制备赤泥球团的方法和系统与流程

本发明涉及制备赤泥球团的方法和制备赤泥球团的系统。

背景技术：

赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的最主要的固体废渣，目前，国内赤泥每年排放量超过3000万吨，除少部分应用于水泥生产和制砖等用途外，大多湿法露天筑坝堆存，现今赤泥累积堆存已超过3.5亿吨。赤泥中含有多种金属元素和稀有元素，合理的开发利用非常有必要，其中拜耳法赤泥中铁含量高达40％，随着我国铁矿石进口量的逐年增加，大量低品位铁矿石和含铁的冶金固废资源综合利用引起了学术界和企业界的重视，由于赤泥粒度较低，为满足进一步冶炼的需求，粉料需要经过成型处理才能进入各种炉型冶炼。现有的成型方式主要有两种：一种为高压对辊式压球方式，另一种为圆盘造球方式。其中对辊成球对矿物的粒度要求低，一般可采用4mm以下物料成型，球团强度较高，生产易于控制。但是存在辊皮磨损严重，设备投资高、成本高的问题。圆盘造球工艺对物料要求高，要求物料粒级均匀，成型的粒度要求为0.074mm的粒级占到80％以上，0.043mm的粒级在70％。操作较难，物料的亲水性、粒级、孔隙及比表面积等性质对成球影响很大，但是圆盘造球设备投资低、损耗低，生产成本较低。

赤泥是铝土矿碱溶出后的固体废渣，颗粒非常细小，经过筛分其中0.043mm粒级占到90％以上，毛细管直径过小，毛细管的阻力变大，赤泥物料中毛细水迁移速度降低，生球团长大速度非常缓慢，且母球表面黏性大，容易粘连，造球生产率低。由此，制备赤泥球团的方法有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备赤泥球团的方法，该方法在赤泥中配入草酸钙并进行干燥处理，草酸钙可以破坏赤泥中稳定的孔道，使孔径增大而表面积减少，同时赤泥孔隙中的毛细水减少，进而易于造球，并且，制备的球团孔隙率大、成球率和造球效率显著提高。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备赤泥球团的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将赤泥和草酸钙进行干燥处理，以便得到干燥的物料和烟气；将所述干燥的物料与还原剂和粘结剂进行湿混处理，以便得到湿混物料；以及将所述湿混物料进行造球处理，以便得到赤泥球团。

根据本发明实施例的制备赤泥球团的方法，通过在赤泥中配入草酸钙并进行干燥处理，草酸钙干燥受热分解产生CO气体和CaCO₃，其中，CO气体可以破坏赤泥中稳定的孔道，使孔径增大而表面积减少，同时赤泥孔隙中的毛细水减少，进而易于造球，并且，制备的球团孔隙率大、成球率和造球效率显著提高；草酸钙分解得到的CaCO₃可作为球团还原过程的促还原剂，省去在还原过程中加入的钙基还原剂。

另外，根据本发明上述实施例的制备赤泥球团的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述赤泥和所述草酸钙按质量比100：(4-8)进行所述干燥处理。

根据本发明的实施例，所述干燥处理的温度为400-700摄氏度，优选地，为500-700摄氏度，时间为8-20分钟。

根据本发明的实施例，所述干燥的物料的含水量为(0-12)质量％。

根据本发明的实施例，利用圆盘造球机进行所述造球处理。

根据本发明的实施例，所述造球处理的转速不低于14r/min，优选地，不低于17r/min。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述的制备赤泥球团的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：干燥机，所述干燥机具有赤泥入口、草酸钙入口、干燥的物料出口和烟气出口；湿混机，所述湿混机具有干燥的物料入口、还原剂入口、粘结剂入口和湿混物料出口，所述干燥的物料入口与所述干燥的物料出口相连；以及造球机，所述造球机具有湿混物料入口和赤泥球团出口，所述湿混物料入口与所述湿混物料出口相连。

