处理赤泥的系统的制作方法

本实用新型属于冶金技术领域，具体而言，本实用新型涉及一种处理赤泥的系统。

背景技术：

赤泥是从铝土矿中提取氧化铝过程中产生的污染性废渣。赤泥中氧化铁含量较大，外观与赤色泥土相似，故此而得名。一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第四大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨，全世界氧化铝生产工业每年生产的赤泥超过7000万吨。赤泥的大量堆存既占用土地，又容易造成环境污染。鉴于此，国内外的学者都积极的展开对赤泥综合利用研究，并且取得了一定的成果。如用赤泥生产建筑材料、土壤改良剂，以及回收其中的金属等。赤泥中含有大量的钠，随着国家标准对水泥中钠含量要求的提高，赤泥在水泥生产应用中得到限制。同时对于赤泥中有价金属的回收，由于成本和技术以及设备等各方面的原因，大多数都停留在实验室阶段，很少做到工业化生产。所以对赤泥的综合利用符合国家的资源节约和环境保护的基本政策，同时回收铁以后的炉渣也能综合利用，实现变废为宝，减少二次污染，实现社会效益、经济效益和环境效益相统一。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种处理赤泥的系统，该系统不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与辅料保温提质可以得到经济价值更高的矿棉渣。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种处理赤泥的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：

混合装置，所述混合装置具有赤泥入口、还原煤入口、添加剂入口、粘结剂入口、水入口和混合物料出口；

压球装置，所述压球装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成进料区、预热区、中温区、高温区和出料区，所述进料区设置有混合球团入口，所述出料区设置有金属化球团出口，所述混合球团入口和所述混合球团出口相连；

燃气熔分炉，所述燃气熔分炉具有金属化球团入口、钙系添加剂入口、碳粉入口、金属铁出口和熔分渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连；

保温调质装置，所述保温调质装置具有熔分渣入口、辅料入口和矿渣棉出口，所述熔分渣入口和所述熔分渣出口相连。

由此，根据本实用新型实施例的处理赤泥的系统通过采用转底炉对赤泥与还原煤的混合球团进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且采用燃气熔分炉对转底炉中得到的金属化球团与钙系添加剂和碳粉混合后进行熔分处理，其中的钙系添加剂可以调整熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，同时钙系添加剂的加入可以保证后续所得矿棉渣具有较高的品质，碳粉的加入可以将金属化球团中含有的少量氧化亚铁继续还原，从而降低炉渣中的铁含量，进而进一步提高后续所得矿棉渣的品质，并且本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与辅料保温提质可以得到经济价值更高的矿棉渣，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。

任选的，所述保温调质装置为电弧炉。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型一个实施例的处理赤泥的系统结构示意图；

图2是根据本实用新型再一个实施例的处理赤泥的系统中转底炉的结构示意图；

图3是采用本实用新型一个实施例的处理赤泥的系统实施处理赤泥的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种实施上述处理赤泥的方法的系统。根据本实用新型的实施例，参考图1，该系统包括：混合装置100、压球装置200、转底炉300、燃气熔分炉400和保温调质装置500。

根据本实用新型的实施例，混合装置100具有赤泥入口101、还原煤入口102、添加剂入口103、粘结剂入口104、水入口105和混合物料出口106，且适于将赤泥、还原煤、添加剂、粘结剂和水进行混合，从而可以得到混合物料，其中，添加剂可以采用钙系添加剂，例如可以采用碳酸钙，粘结剂可以采用膨润土。

根据本实用新型的一个实施例，赤泥、还原煤、添加剂、粘结剂和水的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，赤泥、还原煤、添加剂、粘结剂和水可以按照质量比为100：(12-23)：(4-10)：(1-3)：(16-18)进行混合。发明人发现，该混合比例可以显著优于其他提高赤泥中铁的回收率。

根据本实用新型的实施例，压球装置200具有混合物料入口201和混合球团出口202，混合物料入口201与混合物料出口106相连，且适于对所得混合物料进行压球成型，得到混合球团。具体的，压球装置可以为对辊压球机。

根据本实用新型的实施例，参考图1和2，转底炉300内沿着炉底转动方向依次形成进料区31、预热区32、中温区33、高温区34和出料区35，进料区31设置有混合球团入口301，出料区35设置有金属化球团出口302，混合球团入口301和混合球团出口202相连，使得混合球团依次经过转底炉的进料区、预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到金属化球团经出料区排出。

