一种从赤泥中提取铁和氧化铝的方法和系统与流程

本发明涉及资源再生利用领域，并且更具体地涉及一种从赤泥中提取铁和氧化铝的方法和系统。
背景技术：
：赤泥，是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆而得名。随着铝工业的不断发展，自2005年到2015年，中国氧化铝产量从859万吨/年发展到5898万吨/年，全球氧化铝产量从5616万吨/年发展到12471万吨/年。赤泥为氧化铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，可副产1～2吨赤泥。我国氧化铝赤泥的年新增量可达7000万吨以上，历史累计堆存量已超过3.5亿吨。世界上大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或者倾入深海。赤泥中含有大量的铁、铝、钠、钙等金属，赤泥的堆存不仅占用大量的土地和农田，耗费较多的堆场建设及维护费用，造成严重的水质污染，且浪费了大量的金属资源。赤泥中所含有价金属组分如fe2o3、al2o3、na2o、tio2，多为经济价值较低的碱金属，单独就某一种元素进行回收利用不能很好地解决工艺经济性和赤泥堆存量巨大的问题，必须采用多种金属联合回收技术才能真正的实现赤泥的综合利用和减量化。因此，赤泥的综合治理及其金属资源的有效回收成为人们日益关注的焦点。经过检索现有文献和专利，已有通过隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉处理这些赤泥生产金属化球团，进而磨矿磁选生产金属铁粉的工艺。这些工艺所需的温度较高，且只能从赤泥中回收铁元素。因此，期望的是，提出一种新的方法和系统从赤泥中提取铁元素和铝元素，实现综合回收利用。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供一种从赤泥中提取铁和氧化铝的方法和系统。本发明采用的方法总体上是：将烘干的赤泥、还原剂、添加剂(钙系添加剂和碳酸钠)按一定比例混合均匀，然后将混合物料按照设定的温度进行烧结，随后冷却至室温，磨细后首先采用磁选回收铁，之后用碱液溶出磁选尾渣，即可将氧化铝溶出，从而实现铁元素和铝元素的综合回收利用。根据本发明的一方面，提供一种从赤泥中提取铁和氧化铝的方法，包含：将烘干的赤泥、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按比例进行配料并混合均匀，得到混合物料；将混合物料进行烧结，得到烧结物料；将烧结物料进行冷却，得到冷却物料；将冷却物料磨成细粉，得到磨细物料；将磨细物料进行磁选回收，得到磁选铁精粉和磁选尾渣。根据本发明的一个实施例，该方法进一步包含将磁选尾渣用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液。根据本发明的一个实施例，将赤泥、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按照赤泥90重量份、还原剂9-18重量份、钙系添加剂27-45重量份和碳酸钠13.5-36重量份的比例配料混合。根据本发明的一个实施例，混合物料中，n(na2o)/n(al2o3)＝1；且n(cao)/n(sio2)＝2。根据本发明的一个实施例，还原剂为兰炭、焦炭和非炼焦煤中的一种或多种，粒度在1mm-3mm。根据本发明的一个实施例，钙系添加剂为生石灰、石灰石、碳酸钙和白云石中的一种或多种，粒度在0.074mm以下。根据本发明的一个实施例，烧结的温度为1100℃-1200℃，烧结的时间为60min-90min。根据本发明的一个实施例，磨细物料的粒度在0.074mm以下的占80％-90％。根据本发明的一个实施例，赤泥的全铁质量分数为25％-35％。根据本发明的一个实施例，赤泥的粒度在0.046mm以下的占85％-90％。根据本发明的一个实施例，赤泥是拜耳法赤泥和/或联合法赤泥。