根据本发明实施例的制备赤泥球团的系统，通过在干燥机设置草酸钙入口，向赤泥中配入草酸钙并进行干燥处理，草酸钙可以破坏赤泥中稳定的孔道，使孔径增大而表面积减少，同时赤泥孔隙中的毛细水减少，进而易于造球，并且，制备的球团孔隙率大、成球率和造球效率显著提高。此外，草酸钙经干燥处理后分解得到的CaCO₃还可作为球团还原过程的促还原剂，省去在还原过程中加入的钙基还原剂。

根据本发明的实施例，所述干燥机为烘干筒，且所述烘干筒内设置有钢球。

根据本发明的实施例，所述造球机为圆盘造球机。

根据本发明的实施例，该系统进一步包括：烘干机，所述烘干机具有赤泥球团入口、烟气入口和烘干的球团出口，所述赤泥球团入口与所述造球机的所述赤泥球团出口相连，所述烟气入口与所述干燥机的所述烟气出口相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的制备赤泥球团的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的制备赤泥球团的系统的结构示意图；

图3显示了根据本发明又一个实施例的制备赤泥球团的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备赤泥球团的方法。参考图1，根据本发明的实施例，该方法包括：

S100干燥处理

根据本发明的实施例，将赤泥和草酸钙进行干燥处理，得到干燥的物料和烟气。通过在赤泥中配入草酸钙并进行干燥处理，草酸钙干燥受热分解产生CO气体和CaCO₃，其中，CO气体可以破坏赤泥中稳定的孔道，使孔径增大而表面积减少，同时赤泥孔隙中的毛细水减少，进而易于造球，并且，制备的球团孔隙率大、成球率和造球效率显著提高；草酸钙分解得到的CaCO₃可作为球团还原过程的促还原剂，省去在还原过程中加入的钙基还原剂。

根据本发明的一些实施例，赤泥和草酸钙按质量比100：(4-8)进行所述干燥处理。由此，草酸钙破坏赤泥中的稳定的孔道的效果好，使孔径明显增大而表面积显著减少，同时赤泥孔隙中的毛细水相应减少，更易于造球。根据本发明的一些实施例，单独的赤泥200℃烘干时的比表面积为35m³/g，而按该比例混合的赤泥和草酸钙混合物200℃烘干时的比表面积则降低到15m²/g以下。

根据本发明的实施例，干燥处理的温度不受特别的限制，可以根据原料的含水量和原料的成份进行调整。根据本发明的一些实施例，干燥处理的温度为400-700摄氏度。赤泥在高温条件下400～700℃进行干燥处理，一方面可减少赤泥物料的粘结性和分散性，快速脱除部分表水和内部结晶水、有机质等，同时，配入草酸钙后，草酸钙分解产生CO气体，增加混合物料的孔隙率，分解后得到的CaCO₃可作为球团还原过程的促还原剂。根据本发明的优选实施例，干燥处理的温度为500-700摄氏度。由此，干燥物料的粘结性和分散性更好，脱除表水和内部结晶水的速度更快，并且物料的孔隙率更高。

根据本发明的实施例，干燥处理的时间为8-20分钟。由此，干燥物料的含水量适宜，并且，保证草酸钙充分分解。

根据本发明的一些实施例，干燥的物料的含水量为(0-12)质量％。由此，有利于在湿混处理过程中物料混合的更均匀。如果含水率过高，则不利于后续湿混处理过程中物料的混匀。

S200湿混处理

根据本发明的实施例，将干燥的物料与还原剂和粘结剂进行湿混处理，得到湿混物料。由此，通过湿混处理，使原料具有适当的粘结性和含水量，便于进行后续造球处理。

根据本发明的一些实施例，还原剂为还原煤。由此，还原剂的成本低，球团的还原性佳，适于后续的还原冶炼处理。

根据本发明的一些实施例，粘结剂为膨润土。由此，球团的粘结性好，更易于成球。

S300造球处理

根据本发明的实施例，将湿混物料进行造球处理，得到赤泥球团。由此，通过造球处理，得到粒径适宜的赤泥球团。根据发明的一些实施例，通过在赤泥中添加草酸钙，再干燥处理，使草酸钙分解，赤泥的成球率由未焙烧前的30％提高到70％以上，并且返料率大大降低。

