本发明属于冶金技术领域，涉及一种赤泥回收铁的处理方法，特别涉及一种利用高温冶金熔渣处理高铁赤泥回收铁的方法。
背景技术：
赤泥是氧化铝厂生产氧化铝过程中外排的固体废弃物，一般每生产1t氧化铝约产生0.8～1.8t赤泥，其综合利用率很低，据统计我国的赤泥堆存量已累计达到2亿多t，既占用大量土地，又造成环境污染和安全隐患。赤泥中含有较多的铁、铝等有价元素，尤其采用拜耳法生产氧化铝后外排的赤泥，普遍具有较高的铁含量(fe2o3含量30％～70％)，因而这种高铁赤泥的回收利用价值极高，首选便是回收其中的铁，有效处理高铁赤泥既减轻环保压力又可获得经济效益。但由于高铁赤泥中钠等碱金属以及氧化铝含量超标，一般不能直接用于常规高炉炼铁，目前在工业生产中尚不能大量利用。
现有的高铁赤泥处理方法中，主要采用还原焙烧和磁选等方式回收其中的铁，例如中国专利cn102839249a《一种转底炉直接还原高铁赤泥生产铁精粉的方法》、cn102628097a《一种流化床还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法》、cn102626670a《一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法》等分别采用转底炉、流化床、回转窑等为主要工艺对赤泥进行还原焙烧再进行磁选来回收铁；cn102851425a《一种高铁赤泥铁、铝、钠高效分离综合利用的方法》先使用转底炉直接还原再经过氧煤铁浴熔融炉渣铁分离来回收铁；cn102816880a《一种高铁赤泥炼铁提铝综合利用的方法》采用高炉为主要工艺，要求赤泥制备小球团复合烧结矿或球团矿，然后将其和焦炭在不低于400℃温度下分层热装入高炉，采用超氧甚至全氧鼓风进行冶炼的方法回收铁；cn102134646a《以铝业高铁赤泥为原料直接制备金属铁和铝精矿的方法》采用超细磨技术、co精细还原技术、非熔态分离等多种技术先还原再进行磁选回收铁；此外还有如cn102329911a《低品位复杂难处理矿熔渣法制造粒铁的工艺》等一些专利采用转底炉等还原工艺将将赤泥还原成海绵铁或粒铁等来回收铁等等。
目前的高铁赤泥处理方法中，大都需增加专门装置或设备，工序步骤多，致使工艺操作 复杂化；或控制条件严格、能耗高、回收率低，导致成本增加，难以实现工业生产大规模应用。
另一方面，钢铁企业在冶炼过程中会产生大量的高温熔渣，主要包括高炉渣和钢渣，温度在1450℃～1650℃，虽然其处理应用工艺众多，但显热回收利用目前仍是冶金行业的难题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用高温冶金熔渣处理高铁赤泥回收铁的方法，在无需增加专门装置或设备的条件下，基于传统钢铁企业现有流程工艺，实现一种低成本和简便高效的处理高铁赤泥并回收其中铁的处理方法。
本发明目的是通过下面的技术方案实现的：
1.一种利用高铁赤泥回收铁的方法，包括以下步骤：
(1).将高铁赤泥、还原剂、添加剂均匀混合制成10～30mm赤泥团块。其特征在于：配料组成中添加剂质量百分比为3-10wt％，合理搭配高铁赤泥与还原剂配比，使赤泥团块中碳与铁氧化物满足摩尔比为c/o＝1.2～1.5。所述还原剂包括煤粉、焦粉、焦化除尘灰中的一种，其固定碳质量百分含量大于70％，硫质量百分含量小于1％；所述添加剂为铁酸钙粉，其铁酸钙质量百分含量大于95％。
(2).将赤泥团块提前加入到渣罐空罐中，然后在出渣时再将高温熔渣注入，充分利用高温熔渣热量，使赤泥团块在渣浴环境下实现快速熔融还原。赤泥团块中的铁氧化物被内配碳还原成熔融铁，铝氧化物等杂质熔于炉渣之中，部分还原挥发的碱金属及反应产生的烟尘由除尘设备集中处理。高温熔渣包括钢渣或高炉渣，其温度为1450～1650℃。赤泥团块加入量按每吨熔渣计为不超过50kg/t。
