一种利用赤泥制备金属化球团的方法及系统与流程

本发明属于直接还原技术综合利用方向，具体地，涉及一种利用赤泥制备金属化球团的方法及系统。

背景技术：

拜耳法氧化铝生产中，需要将铝酸钠溶液与赤泥分开，赤泥再经过洗涤后进入沉降槽进行沉淀，得到赤泥进行堆存和后续的利用。由于赤泥颗粒粒度细小不匀，具有较高的比表面积，有很强的富水性能，含水率一般在60％左右，这些特殊性能，使其分离极其困难，分离需要时间超长，固液分离不清，现有技术中系长期堆放，自然晾晒，才能设法综合利用。目前为了提高国内氧化铝生产过程中赤泥沉降分离的效率，必须添加高效絮凝剂，此类絮凝剂主要依靠进口，价格昂贵，且不利于后续对赤泥的利用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用赤泥制备金属化球团的方法，包括如下步骤：

将赤泥、氧化钙、80℃～100℃的热水混合均匀，对所述赤泥进行洗涤；

将洗涤后的赤泥进行沉降、过滤，获得含水赤泥和滤液；

将所述含水赤泥进行干燥，获得干燥赤泥；

将所述干燥赤泥与还原煤混合、成型，获得球团；

将所述球团干燥后进行直接还原，获得金属化球团。

在本发明的一些实施例中，所述氧化钙的加入量为干基赤泥质量的3％～20％。

在本发明的一些实施例中，所述氧化钙的加入量为干基赤泥质量的5％～15％。

在本发明的一些实施例中，所述还原煤的加入量为干基赤泥质量的10％～30％。

在此基础上，本发明还提供了一种利用上述方法制备金属化球团的系统，包括：

搅拌洗涤装置，设有赤泥入口、氧化钙入口、热水入口和出料口；

过滤装置，设有进料口、含水赤泥出口和滤液出口，所述进料口与所述搅拌洗涤装置的出料口相连；

第一烘干装置，设有含水赤泥入口和干燥赤泥出口，所述含水赤泥入口与所述过滤装置的含水赤泥出口相连；

混料装置，设有干燥赤泥入口、还原煤入口和混合料出口，所述干燥赤泥入口与所述第一烘干装置的干燥赤泥出口相连；

压球装置，设有混合料入口和球团出口，所述混合料入口与所述混料装置的混合料出口相连；

第二烘干装置，设有球团入口和干燥球团出口，所述球团入口与所述压球装置的球团出口相连；

还原装置，设有干燥球团入口和金属化球团出口，所述干燥球团入口与所述第二烘干装置的干燥球团出口相连。

在本发明的一些实施例中，所述还原装置包括转底炉、回转窑或隧道窑。

本发明通过在赤泥洗涤过程中加入氧化钙，不仅可以促进赤泥的沉降，还有利于后续赤泥的直接还原工艺。氧化钙在高温下促使赤泥中的针铁矿转变成赤铁矿，方钠石转变成钙霞石，减少赤泥比表面积，改善赤泥沉降效率。沉降效果改善可以缩短沉降时间，减小沉降槽。

在洗涤过程中加入氧化钙减少赤泥中钠的带入，还能减轻直接还原过程中碱金属对耐火材料的侵蚀，促进直接还原反应。

此外，氧化钙与赤泥混合，在后续的直接还原过程中促进直接还原反应的进行，能提高球团金属化率。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种利用赤泥制备金属化球团的工艺流程图。

图2为本发明实施例中的一种制备金属化球团的系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的利用赤泥制备金属化球团的方法包括如下步骤：

将赤泥、氧化钙、80℃～100℃的热水混合均匀，对赤泥进行洗涤；

将洗涤后的赤泥进行沉降、过滤，获得含水赤泥和滤液；

将含水赤泥进行干燥，获得干燥赤泥；

将干燥赤泥与还原煤混合、成型，获得球团；

将球团干燥后进行直接还原，获得金属化球团。

在氧化铝生产中产生的赤泥颗粒粒度细小不匀，具有较高的比表面积，有很强的富水性能，在赤泥的沉降过程中固液分离极其困难，分离需要时间超长。本发明在赤泥洗涤过程中加入氧化钙，氧化钙的加入可以减小赤泥的比表面积，加速沉降过程。滤液可以返回到用于氧化铝溶出液的稀释。

在后续的直接还原处理赤泥过程中，氧化钙能促进直接还原反应的进行，降低还原温度，促进铁颗粒长大，提高还原效率，从而提高球团金属化率。

此外，氧化钙的加入，通过洗涤可以减少赤泥中钠的含量，赤泥中钠含量的可以改善直接还原效果，减少碱金属对直接还原设备的侵蚀。

在本发明优选的实施例中，氧化钙的加入量为干基赤泥质量的3％～20％。更优选地，氧化钙的加入量为干基赤泥质量的5％～15％。

本发明采用还原煤还原赤泥，在本发明优选的实施例中，还原煤的加入量为干基赤泥质量的10％～30％。

如图2所示，本发明提供的利用上述方法制备金属化球团的系统包括：搅拌洗涤装置1、过滤装置2、第一烘干装置3、混料装置4、压球装置5、第二烘干装置6、还原装置7。

搅拌洗涤装置1用于洗涤赤泥，设有赤泥入口、氧化钙入口、热水入口和出料口。

过滤装置2用于分离赤泥和滤液，设有进料口、含水赤泥出口和滤液出口，进料口与搅拌洗涤装置1的出料口相连。

第一烘干装置3用于干燥含水赤泥，设有含水赤泥入口和干燥赤泥出口，含水赤泥入口与过滤装置2的含水赤泥出口相连。

混料装置4用于将赤泥和还原煤混合均匀，设有干燥赤泥入口、还原煤入口和混合料出口，干燥赤泥入口与第一烘干装置3的干燥赤泥出口相连。

压球装置5用于制备球团，设有混合料入口和球团出口，混合料入口与混料装置4的混合料出口相连。

第二烘干装置6用于干燥球团设有球团入口和干燥球团出口，球团入口与压球装置5的球团出口相连。

还原装置7用于还原赤泥，制备金属化球团。还原装置7设有干燥球团入口和金属化球团出口，干燥球团入口与第二烘干装置6的干燥球团出口相连。

本发明所使用的装置可根据实际需要任意选择。在本发明优选的实施例中，过滤装置优选为真空过滤机。在本发明优选的实施例中，还原装置包括转底炉、回转窑或隧道窑。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