根据本发明的另一方面，还提供一种采用上述方法从赤泥中提取铁和氧化铝的系统，包含：混料装置，混料装置设置有赤泥入口、还原剂入口、钙系添加剂入口、碳酸钠入口和混合物料出口；烧结装置，烧结装置设置有混合物料入口和烧结物料出口，混合物料入口与混合物料出口连通；冷却装置，冷却装置设置有烧结物料入口和冷却物料出口，烧结物料入口与烧结物料出口连通；磨细装置，磨细装置设置有冷却物料入口和磨细物料出口，冷却物料入口与冷却物料出口连通；以及磁选装置，磁选装置设置有磨细物料入口、磁选铁精粉出口和磁选尾渣出口，磨细物料入口与磨细物料出口连通。根据本发明的一个实施例，该系统进一步包含浸出装置，浸出装置设置有磁选尾渣入口、浸出渣出口和浸出液出口，磁选尾渣入口与磁选尾渣出口连通。根据本发明的一个实施例，系统还包括烘干设备，烘干设备包括赤泥烘干装置、还原剂烘干装置和钙系添加剂烘干装置；其中赤泥烘干装置的出口连通赤泥入口，还原剂烘干装置的出口连通还原剂入口，钙系添加剂烘干装置的出口连通钙系添加剂入口。根据本发明的一个实施例，混料装置内还设置有混匀搅拌机构。根据本发明的一个实施例，冷却装置包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔内。根据本发明的一个实施例，冷却介质回路在待冷却物容置腔内呈螺旋状设置。根据本发明的一个实施例，冷却装置包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔的腔壁上。通过采用上述技术方案，本发明相比于现有技术具有如下优点：1)本发明的整个工艺过程原料不需要进行成型处理，工艺简单。2)本发明的工艺所需反应温度低于常规工艺如隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉处理赤泥所需温度，能耗低。3)本发明提出的系统和方法与传统工艺不同，本发明能够实现铁元素和铝元素的综合回收利用。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：图1示出了根据本发明的从赤泥中提取铁和氧化铝的方法的流程示意图；图2示出了采用本发明的方法从赤泥中提取铁和氧化铝的系统的示意图。附图标记说明1混料装置、11赤泥入口、12还原剂入口、13钙系添加剂入口、14碳酸钠入口、15混合物料出口、2烧结装置、21混合物料入口、22烧结物料出口、3冷却装置、31烧结物料入口、32冷却物料出口、4磨细装置、41冷却物料入口、42磨细物料出口、5磁选装置、51磨细物料入口、52磁选铁精粉出口、53磁选尾渣出口、6浸出装置、61磁选尾渣入口、62浸出渣出口、63浸出液出口。具体实施方式应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。参照图1，本发明提供一种从赤泥中提取铁和氧化铝的方法，包括：将烘干的赤泥、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按比例进行配料并混合均匀，得到混合物料；将混合物料进行烧结，得到烧结物料；将烧结物料进行冷却，得到冷却物料；将冷却物料磨成细粉，得到磨细物料；将磨细物料进行磁选回收，得到磁选铁精粉和磁选尾渣。在上述方法中，该方法进一步包括将磁选尾渣用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液。在上述方法中，原料赤泥可以是拜耳法赤泥和/或联合法赤泥。在上述方法中，将赤泥、还原剂、钙系添加剂和碳酸钠按照赤泥90重量份、还原剂9-18重量份、钙系添加剂27-45重量份和碳酸钠13.5-36重量份的比例配料混合。在上述方法中，混合物料中，n(na2o)/n(al2o3)＝1；且n(cao)/n(sio2)＝2。在上述方法中，还原剂为兰炭、焦碳和非炼焦煤中的一种或多种，粒度为1-3mm。在上述方法中，钙系添加剂为生石灰、石灰石、碳酸钙和白云石中的一种或多种，粒度在0.074mm以下。在上述方法中，烧结的温度为1100℃-1200℃，烧结的时间为60min-90min。在上述方法中，将冷却物料磨成细粉至细粉粒度在0.074mm以下的占80％-90％。在上述方法中，赤泥的全铁质量分数为25％-35％，粒度在0.046mm以下的占85％-90％。通过上述方法，本发明最终氧化铝回收率可达85％-90％，磁选铁精粉铁品位为75％-85％，铁回收率为80％-85％，从而实现铁元素和铝元素的综合回收利用。