专利名称：一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法
技术领域：
本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法。
背景技术：
赤泥，其主要成分为氧化铝5% 25%;氧化铁30% 55%;氧化硅5% 25%; 氧化钠3% 9%;灼钠盐10% 15%;氧化钛、氧化镁、氧化钙等5% 10%。它一般含氧化铁量较大，外观与赤色泥土相似，因而得名；它是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，其PH值很高，浸出液的pH值为12. 1 13. 0。在工业化生产中，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1 2吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数千万吨，而全世界每年产生的赤泥约7000万吨。每年不断产生大量的赤泥不能充分有效的利用，已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。由于此前国内外对赤泥尚无有效的工业化处理方法，即使发达国家也多是排入海中。中国相关行业过去一般只能堆存，既占用了大量土地，又对土壤、水源、大气等造成污染。一般认为钠盐含量为30 400mg/L是公共水源的适合范围，而赤泥附液的钠盐度高达^5348mg/L，如此高钠盐度的赤泥附液进入水体，其污染不言而喻。为解决这一难题，人们曾经试图使用高炉法、磁选法(包括超导磁选法)或浮选法，提取赤泥中的铁，并由此“消化”大量堆存的赤泥，但是，因为赤泥中的铁是以深度氧化铁、铁盐等状态存在的，故磁选法(包括超导磁选法)、重选法或浮选法根本无法提取其中的铁；而高炉法，因为其中含有较大量的铝、钛及其化合物，由于这些物质非常粘稠，不但阻止了高炉中的气固液三相反应的进行，而且使得高炉“吐渣”不能；虽然可以掺入大量的含钙化合物以解决“粘稠”问题，但就大大增加了生产成本，基本没有了效益，失去了实用性，所以不再被使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，它既可以解决现有技术中磁选法(包括超导磁选法)、重选法或浮选法根本无法选取的问题，也可以解决高炉法“吐渣”不能的问题，使得有毒害、污染的赤泥资源化，得到单质铁；而且达到固体污染物零排放。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于包括如下步骤a)按照重量百分比1 0. 05 0. ；35 0. 2 0. 5的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻，制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑中，回转窑内温度在摄氏800 1460度；混合生料在回转窑内经过2 10小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；c)将上述的还原料由回转窑的出料口，经导流槽的入料口进入到导流槽内；所述导流槽头部安装至少一支燃气枪，燃气枪的枪口朝向所述导流槽尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽内温度在摄氏1450 1700度，还原料在导流槽内经过1 4小时， 进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口排出，下层的热铁水由热铁水出口流出。优选的，所述步骤b)中，回转窑内从尾部到头部的温度，从摄氏800度渐升至1460度。优选的，所述步骤C)中，所述导流槽头部安装三支燃气枪，在所述导流槽尾部左右两侧的不同高度处各安装至少一支燃气枪，所有燃气枪的枪口均朝向导流槽尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃。优选的，还包括如下步骤d)由导流槽的出渣口排出的渣，经熔分炉的入渣口进入熔分炉内，熔分炉内温度为摄氏2250 2380度；加入金属还原剂，保持30 120分钟； 由熔分炉的水泥熟料出口得到水泥熟料，由熔分炉的硅钛铝合金出口得到硅钛铝合金。优选的，还包括如下步骤e)由导流槽的出渣口排出的渣，经熔分炉的入渣口进入熔分炉内，熔分炉内温度为摄氏1400 1700度；加入澄清剂，保持30 120分钟；由熔分炉的底部出口得到微晶石粉。优选的，还包括如下步骤f)从回转炉尾部的烟气出口排放出的烟气，经由余热锅炉后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。优选的，所述步骤a)中，赤泥石灰煤=1 0. 1 0. 3。优选的，所述步骤a)中，赤泥石灰煤=1 0.2 0.4。优选的，所述步骤c)中，导流槽内温度在摄氏1450度，还原料在导流槽内经过4 小时，进行熔融、渣铁分离。优选的，所述步骤c)中，导流槽内温度在摄氏1500度，还原料在导流槽内经过3 小时，进行熔融、渣铁分离。优选的，所述步骤d)中，熔分炉内温度为摄氏2300度；加入金属还原剂，保持90分钟。优选的，所述步骤e)中，熔分炉内温度为摄氏1600度；加入澄清剂，保持90分钟。与现有技术相比，本发明的有益效果是它不必掺入大量的含钙化合物，也不必须使用焦炭，就可以解决现有技术中高炉法“吐渣”不能的问题，大大地降低了生产成本；将使有毒的赤泥资源化，得到单质铁，解决了赤泥占地、污染环境的问题；还可以得到诸如硅钛铝合金、过热蒸汽、钠盐、微晶石粉等副产品，且使得浮法微晶石的大规模工业化生产成为可能。而且整个生产过程达到固体污染物零排放，气体达标排放，真正的低碳排放，绿色环保。是一个大好的循环经济项目。
图1是实施本发明的装置的结构示意图。图中标记为1、回转炉；11、烟气出口 ；12、出料口 ；13、余热锅炉；14、水幕除尘钠盐吸塔；2、导流槽；21、入料口 ；22、出渣口 ；23、燃气枪；24、热铁水出口 ；25、钢水包；26、铸铁机；3、熔分炉；31、入渣口 ；32、水泥熟料出口 ；33、硅钛铝合金出口 ；34、底部出口。