(3).反应10～30min后采用通用的熔渣处理工艺进行后处理，再对冷却渣进行磁选处理将渣铁分离。
2.本发明中所述利用高铁赤泥回收铁的方法，其特征在于步骤(1)中所述高铁赤泥的主要化学成分为：fe2o3为30～70wt％，al2o3为5～30wt％，na2o为0～10wt％，其余为sio2、cao及其它杂质。
3.本发明中所述利用高铁赤泥回收铁的方法，其特征在于步骤(1)中所述赤泥团块是将上述高铁赤泥、还原剂和添加剂按一定比例均匀混合后，使用压球机压制的直径10～30mm的团块。具体为先将混合物料充分破碎碾压，然后将其放入混料机中进行一次混合，待物料混合均匀后注入适量水进行二次混合，混合均匀后将最终的混合物料送入压球机中，压制成10～30mm团块，待团块干燥至水分≤3％后备用。
4.本发明中所述利用高铁赤泥回收铁的方法，其特征在于步骤(3)中所述的熔渣处理工艺包括熔渣的水淬处理工艺、热泼处理工艺、热闷处理工艺等通用成熟工艺。
本发明是利用钢铁企业的高温熔渣处理赤泥，充分利用了熔渣的显热，将之用以实现赤泥团块的熔融还原，并高效回收其中的铁。
在高铁赤泥中配入一定的碳质还原剂，同时利用高温熔渣提供充足的热量，铁氧化物被内配碳还原成金属铁，并进一步渗碳熔化为熔融铁。在1450～1650℃的高温渣浴环境下，赤泥团块的热力学反应条件良好，同时熔渣注入时形成冲击搅动作用，以及铁氧化物与内配碳反应产生co气体不断逸出，也能大大发展气-渣-金界面，使反应的动力学条件也显著改善，实现赤泥团块的快速熔融还原。
由于熔渣本身也含有少量的铁氧化物，可能会与碳发生反应消耗一定碳，同时赤泥中的碱金属化合物在高温条件下也有部分与碳反应，因此应控制碳氧比(c/o)使团块的内配碳适当过量，试验表明(c/o)＝1.2～1.5范围条件下，本发明赤泥团块可以充分的熔融还原。
赤泥团块中加入一定量铁酸钙添加剂是为了促进熔融还原反应，提高渣铁分离效率，由于铁酸钙的熔点较低，在1100多度即形成液相，可迅速改善反应的传质条件，而且铁酸钙液相能与高熔点的cao等发生共熔反应，形成低熔点物质，渣相熔化性能得到改善，由于快速形成的低熔点渣与还原铁的流动性差别较大，从而实现渣铁分离的效率提高，加速熔融还原反应，最终提高铁回收率。虽然添加适量萤石(caf2)添加剂也可以起到类似的效果，但由于萤石会对耐火材料及设备造成严重侵蚀，而且影响环境，故本发明中采用铁酸钙添加剂，试验表明3-10wt％的添加量可以保证理想的反应效果。
赤泥团块加入量按每吨熔渣计为不超过50kg，可以保证反应的充分完成。经过10～30min的充分反应，赤泥团块中的铁氧化物被内配碳还原成熔融铁，铝氧化物等杂质熔于熔渣，碱金属化合物部分进入熔渣，部分被还原挥发出来与产生的烟尘由除尘设备集中处理。然后利用通用成熟熔渣处理工艺进行后续处理，例如钢渣采用热泼处理工艺、热闷处理工艺，高炉渣可采用水淬处理工艺，再通过磁选将渣铁分离，完成铁的回收，赤泥中的铁回收率达到90％以上。
本发明方法与现有技术相比具有如下优点：
1.采用本发明方法处理高铁赤泥，工序流程短，简便易行，不需增加专门装置或设备，全部利用钢铁企业已有设备；
2.采用本发明方法处理高铁赤泥，充分利用了高温熔渣热量，而且在熔渣注入时形成搅动作用，同时铁氧化物与内配碳反应产生的co气体不断逸出，能够发展气-渣-金的界面，使赤泥团块在渣浴环境下的反应热力学条件和动力学条件都很良好，从而实现快速熔融还 原，高效回收赤泥中的铁分，铁回收率达到90％以上；