具体的，赤泥中的铁大多数以赤铁矿(Fe₂O₃)和针铁矿(Fe(OH)₃)形式存在，其中赤铁矿占多数，混合球团由进料区进入到预热区，预热区温度控制在1100-1150℃，进料区通过预热区的热辐射保持温度600～700℃，在进料区混合球团得到预热，在预热区，针铁矿、三水铝石、一水铝石、高岭石等矿物相首先被脱水，其中针铁矿脱水生成Fe₂O₃，并且在预热区Fe₂O₃可以实现初步的预还原，转底炉的中温区和高温区温度设置分别为：1150-1200℃和1200-1250℃，在转底炉的中温区和高温区铁的氧化物基本都被还原生成金属铁，同时在高温区还可以实现赤泥混合球团的深度还原，其中铁橄榄石可以被碳直接还原生成金属铁，并且高温区得到的金属化率高于85％以上的金属化球团经出料区出料，并且所得金属化球团中的氧化钙含量为5～8wt％。而如果中温区和高温区的温度太高的话，球团会出现软熔现象，导致熔化的球团粘在转底炉底部，不利于出料。发明人发现，通过将赤泥与还原煤混合后供给至转底炉中进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。

根据本实用新型的实施例，燃气熔分炉400具有金属化球团入口401、钙系添加剂入口402、碳粉入口403、金属铁出口404和熔分渣出口405，金属化球团入口401与金属化球团出口302相连，且适于将上述所得到的金属化球团、钙系添加剂和碳粉供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，得到金属铁和熔分渣，所得金属铁可以直接送去炼钢。发明人发现，将转底炉中得到的金属化球团与钙系添加剂和碳粉供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，其中的钙系添加剂可以调整熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，同时钙系添加剂的加入可以保证后续所得矿棉渣具有较高的品质，碳粉的加入可以将金属化球团中含有的少量氧化亚铁继续还原，从而降低炉渣中的铁含量，进而进一步提高后续所得矿棉渣的品质。本领域技术人员可以根据实际需要对钙系添加剂进行选择，例如可以采用氧化钙。

具体的，由于上述所得到的金属化球团中CaO含量只有5-8wt％，所以在金属化球团进熔分炉之前，加入钙系添加剂来调整熔分炉渣的碱度，并且添加碳粉，钙系添加剂可以置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和碳粉反应生成金属铁，同时CaO还有助熔作用，有利于金属铁扩散、聚集以及铁颗粒的长大，从而不仅可以促进熔分过程中渣铁分离，而且便于后续赤泥熔分炉渣制造矿棉酸度系数控制在1.8-2.2左右，即确保后续所得矿棉渣的品质，其中所得熔分渣中铁的品位在2％以下。

根据本实用新型的一个实施例，金属化球团、钙系添加剂和碳粉的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，金属化球团、钙系添加剂和碳粉可以质量比为100：(10～15)：(5～10)进行混合。发明人发现，该混合比例可以保证所得金属铁具有较高的品位。

根据本实用新型的再一个实施例，熔分处理过程的条件并不说特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，熔分处理的温度可以为1600～1650摄氏度，时间可以为1.5～2.5小时。发明人发现，该熔分条件可以显著优于其他温度和时间提高渣铁分离效率，并且所得渣中不会含有大量的金属铁而影响后续矿棉渣的质量。

根据本实用新型的实施例，保温调质装置500具有熔分渣入口501、辅料入口502和矿渣棉出口503，熔分渣入口501和熔分渣出口405相连，且适于将上述得到的熔分渣和辅料进行保温调质，然后直接用离心机制备矿棉矿渣棉。具体的，保温调质装置可以为电弧炉。发明人发现，上述所得熔分渣的酸度系数达到3.5以上，而为了保证熔分渣的流动性，通过加入辅料调整熔分渣的酸度，从而利于矿棉渣的生成，并且发明人通过大量实验意外发现，氧化镁可以破坏熔分渣中的结构骨架，从而降低熔分渣的熔点和粘度，而氧化镁含量过高不利于纤维成型，易形成渣球，从而提高矿棉渣的产率，因此该过程通过采用辅料调整熔分渣中的氧化镁含量为7～9wt％，从而既可以有效降低矿棉渣中的熔点和粘度，又可以保证矿棉渣具有较高的产率。

根据本实用新型的一个实施例，所得矿棉渣的酸度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，矿渣棉中酸度为1.8～2.2。由此，可以保证其具有较高的品质。

根据本实用新型再一个实施例，辅料的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，辅料可以为选自白云石、钙镁石中的至少一种。发明人发现，采用该类辅料可以显著优于其他类型保证所得矿棉渣的质量。