具体实施例方式下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述首先参见图1，描述用于实施本发明实施例的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法的装置。需要说明的是，实施本发明实施例的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，并不限于图1的装置。如图1所示，安装时，回转炉1、导流槽2、熔分炉3三者所处的位置是依次降低的， 而且它们各自本身的头部或下部相对于其尾部或上部的高度都低，亦即回转炉1的头部较其尾部略低；导流槽2的尾部低于回转炉1的头部，但高于导流槽2的头部；熔分炉3的上部低于导流槽2的头部，但高于熔分炉3的下部。实施本发明工艺方法的装置，包括回转炉1、导流槽2、熔分炉3，所述回转炉1尾部设有烟气出口 11、头部设有出料口 12，所述回转炉1的烟气出口 11经过余热锅炉13与一水幕除尘钠盐吸塔14连通；所述导流槽2尾部设有入料口 21、头部设有出渣口 22 ；所述导流槽2尾部的入料口 21与所述回转炉1头部的出料口 12通过由耐火材料砌成的通道连通，所述入料口 21同时作为导流槽2的出气口 ；在所述导流槽2头部，安装有三支燃气枪23，在所述导流槽2尾部左右两侧的不同高度处，分别设置有一支燃气枪23，所述燃气枪23的枪口均朝向所述导流槽2尾部的入料口 21的下料处；所述导流槽2头部下侧，设置有热铁水出口 24，所述热铁水出口 M低于所述导流槽2头部的出渣口 22 ；所述热铁水出口 M连接钢水包25或铸铁机沈；所述熔分炉3上部设置有入渣口 31，所述入渣口 31与所述导流槽2的出渣口 22 通过由耐火材料砌成通道连通；所述入渣口 31同时作为熔分炉3的出气口 ；所述熔分炉中部设有一水泥熟料出口 32，下部设有一硅钛铝合金出口 33，底部设有一底部出口 34。赤泥的成分一般包括Fe20320 60%，A120310 20%，Si20 3 20%，CaO 2 8%, Na20 2 10%，Τ 021 10%，烧失量10 15% ；混合生料中的石灰用白云石、萤石替代；煤可以使用烟煤、无烟煤、焦末。实施例一参见图1，详细描述实施本发明第一个实施例的工艺方法。(如果所用赤泥中，钛铝的含量较高，就采用如下方法)一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，包括如下步骤a)按照重量百分比1 0. 1 0. 3的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻， 制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑1中，回转窑1内温度在摄氏800 1460度；混合生料在回转窑内经过2 10小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；回转窑1内从尾部至头部的温度，从摄氏800度渐升至1460度；c)将上述的还原料由回转窑1的出料口，经导流槽2的入料口 21进入到导流槽 2内；所述导流槽2头部安装三支燃气枪23，燃气枪23的枪口朝向所述导流槽2尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽2内温度在摄氏1450度，还原料在导流槽2内经过 4小时，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口 22排出，下层的热铁水由热铁水出口对流出；d)由导流槽2的出渣口 22排出的渣，经熔分炉3的入渣口 31进入熔分炉3内，熔
6分炉3内温度为摄氏2300度；加入金属还原剂，保持90分钟；由熔分炉3的水泥熟料出口 32得到水泥熟料，由熔分炉3的硅钛铝合金出口 33得到硅钛铝合金；f)从回转炉1尾部的烟气出口 11排放出的烟气，经由余热锅炉13后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔14吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。实施例二参见图1，详细描述实施本发明第二个实施例的工艺方法。(如果所用赤泥中，钛铝的含量较高，就采用如下方法)一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，包括如下步骤a)按照重量百分比1 0.2 0. 4的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻， 制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑1中，回转窑1内温度在摄氏800 1460度；混合生料在回转窑1内经过2 10小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；回转窑1内从尾部到头部的温度，从摄氏800度渐升至1460度；c)将上述的还原料由回转窑1的出料口，经导流槽2的入料口 21进入到导流槽2 内；所述导流槽2头部安装三支燃气枪23，在所述导流槽2尾部左右两侧的不同高度处各安装一支燃气枪23，所有的燃气枪23的枪口均朝向导流槽2尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽2内温度在摄氏1500度，还原料在导流槽2内经过3小时，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口 22排出，下层的热铁水由热铁水出口 M流出；d)由导流槽2的出渣口 22排出的渣，经熔分炉3的入渣口 31进入熔分炉3内，熔分炉3内温度为摄氏2300度；加入金属还原剂，保持100分钟；由熔分炉3的水泥熟料出口 32得到水泥熟料，由熔分炉3的硅钛铝合金出口 33得到硅钛铝合金；f)从回转炉1尾部的烟气出口 11排放出的烟气，经由余热锅炉13后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔14吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。实施例三参见图1，详细描述实施本发明第三个实施例的工艺方法。(如果所用赤泥中，钛铝的含量较高，就采用如下方法)一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，包括如下步骤a)按照重量百分比1 0. 