一种运用转底炉珠铁工艺综合利用高铁赤泥的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用转底炉珠铁工艺综合利用高铁赤泥的方法，涉及高铁赤泥中铁的提取、富集及赤泥的回收利用，其特征在于利用高铁赤泥、碳质还原剂和添加剂为原料，经过配料、混匀、造球、转底炉还原熔分、破碎、磁选等工序制得珠铁和熔分渣。生产出的珠铁可做电炉或转炉炼钢的原料，熔分渣用盐酸浸出提取钪，浸出渣用作水泥添加剂。此方法可以充分利用赤泥资源，实现废物的零排放综合回收利用，具有较好的经济和社会效益。
【专利说明】一种运用转底炉珠铁工艺综合利用高铁赤泥的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于炼铁领域，涉及转底炉综合利用高铁赤泥的方法及其用于赤泥的综合回收利用。
【背景技术】
[0002]赤泥是Al2O3生产过程中排出的工业固体废弃物，赤泥中除含有Fe、Al、Si外还含有Sc、Ga、In等多种稀散元素和一定的碱量。2010年中国Al2O3产量约为2900万吨，赤泥排放量为4500-5000万吨，平均每生产I吨Al2O3副产赤泥1.(Tl.8吨，赤泥累积排放量达数亿吨，目前赤泥大都筑坝堆存，筑坝堆存不仅费用昂贵、浪费资源，还会造成环境的污染，此外筑坝堆存还存在一定的安全隐患。随着氧化招工业的发展，赤泥的排放及危害已成为日益严重的问题。
[0003]钪分散于许多矿物中，含量少，矿物复杂，是一种重要的稀土元素。对金属钪的分离提取非常困难，而且提取的金属量很少，价格昂贵。钪由于具有独有的特性，近20年来其在新型电光源材料、激光材料、合金添加剂和金属改性剂方面有较好的应用。这些含钪材料已广泛应用于航天、核能、冶金和军工等领域，且发展较快，前景很好。
[0004]目前对于高铁赤泥的利用 思路一般是先提铁再综合利用渣子，但是高铁赤泥中渣铁的分离仍然存在着问题。从高铁赤泥中回收铁的研究很多，比如申请号为200910044285.8的中国专利申请公开了一种从氧化铝赤泥中回收铁精矿的方法，先用中磁机回收强磁性铁精矿，得到的尾矿再经过高梯度磁选机回收弱磁性铁精矿，将强磁性铁精矿和弱磁性铁精矿合并后脱水得到铁精矿，铁精矿的TFe ^ 54%,Fe的回收率为28~35%。申请号为200510200493.4的中国专利申请公开了一种从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，该方法采用烧结、高炉冶炼，由于炉渣中Al2O3的含量高达32~36%致使高炉无法正常生产。申请号为200510200559.X的中国专利申请公开了一种赤泥中回收铁的方法，赤泥与煤和海绵铁粉混合，挤压成型干燥后与工业煤一同加入回转窑还原焙烧，冷却后送磁选工序，得到的海绵铁粉与粘结剂和生石灰混合后挤压成型、干燥，得到海绵铁球块产品。申请号为201210022603.2的中国专利申请公开了一种赤泥制作还原铁的工艺方法，将赤泥和促进剂按一定比例混合制成压坯，将压坯与还原剂装入还原罐再装入窑车，将窑车利用隧道窑在1100-1300°C之间焙烧20-50小时，成品中Fe含量为73%。上述专利申请存在着耗能高、效率差的缺点等待改进。
【发明内容】
[0005]为了克服上述的技术问题，本发明提供了一种技术上可行、经济上合理的高铁赤泥综合利用方法，从而充分利用我国的高铁赤泥资源。
[0006]本发明的方法包括:
[0007]I)将烘干后的高铁赤泥、碳质还原剂、添加剂混匀得到混合料，其中碳质还原剂的配入量为赤泥的10~20%，添加剂的配入量为混合料的1~3% ；[0008]2)向混合料内加入占混合料重量比的8?12%的水，混匀后制成球团，烘干备用；