根据本实用新型实施例的处理赤泥的系统通过采用转底炉对赤泥与还原煤的混合球团进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且采用燃气熔分炉对转底炉中得到的金属化球团与钙系添加剂和碳粉混合后进行熔分处理，其中的钙系添加剂可以调整熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，同时钙系添加剂的加入可以保证后续所得矿棉渣具有较高的品质，碳粉的加入可以将金属化球团中含有的少量氧化亚铁继续还原，从而降低炉渣中的铁含量，进而进一步提高后续所得矿棉渣的品质，并且本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与辅料保温提质可以得到经济价值更高的矿棉渣，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。

为了方便理解，下面参考图3对采用本实用新型实施例的处理赤泥的系统实施处理赤泥的方法进行详细描述。根据本实用新型的实施例，该方法包括：

S100：将赤泥、还原煤、添加剂、粘结剂和水进行混合

该步骤中，具体的，将赤泥、还原煤、添加剂、粘结剂和水进行混合，从而可以得到混合物料，其中，添加剂可以采用钙系添加剂，例如可以采用碳酸钙，粘结剂可以采用膨润土。

根据本实用新型的一个实施例，赤泥、还原煤、添加剂、粘结剂和水的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，赤泥、还原煤、添加剂、粘结剂和水可以按照质量比为100：(12-23)：(4-10)：(1-3)：(16-18)进行混合。发明人发现，该混合比例可以显著优于其他提高赤泥中铁的回收率。

S200：将混合物料进行压球

该步骤中，具体的，采用对辊压球机对所得混合物料进行压球成型，得到混合球团。

S300：将混合球团供给至转底炉的进料区，使得混合球团依次经过转底炉的预热区、中温区和高温区进行还原，并将得到金属化球团经出料区排出

该步骤中，具体的，赤泥中的铁大多数以赤铁矿(Fe₂O₃)和针铁矿(Fe(OH)₃)形式存在，其中赤铁矿占多数，混合球团由进料区进入到预热区，预热区温度控制在1100-1150℃，进料区通过预热区的热辐射保持温度600～700℃，在进料区混合球团得到预热，在预热区，针铁矿、三水铝石、一水铝石、高岭石等矿物相首先被脱水，其中针铁矿脱水生成Fe₂O₃，并且在预热区Fe₂O₃可以实现初步的预还原，转底炉的中温区和高温区温度设置分别为：1150-1200℃和1200-1250℃，在转底炉的中温区和高温区铁的氧化物基本都被还原生成金属铁，同时在高温区还可以实现赤泥混合球团的深度还原，其中铁橄榄石可以被碳直接还原生成金属铁，并且高温区得到的金属化率高于85％以上的金属化球团经出料区出料，并且所得金属化球团中的氧化钙含量为5～8wt％。而如果中温区和高温区的温度太高的话，球团会出现软熔现象，导致熔化的球团粘在转底炉底部，不利于出料。发明人发现，通过将赤泥与还原煤混合后供给至转底炉中进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。

S400：将金属化球团、钙系添加剂和碳粉供给至燃气熔分炉中进行熔分处理

该步骤中，将上述所得到的金属化球团、钙系添加剂和碳粉供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，得到金属铁和熔分渣，所得金属铁可以直接送去炼钢。发明人发现，将转底炉中得到的金属化球团与钙系添加剂和碳粉供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，其中的钙系添加剂可以调整熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，同时钙系添加剂的加入可以保证后续所得矿棉渣具有较高的品质，碳粉的加入可以将金属化球团中含有的少量氧化亚铁继续还原，从而降低炉渣中的铁含量，进而进一步提高后续所得矿棉渣的品质。本领域技术人员可以根据实际需要对钙系添加剂进行选择，例如可以采用氧化钙。

具体的，由于上述所得到的金属化球团中CaO含量只有5-8wt％，所以在金属化球团进熔分炉之前，加入钙系添加剂来调整熔分炉渣的碱度，并且添加碳粉，钙系添加剂可以置换出铁橄榄石中的FeO，使得游离的FeO和碳粉反应生成金属铁，同时CaO还有助熔作用，有利于金属铁扩散、聚集以及铁颗粒的长大，从而不仅可以促进熔分过程中渣铁分离，而且便于后续赤泥熔分炉渣制造矿棉酸度系数控制在1.8-2.2左右，即确保后续所得矿棉渣的品质，其中所得熔分渣中铁的品位在2％以下。

根据本实用新型的一个实施例，金属化球团、钙系添加剂和碳粉的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，金属化球团、钙系添加剂和碳粉可以质量比为100：(10～15)：(5～10)进行混合。发明人发现，该混合比例可以保证所得金属铁具有较高的品位。

根据本实用新型的再一个实施例，熔分处理过程的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，熔分处理的温度可以为1600～1650摄氏度，时间可以为1.5～2.5小时。发明人发现，该熔分条件可以显著优于其他温度和时间提高渣铁分离效率，并且所得渣中不会含有大量的金属铁而影响后续矿棉渣的质量。