1 0. 3的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻， 制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑1中，回转窑1内温度在摄氏900 1360度；混合生料在回转窑内经过3 8小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；回转窑 1内从尾部至头部的温度，从摄氏900度渐升至1360度；c)将上述的还原料由回转窑1的出料口，经导流槽2的入料口 21进入到导流槽 2内；所述导流槽2头部安装三支燃气枪23，燃气枪23的枪口朝向所述导流槽2尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽2内温度在摄氏1700度，还原料在导流槽2内经过 1小时，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口 22排出，下层的热铁水由热铁水出口对流出；
d)由导流槽2的出渣口 22排出的渣，经熔分炉3的入渣口 31进入熔分炉3内，熔分炉3内温度为摄氏2380度；加入金属还原剂，保持60分钟；由熔分炉3的水泥熟料出口 32得到水泥熟料，由熔分炉3的硅钛铝合金出口 33得到硅钛铝合金；f)从回转炉1尾部的烟气出口 11排放出的烟气，经由余热锅炉13后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔14吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。实施例四参见图1，详细描述实施本发明第二个实施例的工艺方法。(如果所用赤泥中，钛铝的含量较高，就采用如下方法)一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，包括如下步骤a)按照重量百分比1 0.2 0. 4的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻， 制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑1中，回转窑1内温度在摄氏900 1360度；混合生料在回转窑1内经过5 6小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；回转窑1内从尾部到头部的温度，从摄氏900度渐升至1360度；c)将上述的还原料由回转窑1的出料口，经导流槽2的入料口 21进入到导流槽2 内；所述导流槽2头部安装三支燃气枪23，在所述导流槽2尾部左右两侧的不同高度处各安装一支燃气枪23，所有的燃气枪23的枪口均朝向导流槽2尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽2内温度在摄氏1450度，还原料在导流槽2内经过4小时，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口 22排出，下层的热铁水由热铁水出口 M流出；d)由导流槽2的出渣口 22排出的渣，经熔分炉3的入渣口 31进入熔分炉3内，熔分炉3内温度为摄氏2250度；加入金属还原剂，保持120分钟；由熔分炉3的水泥熟料出口 32得到水泥熟料，由熔分炉3的硅钛铝合金出口 33得到硅钛铝合金；f)从回转炉1尾部的烟气出口 11排放出的烟气，经由余热锅炉13后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔14吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。实施例五参见图1，详细描述实施本发明第一个实施例的工艺方法。(如果所用赤泥中，钛铝的含量较低，就采用如下方法)一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，包括如下步骤a)按照重量百分比1 0. 1 0. 3的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻， 制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑1中，回转窑1内温度在摄氏800 1460度；混合生料在回转窑内经过2 10小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；回转窑1内从尾部至头部的温度，从摄氏800度渐升至1460度；c)将上述的还原料由回转窑1的出料口，经导流槽2的入料口 21进入到导流槽 2内；所述导流槽2头部安装三支燃气枪23，燃气枪23的枪口朝向所述导流槽2尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽2内温度在摄氏1550度，还原料在导流槽2内经过 3小时，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口 22排出，下层的热铁水由热铁水出口对流出；e)由导流槽2的出渣口 22排出的渣，经熔分炉3的入渣口 31进入熔分炉3内，熔分炉3内温度为摄氏1500度；加入澄清剂，保持100分钟；由熔分炉3的底部出口 34得到微晶石粉；f)从回转炉1尾部的烟气出口 11排放出的烟气，经由余热锅炉13后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔14吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。实施例六参见图1，详细描述实施本发明第一个实施例的工艺方法。(如果所用赤泥中，钛铝的含量较低，就采用如下方法)—种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，包括如下步骤a)按照重量百分比1 0. 1 0. 