本实施例采用图1所示的工艺流程及图2所示的系统制备金属化球团，具体如下：

本实施例使用拜耳法氧化铝生产中产生的赤泥浆液，其水含量为35％。将其送入搅拌洗涤装置1中，加入折合干基赤泥质量5％的氧化钙搅拌均匀，并加入100℃的热水进行洗涤。

将洗涤后的赤泥进行沉降，送入过滤装置2中进行过滤，获得含水赤泥和滤液。

将滤液返回到用于氧化铝溶出液的稀释；将含水赤泥送入第一烘干装置3中进行干燥，获得干燥赤泥。赤泥中tfe28.65％，cao10.27％，na2o1.62％。

将干燥赤泥和还原煤送入混料装置4中混合均匀，获得混合料。还原煤的加入量为干基赤泥质量的22％。

将混合料送入压球装置5中，制备成球团，并将球团送入第二烘干装置6中干燥，获得干燥球团。

将干燥球团送入还原装置7中直接还原，得到金属化率90％的金属化球团。

实施例2

本实施例采用图1所示的工艺流程及图2所示的系统制备金属化球团，具体如下：

本实施例使用拜耳法氧化铝生产中产生的赤泥浆液，其水含量为35％。将其送入搅拌洗涤装置1中，加入折合干基赤泥质量15％的氧化钙搅拌均匀，并加入80℃的热水进行洗涤。

将洗涤后的赤泥进行沉降，送入过滤装置2中进行过滤，获得含水赤泥和滤液。

将滤液返回到用于氧化铝溶出液的稀释；将含水赤泥送入第一烘干装置3中进行干燥，获得干燥赤泥。赤泥中tfe27.19％，cao11.36％，na2o1.08％。

将干燥赤泥和还原煤送入混料装置4中混合均匀，获得混合料。还原煤的加入量为干基赤泥质量的20％。

将混合料送入压球装置5中，制备成球团，并将球团送入第二烘干装置6中干燥，获得干燥球团。

将干燥球团送入还原装置7中直接还原，得到金属化率91％的金属化球团。

实施例3

本实施例采用图1所示的工艺流程及图2所示的系统制备金属化球团，具体如下：

本实施例使用拜耳法氧化铝生产中产生的赤泥浆液，其水含量为35％。将其送入搅拌洗涤装置1中，加入折合干基赤泥质量3％的氧化钙搅拌均匀，并加入100℃的热水进行洗涤。

将洗涤后的赤泥进行沉降，送入过滤装置2中进行过滤，获得含水赤泥和滤液。

将滤液返回到用于氧化铝溶出液的稀释；将含水赤泥送入第一烘干装置3中进行干燥，获得干燥赤泥。赤泥中tfe30.63％，cao8.76％，na2o2.17％。

将干燥赤泥和还原煤送入混料装置4中混合均匀，获得混合料。还原煤的加入量为干基赤泥质量的10％。

将混合料送入压球装置5中，制备成球团，并将球团送入第二烘干装置6中干燥，获得干燥球团。

将干燥球团送入还原装置7中直接还原，得到金属化率88％的金属化球团。

实施例4

本实施例采用图1所示的工艺流程及图2所示的系统制备金属化球团，具体如下：

本实施例使用拜耳法氧化铝生产中产生的赤泥浆液，其水含量为35％。将其送入搅拌洗涤装置1中，加入折合干基赤泥质量20％的氧化钙搅拌均匀，并加入100℃的热水进行洗涤。

将洗涤后的赤泥进行沉降，送入过滤装置2中进行过滤，获得含水赤泥和滤液。

将滤液返回到用于氧化铝溶出液的稀释；将含水赤泥送入第一烘干装置3中进行干燥，获得干燥赤泥。赤泥中tfe26.97％，cao18.21％，na2o1.09％。

将干燥赤泥和还原煤送入混料装置4中混合均匀，获得混合料。还原煤的加入量为干基赤泥质量的30％。

将混合料送入压球装置5中，制备成球团，并将球团送入第二烘干装置6中干燥，获得干燥球团。

将干燥球团送入还原装置7中直接还原，得到金属化率89％的金属化球团。

从上述实施例可知，采用本发明的工艺由赤泥制得的金属化球团的金属化率高。

综上，本发明通过在赤泥洗涤过程中加入氧化钙，不仅可以促进赤泥的沉降，还有利于后续赤泥的直接还原工艺。氧化钙在高温下促使赤泥中的针铁矿转变成赤铁矿，方钠石转变成钙霞石，减少赤泥比表面积，改善赤泥沉降效率。沉降效果改善可以缩短沉降时间，减小沉降槽。

在洗涤过程中加入氧化钙减少赤泥中钠的带入，还能减轻直接还原过程中碱金属对耐火材料的侵蚀，促进直接还原反应。

此外，氧化钙与赤泥混合，在后续的直接还原过程中促进直接还原反应的进行，能提高球团金属化率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。