[0009]3)事先在炉底耐火材料上铺一层3?5mm厚的碳粉，并将烘干后的球团单层或双层 铺在转底炉的炉底耐火材料上，转底炉内的温度为135(Tl450°C，还原时间为l(T20min，球 团排除后经过冷却、破碎、磁选，最终获得碳含量为f 3%的可用于炼钢的珠铁和Sc203品位 在15(T230ppm的熔分渣两种产品；
[0010]4)在耐酸反应罐中加入18?30%的盐酸，再加入熔分渣，液固比为8:1，反应温度为 5(T80°C，反应广3小时后过滤，可得含钪为23?28mg/L的浸出液，浸出率在90%以上。
[0011]所述的高铁赤泥的全铁含量在25?52%之间，Sc203含量为5(Tl50ppm，Al203含量为 15?25%，Si02含量为5?10%，Ti02含量为3%?10%，CaO含量为1?5%，Na20含量为4?8%，余量 为一些结晶水等易烧损的物质；
[0012]所述碳质还原剂为煤粉或焦粉，固定碳含量在80%以上,灰分在10%以下,粒度小 于80目；
[0013]所述添加剂包括Ca0、CaF2、Na2C03，本领域可以根据赤泥和碳质还原剂组成调节其用量。
[0014]所述步骤3)中还原熔分温度为135(Tl450°C，还原熔分时间为l(T20min。
[0015]所述步骤4)中盐酸浓度为18?30%，液固比为8:1，反应温度为5(T80°C，反应时间 为r3小时。
[0016]本发明的特征在于以转底炉为主要设备，利用高铁赤泥、碳质还原剂和添加剂为 原料，经过配料、混匀、造块、转底炉还原熔分、破碎、磁选等工序制得碳含量为广3%的珠铁 和钪含量为15(T230ppm的熔分渣，将熔分渣酸浸得到含钪23?28mg/L的浸出液，浸出渣用 作水泥添加剂。
[0017]本项发明以转底炉为主要设备，辅助设备包括上料系统、料仓、电子皮带秤、混料 机、造球机、烘干机、出料机、破碎机、磁选机、和皮带输送设备，耐酸罐等浸出设备。
[0018]本发明的优点是：
[0019](1)使高铁赤泥中渣铁得以完全分离，进而可为高铁赤泥综合利用打下坚实基础。
[0020](2)以煤为主要还原剂，符合我国的能源结构。
[0021](3)以转底炉为主要设备进行渣铁分离，技术先进、生产灵活、成本低、适应性强， 适合建设在赤泥堆坝附近，节省运输成本。
[0022](4)熔分渣中铁含量较少，可减少后续酸浸工艺酸耗量，降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明工艺的原则流程 【具体实施方式】
[0024]下述实施例为对本发明的解释而不是限制。
[0025]本项发明以转底炉为主要设备，辅助设备包括上料系统、料仓、电子皮带秤、混料 机、造球机、烘干机、出料机、破碎机、磁选机、和皮带输送设备，耐酸罐等浸出设备。具体的 生产过程是：
[0026]原料条件为：高铁赤泥的全铁含量在25飞2%之间，换算成铁氧化物含量在38?74%之间，Sc2O3品位在5(Tl50ppm之间，Al2O3含量为15~25%，SiO2含量为5~10%，TiO2含量为39TlO%，CaO含量为1飞％，Na2O含量为4~8%，余量为一些结晶水等易烧损的物质。
[0027]碳质还原剂为煤粉或焦粉，固定碳含量在80%以上、灰分在10%以下、粒度小于80目。
[0028]添加剂为CaO、CaF2, Na2C03。
[0029]工艺流程为:
[0030](I)将赤泥、碳质还原剂、添加剂用混料机混匀，其中还原剂的配入量为赤泥的10~20%、添加剂的配入量为总料量的I~3% ；
[0031](2)添加的水量为混合料的8~12%，经混料机混匀后用造球机制成球团，烘干备用；
[0032](3)事先在炉底耐火材料上铺一层3~5mm厚的碳粉，后将烘干后的球团单层或双层铺在转底炉的炉底耐火材料上，转底炉内的温度为135(Tl450°C，还原时间为l(T20min，球团排除后经过冷却、破碎、磁选，最终获得碳含量为广3%的可用于炼钢的珠铁和Sc2O3品位在15(T230ppm的熔分渣两种产品；