根据本发明的实施例，利用圆盘造球机进行造球处理。由此，造球效率高，效果好。

根据本发明的实施例，造球处理的转速不低于14r/min。由此，球团的粒度均匀，易于成球。根据本发明的优选实施例，造球处理的转速不低于17r/min。由此，球团的粒度的均匀性高，成球率高于70％，球团的粒度范围为8-14mm。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述的制备赤泥球团的方法的系统。参考图2，根据本发明的实施例，该系统包括：干燥机100、湿混机200和造球机300。下面对各装置逐一进行解释说明：

根据本发明的实施例，干燥机100具有赤泥入口101、草酸钙入口102、干燥的物料出口103和烟气出口104，干燥机通过设置赤泥入口101和草酸钙入口102，将赤泥和草酸钙进行干燥处理，得到干燥的物料和烟气。从而，通过在赤泥中配入草酸钙并进行干燥处理，草酸钙分解产生CO气体和CaCO₃，CO气体可以破坏赤泥中稳定的孔道，使孔径增大而表面积减少，同时赤泥孔隙中的毛细水减少，进而易于造球，并且，制备的球团孔隙率大、成球率和造球效率显著提高；草酸钙分解得到的CaCO₃可作为球团还原过程的促还原剂，省去在还原过程中加入的钙基还原剂。

根据本发明的实施例，干燥机100为烘干筒，且所述烘干筒内设置有钢球。由此，烘干筒内的钢球有助与原料混合，烘干筒转动的同时可实现赤泥的烘干，并与草酸钙充分混匀。

根据本发明的一些实施例，赤泥和草酸钙按质量比100：(4-8)进行所述干燥处理。由此，草酸钙破坏赤泥中的稳定的孔道的效果好，使孔径明显增大而表面积显著减少，同时赤泥孔隙中的毛细水相应减少，更易于造球。根据本发明的一些实施例，单独的赤泥200℃烘干时的比表面积为35m³/g，而按该比例混合的赤泥和草酸钙混合物200℃烘干时的比表面积则降低到15m²/g以下。

根据本发明的实施例，干燥处理的温度不受特别的限制，可以根据原料的含水量和原料的成份进行调整。根据本发明的一些实施例，干燥处理的温度为400-700摄氏度。赤泥在高温条件下400～700℃进行干燥处理，一方面可减少赤泥物料的粘结性和分散性，快速脱除部分表水和内部结晶水、有机质等，同时，配入草酸钙后，草酸钙分解产生CO气体，增加混合物料的孔隙率，分解后得到的CaCO₃可作为球团还原过程的促还原剂。根据本发明的优选实施例，干燥处理的温度为500-700摄氏度。由此，干燥物料的粘结性和分散性更好，脱除表水和内部结晶水的速度更快，并且物料的孔隙率更高。

根据本发明的实施例，干燥处理的时间为8-20分钟。由此，干燥物料的含水量适宜，并且，保证草酸钙充分分解。

根据本发明的一些实施例，干燥的物料的含水量为(0-12)质量％。由此，便于后续湿混处理的混合物料的均匀混合。

湿混机200：根据本发明的实施例，湿混机200具有干燥的物料入口201、还原剂入口202、粘结剂入口203和湿混物料出口204，其中，干燥的物料入口201与干燥的物料出口103相连，湿混机200将干燥的物料与还原剂和粘结剂进行湿混处理，得到湿混物料。由此，通过湿混机进行湿混处理，使原料具有适当的粘结性和含水量，便于进行后续造球处理。

根据本发明的一些实施例，还原剂为还原煤。由此，还原剂的成本低，球团的还原性佳，适于后续的还原冶炼处理。

根据本发明的一些实施例，粘结剂为膨润土。由此，球团的粘结性好，更易于成球。

造球机300：根据本发明的实施例，造球机300具有湿混物料入口301和赤泥球团出口302，其中，湿混物料入口301与湿混物料出口204相连，造球机300用于将湿混物料进行造球处理，得到赤泥球团。由此，通过造球处理，得到粒径适宜的赤泥球团。根据发明的一些实施例，通过在赤泥中添加草酸钙，再干燥处理，使草酸钙分解，赤泥的成球率由未焙烧前的30％提高到70％以上，并且返料率大大降低。