本发明按照上述的原料配比进行配料，可以在低于常规转底炉处理赤泥的温度下，同时实现铁的还原和铝的物相的调整，使其既有利于后续磨矿磁选流程回收铁，也可以提高碱浸过程中铝的回收。本发明的赤泥中的铁矿物经还原后转换为金属铁，经磁选流程除去铁以后，可以为后续浸出流程提供合适的原料，促进碱浸过程中铝的回收。参照图2，本发明还提供一种采用上述方法从赤泥中提取铁和氧化铝的系统，包括：混料装置1，混料装置1设置有赤泥入口11、还原剂入口12、钙系添加剂入口13、碳酸钠入口14和混合物料出口15；烧结装置2，烧结装置2设置有混合物料入口21和烧结物料出口22，混合物料入口21与混合物料出口15连通；冷却装置3，冷却装置3设置有烧结物料入口31和冷却物料出口32，烧结物料入口31与烧结物料出口22连通；磨细装置4，磨细装置4设置有冷却物料入口41和磨细物料出口42，冷却物料入口41与冷却物料出口32连通；以及磁选装置5，磁选装置5设置有磨细物料入口51、磁选铁精粉出口52和磁选尾渣出口53，磨细物料入口51与磨细物料出口42连通。在上述系统中，该系统进一步包括浸出装置6，浸出装置6设置有磁选尾渣入口61、浸出渣出口62和浸出液出口63，磁选尾渣入口61与磁选尾渣出口53连通。在上述系统，系统还包括烘干设备，烘干设备包括赤泥烘干装置、还原剂烘干装置和钙系添加剂烘干装置；赤泥烘干装置的出口连通赤泥入口11，还原剂烘干装置的出口连通还原剂入口12，钙系添加剂烘干装置的出口连通钙系添加剂入口13。在上述系统中，混料装置1内还设置有混匀搅拌机构。在上述系统中，冷却装置3包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔内。在上述系统中，冷却介质回路在待冷却物容置腔内呈螺旋状设置。在上述系统中，冷却装置3包括待冷却物容置腔和冷却介质回路，冷却介质回路设置在待冷却物容置腔的腔壁上。下面参照具体实施例，对本发明进行说明。实施例1参照图1-2，在混料装置1中，将全铁质量分数为25％和粒度为0.046mm以下的颗粒占80％的拜耳法赤泥、粒度为1mm的还原剂兰炭(固定碳83％，灰分9％)、石灰石和碳酸钠按照赤泥90重量份、兰炭9重量份、石灰石45重量份和碳酸钠13.5重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，将混合物料置于烧结装置2中在1100℃下烧结60min，接着将烧结物料在冷却装置3中冷却至室温后将所得物料在磨细装置4中磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占80％，然后将磨细的物料在磁选装置5中进行磁选得到磁选铁精粉和磁选尾渣，最后将磁选尾渣在浸出装置6中用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为86.4％，磁选精铁粉铁品位为76％，铁回收率为82.9％。实施例2参照图1-2，在混料装置1中，将全铁质量分数为32.61％和粒度为0.046mm以下的颗粒占87％的拜耳法赤泥、粒度为2mm的还原剂兰炭(固定碳83％，灰分9％)、石灰石和碳酸钠按照赤泥90重量份、兰炭9重量份、石灰石31.5重量份和碳酸钠16.2重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，将混合物料置于烧结装置2中在1100℃下烧结60min，接着将烧结物料在冷却装置3中冷却至室温后将所得物料在磨细装置4中磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占80％，然后将磨细的物料在磁选装置5中进行磁选得到磁选铁精粉和磁选尾渣，最后将磁选尾渣在浸出装置6中用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为85％，磁选精铁粉铁品位为75％，铁回收率为83％。