赤泥排放量為4500-5000萬噸，平均每生產I噸Al2O3副產赤泥1.(Tl.8噸，赤泥累積排放量達數億噸，目前赤泥大都筑壩堆存，筑壩堆存不僅費用昂貴、浪費資源，還會造成環境的污染，此外筑壩堆存還存在一定的安全隱患。隨著氧化招工業的發展，赤泥的排放及危害已成為日益嚴重的問題。
[0003]鈧分散于許多礦物中，含量少，礦物復雜，是一種重要的稀土元素。對金屬鈧的分離提取非常困難，而且提取的金屬量很少，價格昂貴。鈧由于具有獨有的特性，近20年來其在新型電光源材料、激光材料、合金添加劑和金屬改性劑方面有較好的應用。這些含鈧材料已廣泛應用于航天、核能、冶金和軍工等領域，且發展較快，前景很好。
[0004]目前對于高鐵赤泥的利用 思路一般是先提鐵再綜合利用渣子，但是高鐵赤泥中渣鐵的分離仍然存在著問題。從高鐵赤泥中回收鐵的研究很多，比如申請號為200910044285.8的中國專利申請公開了一種從氧化鋁赤泥中回收鐵精礦的方法，先用中磁機回收強磁性鐵精礦，得到的尾礦再經過高梯度磁選機回收弱磁性鐵精礦，將強磁性鐵精礦和弱磁性鐵精礦合并后脫水得到鐵精礦，鐵精礦的TFe ^ 54%,Fe的回收率為28~35%。申請號為200510200493.4的中國專利申請公開了一種從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，該方法采用燒結、高爐冶煉，由于爐渣中Al2O3的含量高達32~36%致使高爐無法正常生產。申請號為200510200559.X的中國專利申請公開了一種赤泥中回收鐵的方法，赤泥與煤和海綿鐵粉混合，擠壓成型干燥后與工業煤一同加入回轉窯還原焙燒，冷卻后送磁選工序，得到的海綿鐵粉與粘結劑和生石灰混合后擠壓成型、干燥，得到海綿鐵球塊產品。申請號為201210022603.2的中國專利申請公開了一種赤泥制作還原鐵的工藝方法，將赤泥和促進劑按一定比例混合制成壓坯，將壓坯與還原劑裝入還原罐再裝入窯車，將窯車利用隧道窯在1100-1300°C之間焙燒20-50小時，成品中Fe含量為73%。上述專利申請存在著耗能高、效率差的缺點等待改進。

【發明內容】

[0005]為了克服上述的技術問題，本發明提供了一種技術上可行、經濟上合理的高鐵赤泥綜合利用方法，從而充分利用我國的高鐵赤泥資源。
[0006]本發明的方法包括:
[0007]I)將烘干后的高鐵赤泥、碳質還原劑、添加劑混勻得到混合料，其中碳質還原劑的配入量為赤泥的10~20%，添加劑的配入量為混合料的1~3% ；[0008]2)向混合料內加入占混合料重量比的8?12%的水，混勻后制成球團，烘干備用；
[0009]3)事先在爐底耐火材料上鋪一層3?5mm厚的碳粉，并將烘干后的球團單層或雙層 鋪在轉底爐的爐底耐火材料上，轉底爐內的溫度為135(Tl450°C，還原時間為l(T20min，球 團排除后經過冷卻、破碎、磁選，最終獲得碳含量為f 3%的可用于煉鋼的珠鐵和Sc203品位 在15(T230ppm的熔分渣兩種產品；
[0010]4)在耐酸反應罐中加入18?30%的鹽酸，再加入熔分渣，液固比為8:1，反應溫度為 5(T80°C，反應廣3小時后過濾，可得含鈧為23?28mg/L的浸出液，浸出率在90%以上。
[0011]所述的高鐵赤泥的全鐵含量在25?52%之間，Sc203含量為5(Tl50ppm，Al203含量為 15?25%，Si02含量為5?10%，Ti02含量為3%?10%，CaO含量為1?5%，Na20含量為4?8%，余量 為一些結晶水等易燒損的物質；
[0012]所述碳質還原劑為煤粉或焦粉，固定碳含量在80%以上,灰分在10%以下,粒度小 于80目；
[0013]所述添加劑包括Ca0、CaF2、Na2C03，本領域可以根據赤泥和碳質還原劑組成調節其用量。
[0014]所述步驟3)中還原熔分溫度為135(Tl450°C，還原熔分時間為l(T20min。
[0015]所述步驟4)中鹽酸濃度為18?30%，液固比為8:1，反應溫度為5(T80°C，反應時間 為r3小時。
[0016]本發明的特征在于以轉底爐為主要設備，利用高鐵赤泥、碳質還原劑和添加劑為 原料，經過配料、混勻、造塊、轉底爐還原熔分、破碎、磁選等工序制得碳含量為廣3%的珠鐵 和鈧含量為15(T230ppm的熔分渣，將熔分渣酸浸得到含鈧23?28mg/L的浸出液，浸出渣用 作水泥添加劑。
[0017]本項發明以轉底爐為主要設備，輔助設備包括上料系統、料倉、電子皮帶秤、混料 機、造球機、烘干機、出料機、破碎機、磁選機、和皮帶輸送設備，耐酸罐等浸出設備。
[0018]本發明的優點是：
[0019](1)使高鐵赤泥中渣鐵得以完全分離，進而可為高鐵赤泥綜合利用打下堅實基礎。
[0020](2)以煤為主要還原劑，符合我國的能源結構。
[0021](3)以轉底爐為主要設備進行渣鐵分離，技術先進、生產靈活、成本低、適應性強， 適合建設在赤泥堆壩附近，節省運輸成本。
[0022](4)熔分渣中鐵含量較少，可減少后續酸浸工藝酸耗量，降低生產成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發明工藝的原則流程 【具體實施方式】
[0024]下述實施例為對本發明的解釋而不是限制。
[0025]本項發明以轉底爐為主要設備，輔助設備包括上料系統、料倉、電子皮帶秤、混料 機、造球機、烘干機、出料機、破碎機、磁選機、和皮帶輸送設備，耐酸罐等浸出設備。具體的 生產過程是：