[0033](4)在耐酸反应罐中加入18~30%的盐酸，再加入熔分渣，液固比为8:1，反应温度为5(T80°C，反应广3小时后过滤，可得含钪为23~28mg/L的浸出液，浸出率在90%以上。
[0034](5)经浸出工艺后的浸出渣可用作水泥添加剂，实现高铁赤泥的零排放综合利用。
[0035]由于该工艺中高铁赤泥、碳质还原剂带入珠铁中的硫较多，且反应体系脱硫条件差，为保证珠铁中硫含量相对合格，必须`强化脱硫。如选择含硫低的还原剂、配加一定量的石灰、采取路外脱硫等。
[0036]制得珠铁和熔分渣后，珠铁可以代替废钢或作为炼钢冷却剂加入转炉或电炉；熔分渣中Sc2O3品位可达15(T230ppm，含铁少可作为酸浸出钪的一种原料，浸出渣可用作水泥添加剂。
[0037]实施例1
[0038]将Fe2O3含量为50.46%的高铁赤泥、重量为高铁赤泥重量18%的煤粉和重量为高铁赤泥和煤粉重量总和2%的添加剂经过皮带输送至混料机混匀，并调节混匀料水分至10%。将混合好的混匀料经皮带输送至对辊压球机制成含碳球团，压力为17MPa，球团尺寸为40 X 30 X 21mm枕状椭球。生球经干燥后单层铺在转底炉的碳质耐火材料上，事先在碳质耐火材料上铺一层:T5mm厚的碳粉。转底炉内的温度为135(Tl450°C，球团在转底炉内停留时间为10-20分钟，然后由出料机在出料口排出。排出的产品经冷却、破碎后送入磁选机磁选，选后磁性物质为珠铁，非磁性物质为熔分渣。其成分见表1、2、3。在耐酸反应罐中加入浓度为30%的盐酸400L，再加入50kg熔分渣，加热至60°C，反应1.5小时后过滤，得钪含量为24.4mg/L的含钪浸出液350L，浸出率为93%。
[0039]表1第一种高铁赤泥成分
[0040]
【权利要求】
1.一种运用转底炉珠铁工艺综合利用高铁赤泥的方法，该方法主要包括: (1)将烘干后的高铁赤泥、碳质还原剂、添加剂用混料机混匀得到混合料，其中碳质还原剂的配入量为赤泥重量比的10-20%，添加剂的配入量为混合料重量比的广3%; (2)向混合料内加入占混合料重量比的8~12%的水，经混料机混匀后用造球机制成球团，烘干； (3)在炉底耐火材料上铺一层3~5mm厚的碳粉，将烘干后的球团单层或双层铺在碳粉上，后经转底炉还原、冷却、破碎、磁选，得珠铁和含钪熔分渣； (4)向盐酸中加入含钪熔分渣，反应1-3小时后过滤，得含钪的浸出液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高铁赤泥的全铁含量为25-52%，Sc2O3含量为50~150ppm，Al2O3含量为15~25%，SiO2含量为5~10%，TiO2含量为3%~10%，CaO含量为I~5%，Na2O含量为4~8%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳质还原剂为煤粉或焦粉，且固定碳含量大于80%，灰分不超过10%，粒度小于80目。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂包括CaO、CaF2和Na2C03。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中还原温度为1350-1450°C，还原时间为l0-20min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盐酸浓度为If30%，其和熔分渣的液固比为8:1，反应温度为50-80°C。
7.根据权利要求1~6任一方法制备的珠铁和含钪熔分洛。
【文档编号】C22B3/10GK103805726SQ201210436465
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2012年11月6日
【发明者】曾晖, 王静松, 陈伟, 王洪, 吴允, 佘雪峰, 李建云 申请人:莱芜钢铁集团有限公司