根据本发明的实施例，造球机为圆盘造球机。由此，设备结构简单，价格低，并且，造球效率高，效果好。

根据本发明的实施例，圆盘造球机进行造球处理的转速不低于14r/min。由此，球团的粒度均匀，易于成球。根据本发明的优选实施例，造球处理的转速不低于17r/min。由此，球团的粒度的均匀性高，成球率高于70％，球团的粒度范围为8-14mm。

参考图3，根据本发明的实施例，该系统进一步包括：烘干机400，该烘干机400具有赤泥球团入口401、烟气入口402和烘干的球团出口403，其中，赤泥球团入口401与造球机300的赤泥球团出口302相连，烟气入口402与干燥机100的烟气出口104相连，烘干机400用于将赤泥球团进行烘干处理，便于后续应用，并利用前述干燥处理产生的高温烟气为该烘干机提供热源，实现能源的综合利用，生产成本进一步降低。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

利用本发明的方法，以赤泥和草酸钙为原料制备赤泥球团，具体步骤如下：

(1)将100份含水35％赤泥和5份草酸钙同时加入到烘干筒内，烘干筒内进料口温度为400℃，出料处物料温度为550℃，烘干时间为15min后，混合物料含水率为12％。

(2)向步骤(1)得到的混合物料中，加入15％的还原煤和0.5％的膨润土进行湿混处理，得到湿混物料。

(3)将湿混物料输送进入圆盘造球机料仓，进行圆盘造粒，同一批次球团造粒时间约为35min，圆盘转速为19r/min。造球的一次成球率为50％，球团粒径范围为6～15mm。

实施例2

利用本发明的方法，以赤泥和草酸钙为原料制备赤泥球团，具体步骤如下：

(1)将100份含水35％赤泥和5份草酸钙同时加入到烘干筒内，烘干筒内进料口温度为600℃，出料处物料温度为650℃，烘干时间为20min后，混合物料含水率为0.5％，物料比表面积为12m²/g。

(2)向步骤(1)得到的混合物料中，加入19％的还原煤和1％的膨润土进行湿混处理，得到湿混物料。

(3)将湿混物料输送进入圆盘造球机料仓，进行圆盘造粒，同一批次球团造粒时间约为15min，圆盘转速为14r/min。造球的一次成球率为70％，球团粒径范围为8～12mm。

实施例3

利用本发明的方法，以赤泥和草酸钙为原料制备赤泥球团，具体步骤如下：

(1)将100份含水35％赤泥、5份草酸钙同时加入到烘干筒内，烘干筒内进料口温度为600℃，出料处物料温度为650℃，烘干时间为20min后，混合物料含水率为0.5％，物料比表面积为12m²/g。

(2)向步骤(1)得到的混合物料中，加入19％的还原煤和1％的膨润土进行湿混处理，得到湿混物料。

(3)将湿混物料输送进入圆盘造球机料仓，进行圆盘造粒，同一批次球团造粒时间约为15min，圆盘转速为17r/min。造球的一次成球率为75％，球团粒径范围为10～14mm。

实施例4

利用本发明的方法，以赤泥和草酸钙为原料制备赤泥球团，具体步骤如下：

(1)将100份含水35％赤泥和8份草酸钙同时加入到烘干筒内，烘干筒内进料口温度为600℃，出料处物料温度为650℃，烘干时间为20min后，混合物料含水率为0.5％，物料比表面积为12m²/g。

(2)向步骤(1)得到的混合物料中，加入19％的还原煤和1％的膨润土进行湿混处理，得到湿混物料。

(3)将湿混物料输送进入圆盘造球机料仓，进行圆盘造粒，同一批次球团造粒时间约为15min，圆盘转速为17r/min。造球的一次成球率为80％，球团粒径范围为10～14mm。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。