3.采用本发明方法处理高铁赤泥，可实现高铁赤泥的大规模综合利用，不仅能减轻赤泥造成的环境、安全问题，同时可回收利用大量的铁资源。
说明书附图
图1为本发明方法工艺流程简图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进行说明：
实施例1
使用混料机将高铁赤泥、焦粉、铁酸钙粉按比例混合搅拌均匀，然后使用压球机制成10～30mm赤泥团块，待团块干燥至水分≤3％后备用。其中铁酸钙粉的配比为3.5wt％，其余为高铁赤泥和煤粉，煤粉中的固定碳含量与高铁赤泥中铁氧化物的氧含量摩尔比为c/o＝1.25。本实施例中高铁赤泥的化学成分主要为：fe2o3为65.2wt％，al2o3为8.1wt％，na2o为2.4wt％，其余为sio2、cao等其它杂质；焦粉的固定碳含量为85.6wt％，硫含量为0.9wt％；添加剂中铁酸钙含量为95.5wt％。
在炼钢工区的渣罐空罐(装渣量约32t)中装入1.5t赤泥团块，出渣时再将炼钢熔渣注入，在1600℃左右的高温渣浴环境及熔渣注入形成的冲击、搅动作用下，赤泥团块实现快速的熔融还原，铁氧化物被还原成熔融铁，铝氧化物及其它杂质熔于渣中，部分还原挥发出的碱金属与反应产生的烟尘通过除尘设备集中处理，反应15min后，按正常钢渣后处理工艺采用热闷处理，再通过磁选将渣铁分离，完成铁的回收，经取样分析计算得该技术条件下赤泥中的铁回收率大于92.1％。
实施例2
使用混料机将高铁赤泥、煤粉、铁酸钙粉按比例混合搅拌均匀，然后使用压球机制成10～30mm赤泥团块，待团块干燥至水分≤3％后备用。其中铁酸钙粉的配比为6.7wt％，其余为高铁赤泥和煤粉，煤粉中的固定碳含量与高铁赤泥中铁氧化物的氧含量摩尔比为c/o＝1.45。本实施例中高铁赤泥的化学成分主要为：fe2o3为35.3wt％，al2o3为26.1wt％，na2o为9.2wt％，其余为sio2、cao等其它杂质；煤粉的固定碳含量为71.2wt％，硫含量为0.5wt％；添加剂中铁酸钙含量为95.2wt％。
在炼钢工区的渣罐空罐中按渣量的5.0％预先装入赤泥团块，出渣时再将炼钢熔渣注入，在1600℃左右的高温渣浴环境及熔渣注入形成的冲击、搅动作用下，赤泥团块实现快速的 熔融还原，铁氧化物被还原成熔融铁，铝氧化物及其它杂质熔于渣中，部分还原挥发出的碱金属与反应产生的烟尘通过除尘设备集中处理，反应25min后，按正常钢渣后处理工艺采用热闷处理，再通过磁选将渣铁分离，完成铁的回收，经取样分析计算得该技术条件下赤泥中的铁回收率大于93.2％。
实施例3
使用混料机将高铁赤泥、焦化除尘灰、铁酸钙粉按比例混合搅拌均匀，然后使用压球机制成10～30mm赤泥团块，待团块干燥至水分≤3％后备用。其中铁酸钙粉的配比为9.5wt％，其余为高铁赤泥和焦化除尘灰，焦化除尘灰中的固定碳含量与高铁赤泥中铁氧化物的氧含量摩尔比为c/o＝1.3。本实施例中高铁赤泥的化学成分主要为：fe2o3为52.4wt％，al2o3为17.9wt％，na2o为5.2wt％，其余为sio2、cao等其它杂质；焦化除尘灰的固定碳含量为82.2wt％，硫含量为0.7wt％；添加剂中铁酸钙含量为96.1wt％。
在炼铁工区的渣罐空罐中按渣量的4.0％预先装入赤泥团块，出渣时再将高炉熔渣注入，在1500℃左右的高温渣浴环境及熔渣注入形成的冲击、搅动作用下，赤泥团块实现快速的熔融还原，铁氧化物被还原成熔融铁，铝氧化物及其它杂质熔于渣中，部分还原挥发出的碱金属与反应产生的烟尘通过除尘设备集中处理，反应20min后，将熔渣采用水淬工艺处理，冷却后再通过磁选将渣铁分离，完成铁的回收，经取样分析计算得该技术条件下赤泥中的铁回收率大于90.5％。