[0026]原料條件為：高鐵赤泥的全鐵含量在25飛2%之間，換算成鐵氧化物含量在38?74%之間，Sc2O3品位在5(Tl50ppm之間，Al2O3含量為15~25%，SiO2含量為5~10%，TiO2含量為39TlO%，CaO含量為1飛％，Na2O含量為4~8%，余量為一些結晶水等易燒損的物質。
[0027]碳質還原劑為煤粉或焦粉，固定碳含量在80%以上、灰分在10%以下、粒度小于80目。
[0028]添加劑為CaO、CaF2, Na2C03。
[0029]工藝流程為:
[0030](I)將赤泥、碳質還原劑、添加劑用混料機混勻，其中還原劑的配入量為赤泥的10~20%、添加劑的配入量為總料量的I~3% ；
[0031](2)添加的水量為混合料的8~12%，經混料機混勻后用造球機制成球團，烘干備用；
[0032](3)事先在爐底耐火材料上鋪一層3~5mm厚的碳粉，后將烘干后的球團單層或雙層鋪在轉底爐的爐底耐火材料上，轉底爐內的溫度為135(Tl450°C，還原時間為l(T20min，球團排除后經過冷卻、破碎、磁選，最終獲得碳含量為廣3%的可用于煉鋼的珠鐵和Sc2O3品位在15(T230ppm的熔分渣兩種產品；
[0033](4)在耐酸反應罐中加入18~30%的鹽酸，再加入熔分渣，液固比為8:1，反應溫度為5(T80°C，反應廣3小時后過濾，可得含鈧為23~28mg/L的浸出液，浸出率在90%以上。
[0034](5)經浸出工藝后的浸出渣可用作水泥添加劑，實現高鐵赤泥的零排放綜合利用。
[0035]由于該工藝中高鐵赤泥、碳質還原劑帶入珠鐵中的硫較多，且反應體系脫硫條件差，為保證珠鐵中硫含量相對合格，必須`強化脫硫。如選擇含硫低的還原劑、配加一定量的石灰、采取路外脫硫等。
[0036]制得珠鐵和熔分渣后，珠鐵可以代替廢鋼或作為煉鋼冷卻劑加入轉爐或電爐；熔分渣中Sc2O3品位可達15(T230ppm，含鐵少可作為酸浸出鈧的一種原料，浸出渣可用作水泥添加劑。
[0037]實施例1
[0038]將Fe2O3含量為50.46%的高鐵赤泥、重量為高鐵赤泥重量18%的煤粉和重量為高鐵赤泥和煤粉重量總和2%的添加劑經過皮帶輸送至混料機混勻，并調節混勻料水分至10%。將混合好的混勻料經皮帶輸送至對輥壓球機制成含碳球團，壓力為17MPa，球團尺寸為40 X 30 X 21mm枕狀橢球。生球經干燥后單層鋪在轉底爐的碳質耐火材料上，事先在碳質耐火材料上鋪一層:T5mm厚的碳粉。轉底爐內的溫度為135(Tl450°C，球團在轉底爐內停留時間為10-20分鐘，然后由出料機在出料口排出。排出的產品經冷卻、破碎后送入磁選機磁選，選后磁性物質為珠鐵，非磁性物質為熔分渣。其成分見表1、2、3。在耐酸反應罐中加入濃度為30%的鹽酸400L，再加入50kg熔分渣，加熱至60°C，反應1.5小時后過濾，得鈧含量為24.4mg/L的含鈧浸出液350L，浸出率為93%。
[0039]表1第一種高鐵赤泥成分
[0040]
【權利要求】
1.一種運用轉底爐珠鐵工藝綜合利用高鐵赤泥的方法，該方法主要包括: (1)將烘干后的高鐵赤泥、碳質還原劑、添加劑用混料機混勻得到混合料，其中碳質還原劑的配入量為赤泥重量比的10-20%，添加劑的配入量為混合料重量比的廣3%; (2)向混合料內加入占混合料重量比的8~12%的水，經混料機混勻后用造球機制成球團，烘干； (3)在爐底耐火材料上鋪一層3~5mm厚的碳粉，將烘干后的球團單層或雙層鋪在碳粉上，后經轉底爐還原、冷卻、破碎、磁選，得珠鐵和含鈧熔分渣； (4)向鹽酸中加入含鈧熔分渣，反應1-3小時后過濾，得含鈧的浸出液。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高鐵赤泥的全鐵含量為25-52%，Sc2O3含量為50~150ppm，Al2O3含量為15~25%，SiO2含量為5~10%，TiO2含量為3%~10%，CaO含量為I~5%，Na2O含量為4~8%。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳質還原劑為煤粉或焦粉，且固定碳含量大于80%，灰分不超過10%，粒度小于80目。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加劑包括CaO、CaF2和Na2C03。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3)中還原溫度為1350-1450°C，還原時間為l0-20min。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鹽酸濃度為If30%，其和熔分渣的液固比為8:1，反應溫度為50-80°C。
7.根據權利要求1~6任一方法制備的珠鐵和含鈧熔分洛。
【文檔編號】C22B3/10GK103805726SQ201210436465
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月6日 優先權日:2012年11月6日
【發明者】曾暉, 王靜松, 陳偉, 王洪, 吳允, 佘雪峰, 李建云 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司