3的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻， 制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑1中，回转窑1内温度在摄氏800 1460度；混合生料在回转窑内经过2 10小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；回转窑1内从尾部至头部的温度，从摄氏800度渐升至1460度；c)将上述的还原料由回转窑1的出料口，经导流槽2的入料口 21进入到导流槽 2内；所述导流槽2头部安装三支燃气枪23，燃气枪23的枪口朝向所述导流槽2尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽2内温度在摄氏1550度，还原料在导流槽2内经过 3小时，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口 22排出，下层的热铁水由热铁水出口对流出；e)由导流槽2的出渣口 22排出的渣，经熔分炉3的入渣口 31进入熔分炉3内，熔分炉3内温度为摄氏1600度；加入澄清剂，保持60分钟；由熔分炉3的底部出口 34得到微
晶石粉；f)从回转炉1尾部的烟气出口 11排放出的烟气，经由余热锅炉13后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔14吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于包括如下步骤a)按照重量百分比1 0.05 0.25 0. 2 0. 5的比例，取赤泥、石灰、煤，并将它们混合均勻，制成混合生料；b)将上述混合生料加入到回转窑中，回转窑内温度在摄氏800 1460度；混合生料在回转窑内经过2 10小时，进行烘干、预还原，生成呈半熔融状态的还原料；c)将上述的还原料由回转窑的出料口，经导流槽的入料口进入到导流槽内；所述导流槽头部安装至少一支燃气枪，燃气枪的枪口朝向所述导流槽尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃；导流槽内温度在摄氏1450 1700度，还原料在导流槽内经过1 4小时，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口排出，下层的热铁水由热铁水出口流出。
2.根据权利要求1所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤b)中，回转窑内从尾部到头部的温度，从摄氏800度渐升至1460度。
3.根据权利要求2所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤c)中，所述导流槽头部安装三支燃气枪；在所述导流槽尾部左右两侧的不同高度处各安装至少一支燃气枪，所有燃气枪的枪口均朝向导流槽尾部的下料处，对还原料进行喷气、助燃。
4.根据权利要求3所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于还包括如下步骤d)由导流槽的出渣口排出的渣，经熔分炉的入渣口进入熔分炉内，熔分炉内温度为摄氏2250 2380度；加入金属还原剂，保持30 120分钟；由熔分炉的水泥熟料出口得到水泥熟料，由熔分炉的硅钛铝合金出口得到硅钛铝合金。
5.根据权利要求3所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于还包括如下步骤e)由导流槽的出渣口排出的渣，经熔分炉的入渣口进入熔分炉内，熔分炉内温度为摄氏1400 1700度；加入澄清剂，保持30 120分钟；由熔分炉的底部出口得到微晶石粉。
6.根据权利要求4或5所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于 还包括如下步骤f)从回转炉尾部的烟气出口排放出的烟气，经由余热锅炉后得到过热蒸汽；再经由水幕除尘钠盐吸塔吸收烟气中的二氧化硫、氟、砷等废气，使之溶于含钠钠盐性水溶液生成硫氢化钠、氟化钠、氟硅酸钠、砷酸钠的混合液体。
7.根据权利要求6所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤a)中，赤泥石灰煤=1 0. 1 0. 3。
8.根据权利要求6所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤a)中，赤泥石灰煤=1 0. 2 0. 4。
9.根据权利要求3所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤c)中，导流槽内温度在摄氏1450度，还原料在导流槽内经过4小时，进行熔融、渣铁分离。
10.根据权利要求3所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤c)中，导流槽内温度在摄氏1500度，还原料在导流槽内经过3小时，进行熔融、渣铁分离。
11.根据权利要求4所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤d)中，熔分炉内温度为摄氏2300度；加入金属还原剂，保持90分钟。
12.根据权利要求5所述的利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，其特征在于所述步骤e)中，熔分炉内温度为摄氏1600度；加入澄清剂，保持90分钟；由熔分炉的底部出口得到微晶石粉。
全文摘要
一种利用赤泥制取热铁水及副产品的工艺方法，步骤a)赤泥、石灰、煤混合；b)加入到回转窑中烘干、预还原；c)将还原料进入导流槽内喷气、助燃，进行熔融、渣铁分离；上层的渣由出渣口排出，下层的热铁水由热铁水出口流出；d)渣在熔分炉制得水泥熟料、硅钛铝合金；e)渣在熔分炉制得微晶石粉；f)回收过热蒸汽；制取混合液体。其优点是它不必掺入大量钙化合物，也不必使用焦炭，就可解决高炉法“吐渣”不能问题，大大降低成本；将使有毒赤泥资源化，得到单质铁，解决了赤泥占地、污染环境的问题；还可得到硅钛铝合金、过热蒸汽、钠盐、微晶石粉等副产品，且达到固体污染物零排放，气体达标排放，低碳排放，绿色环保。
文档编号C21B15/00GK102344982SQ201110271389
公开日2012年2月8日 申请日期2011年9月4日 优先权日2011年9月4日
发明者胡晓雪, 胡长春 申请人:胡晓雪, 胡长春