实施例3参照图1-2，在混料装置1中，将全铁质量分数为32.61％和粒度为0.046mm以下的颗粒占87％的拜耳法赤泥、粒度为2mm的还原剂焦炭(固定碳77％，灰分9％)、生石灰和碳酸钠按照赤泥90重量份、焦炭13.5重量份、生石灰36重量份和碳酸钠22.5重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，将混合物料置于烧结装置2中在1150℃下烧结70min，接着将烧结物料在冷却装置3中冷却至室温后将所得物料在磨细装置4中磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占85％，然后将磨细的物料在磁选装置5中进行磁选得到磁选铁精粉和磁选尾渣，最后将磁选尾渣在浸出装置6中用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为87％，磁选精铁粉铁品位为78％，铁回收率为81％。实施例4参照图1-2，在混料装置1中，将全铁质量分数为29.57％和粒度为0.046mm以下的颗粒占88％的联合法赤泥、粒度为2mm的还原剂兰炭(固定碳83％，灰分9％)、生石灰和碳酸钠按照赤泥90重量份、兰炭18重量份、生石灰40.5重量份和碳酸钠31.5重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，将混合物料置于烧结装置2中在1200℃下烧结90min，接着将烧结物料在冷却装置3中冷却至室温后将所得物料在磨细装置4中磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占90％，然后将磨细的物料在磁选装置5中进行磁选得到磁选铁精粉和磁选尾渣，最后将磁选尾渣在浸出装置6中用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为90％，磁选精铁粉铁品位为80％，铁回收率为80％。实施例5参照图1-2，在混料装置1中，将全铁质量分数为35％和粒度为0.046mm以下的颗粒占90％的拜耳法赤泥、粒度为3mm的还原剂非炼焦煤(固定碳78％，灰分9％)、碳酸钙和碳酸钠按照赤泥90重量份、非炼焦煤18重量份、碳酸钙45重量份和碳酸钠36重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，将混合物料置于烧结装置2中在1100℃下烧结80min，接着将烧结物料在冷却装置3中冷却至室温后将所得物料在磨细装置4中磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占88％，然后将磨细的物料在磁选装置5中进行磁选得到磁选铁精粉和磁选尾渣，最后将磁选尾渣在浸出装置6中用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为87.3％，磁选精铁粉铁品位为85％，铁回收率为84.2％。实施例6参照图1-2，在混料装置1中，将全铁质量分数为28％和粒度为0.046mm以下的颗粒占87％的联合法赤泥、粒度为2.5mm的还原剂焦炭(固定碳77％，灰分9％)、白云石和碳酸钠按照赤泥90重量份、焦炭9重量份、白云石27重量份和碳酸钠20重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，将混合物料置于烧结装置2中在1200℃下烧结90min，接着将烧结物料在冷却装置3中冷却至室温后将所得物料在磨细装置4中磨成细粉至粒度在0.074mm以下的占90％，然后将磨细的物料在磁选装置5中进行磁选得到磁选铁精粉和磁选尾渣，最后将磁选尾渣在浸出装置6中用碱液处理浸出，得到含有氧化铝的浸出液，从而实现铁元素和铝元素的综合利用。采用本方法的检测结果如表1所示。由表1可知，采用上述技术方案氧化铝回收率为88.5％，磁选精铁粉铁品位为79％，铁回收率为85％。表1不同示例方法得到的检测结果序号氧化铝回收率(％)磁选铁精粉铁品位(％)铁回收率(％)实施例186.47682.9实施例2857583实施例3877881实施例4908080实施例587.38584.2实施例688.57985从表1可以看出，本发明最终氧化铝回收率可达85％-90％，磁选铁精粉铁品位为75％-85％，铁回收率为80％-85％，从而实现铁元素和铝元素的综合回收利用。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。当前第1页12