S500：将熔分渣和辅料进行保温调质

该步骤中，将上述得到的熔分渣和辅料送入到电弧炉中保温调质，然后直接用离心机制备矿棉矿渣棉。发明人发现，上述所得熔分渣的酸度系数达到3.5以上，而为了保证熔分渣的流动性，通过加入辅料调整熔分渣的酸度，从而利于矿棉渣的生成，并且发明人通过大量实验意外发现，氧化镁可以破坏熔分渣中的结构骨架，从而降低熔分渣的熔点和粘度，而氧化镁含量过高不利于纤维成型，易形成渣球，从而提高矿棉渣的产率，因此该过程通过采用辅料调整熔分渣中的氧化镁含量为7～9wt％，从而既可以有效降低矿棉渣中的熔点和粘度，又可以保证矿棉渣具有较高的产率。

根据本实用新型的一个实施例，所得矿棉渣的酸度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，矿渣棉中酸度为1.8～2.2。由此，可以保证其具有较高的品质。

根据本实用新型再一个实施例，辅料的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，辅料可以为选自白云石、钙镁石中的至少一种。发明人发现，采用该类辅料可以显著优于其他类型保证所得矿棉渣的质量。

根据本实用新型实施例的处理赤泥的方法通过将赤泥与还原煤混合后供给至转底炉中进行还原处理，可以将赤泥中含有的铁氧化物和氢氧化铁还原为金属铁，并且将转底炉中得到的金属化球团与钙系添加剂和碳粉供给至燃气熔分炉中进行熔分处理，其中的钙系添加剂可以调整熔分炉渣的碱度，致使熔分炉渣酸度下降，从而促进熔分过程中渣铁分离，进而提高所得金属铁的品位，同时钙系添加剂的加入可以保证后续所得矿棉渣具有较高的品质，碳粉的加入可以将金属化球团中含有的少量氧化亚铁继续还原，从而降低炉渣中的铁含量，进而进一步提高后续所得矿棉渣的品质，并且本申请不仅有效提取了赤泥中铁，而且通过将熔分过程中所得熔分渣与辅料保温提质可以得到经济价值更高的矿棉渣，从而不仅实现了赤泥真正的综合利用，而且解决了赤泥长期堆存、利用率低以及污染环境等一系列问题。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

赤泥成分为TFe23％，将赤泥与还原煤、碳酸钙、膨润土和水按照质量比为100：12：4：1：16加入混料机，物料充分混合均匀后通过对辊压球机压球，线压比控制在5-5.5t左右，得到长度50mm左右、厚度10-12mm的椭圆形混合球团，然后将压好的混合球团在200℃的烘干机中烘2h，确保干球水分小于0.2％，将所得烘干的混合球团布入到转底炉的进料区中，预热区温度控制在1120℃±10℃，预热区内针铁矿脱水生成Fe₂O₃，此外，在预热区Fe2O3可以实现初步的预还原，中温区和高温区内温度分别为1160±10℃和1220℃±10℃，中温区和高温区铁的氧化物大部分被还原生成金属铁，金属化球团由出料区排出炉内，然后将得到的热态金属化球团配入10％的氧化钙和5％的碳粉加入燃气熔分炉，熔分2h，通过放渣口分别放出铁和渣，熔分炉渣送入电弧炉，加入白云石调整渣的酸度在1.8左右，保温20min，然后通过离心机制成矿棉渣。

实施例2

赤泥成分为TFe23％，将赤泥与还原煤、碳酸钙、膨润土和水按照质量比为100：23：10：3：18加入混料机，物料充分混合均匀后通过对辊压球机压球，线压比控制在5-5.5t左右，得到长度50mm左右、厚度10-12mm的椭圆形混合球团，然后将压好的混合球团在200℃的烘干机中烘2h，确保干球水分小于0.2％，将所得烘干的混合球团布入到转底炉的进料区中，预热区温度控制在1130℃±10℃，预热区内针铁矿脱水生成Fe₂O₃，此外，在预热区Fe₂O₃可以实现初步的预还原，中温区和高温区内温度分别为1170±10℃和1220℃±10℃，中温区和高温区铁的氧化物大部分被还原生成金属铁，金属化球团由出料区排出炉内，然后将得到的热态金属化球团配入10％的氧化钙和10％的碳粉加入燃气熔分炉，熔分2h，通过放渣口分别放出铁和渣，熔分炉渣送入电弧炉，加入白云石调整渣的酸度在2.1左右，保温20min，然后通过离心机制成矿棉渣。

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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。