一种赤泥热解还原综合利用系统的制作方法

本实用新型涉及矿物资源利用
技术领域：
，尤其涉及一种赤泥热解还原综合利用系统。
背景技术：
：赤泥是电解铝生产过程中产生的一种工业废渣，因为含氧化铁，表面呈赤色泥状，为强碱性，一般每生产（1）吨氧化铝产出（1）.5吨赤泥。赤泥的化学组成较为复杂，主要包括al2o3、sio2、fe2o3、cao、tio2、na2o，此外还含有少量稀有金属。我国赤泥的处理方法一般以堆存为主，这样赤泥中的碱液会向土壤中渗透，造成了一定的环境污染及危害。目前我国赤泥存量众多达4亿吨，赤泥难处理难题已经引起国内外的广泛重视，尽管研究较多，多数都因经济技术等因素而难于投入实际应用，可以说大规模产业化利用赤泥的有效途径并不多。赤泥碱性强，富含铁、铝、钛、硅等多元素，矿物组成复杂，普通工艺无法直接利用其中的铁、铝、钛等有用元素。我们认为只有对赤泥主要元素的有效分离和提取，才能形成有效的应用。赤泥中铁含量是比例最高的，有效分离提取铁，然后对分离铁的尾渣进行应用是解决赤泥综合应用的重中之重。常规的拜耳法赤泥，经过高梯度强磁选的铁含量已经达到了46%-50%。积极进行减排消化，但是因为赤泥中的铁含量偏低，有害元素等偏高，导致很难有较好的市场前景和销售利润，如何对赤泥进行合理处理，实现其最大化的利用，变废为宝，是目前现有技术中存在的难题，现有的赤泥处理效果还无法实现其最大化的利用，导致资源浪费，而且还造成二次污染，影响自然环境。因此，有必要提出一种改进，以克服现有技术的缺陷。技术实现要素：本实用新型的目的是解决现有技术中的问题，提供一种赤泥热解还原综合利用系统。本实用新型的技术方案是：一种赤泥热解还原综合利用系统，包括顺序依次设置的混料机、压球机、烘干机、热解还原炉和冷却窑，所述混料机的上料口通过输送设备与配料源连接，所述混料机的下料口通过输送设备与所述压球机的进料口连接，所述压球机的下料口通过输送设备与所述烘干机的进料口连接，所述烘干机的下料口通过输送设备与所述热解还原炉的进料口连接，所述热解还原炉的下料口与所述冷却窑的上料口连接，所述烘干机和所述热解还原炉均通过管道与外部焦炉煤气源连通。在本方案中，先将赤泥通过输送设备输送至混料机内部，并且在赤泥中加入添加剂、催化剂和还原剂，然后进行混料，混料完成后经过输送设备将混合后的物料输送至压球机进行压球，压球完成后再经过输送设备将压球物料输送至烘干机进行烘干，在烘干的同时通过管道对烘干机内部输送焦炉煤气，进行烘干，烘干完成后的物料经过输送设备输送至热解还原炉内部，进行热解还原，在炉内加入脱硫剂和脱销剂，焦炉煤气既作为热源又作为还原剂参与赤泥中氧化铁的还原反应。焦炉煤气中的甲烷在高温水蒸气的情况下，发生热解反应生成co和h2，补充了原煤气中的co和h2，形成高浓度的还原剂对赤泥中的氧化铁进行还原，还原后的物料经过输送设备输送至冷却窑进行冷却，得到最终的还原后产品。作为一种优选的技术方案，所述烘干机上设置有烟气管道，所述烘干机的烟气管道与脱硫除尘塔连通。在本方案中，对烟气中的有毒有害气体进行处理，再进行排放，避免污染大气。作为一种优选的技术方案，所述热解还原炉上设置有烟气管道，所述热解还原炉的烟气管道与所述烘干机连通，用于烟气热量的回收利用。在本方案中，热解还原中产生的热量进入烘干机，进行热量的回收再利用，避免烟气中热量的浪费。作为一种优选的技术方案，所述热解还原炉上还设置有加料口，用于加入脱硫剂和脱硝剂。在本方案中，通过加入脱硫剂和脱硝剂，可实现对烟气中的有毒有害气体的处理，避免造成大气污染。作为一种进一步优选的技术方案，所述冷却窑上设置有加水口，用于对还原后的物料进行冷却。在本方案中，通过水冷实现对热解还原后的物料的冷却。作为一种优选的技术方案，所述冷却窑的下料口通过输送设备与细磨磁选机连接，用于对还原后产品进行磁选分级。在本方案中，对还原后的物料进行细磨磁选渣铁分离后，得到铁精粉。作为一种优选的技术方案，所述细磨磁选机的非磁性下料口通过输送设备与配料细磨机连接，用于对非磁性产品进行细磨。在本方案中，选后非磁性尾渣中的sio2和al2o3成分，细磨后制得地质聚合物水泥等建筑材料。作为一种进一步优选的技术方案，所述配料源中包括赤泥、添加剂、催化剂和还原剂。本实用新型的一种赤泥热解还原综合利用系统，实现了赤泥综合利用的最优化，通过对赤泥进行热解还原，还原后的产品经过磁选分级得到精铁粉，非磁性产品经过细磨形成建筑材料，无论是铁精粉还是高附加值的地聚合物胶凝材料，都提高了赤泥的综合利用率，在加工过程中对有害气体进行严格处理，减少了对环境的污染。附图说明图1为本实用新型工作原理流程图；图2为本实用新型另一实施例工作原理流程图；其中，1混料机、2压球机、3烘干机、4热解还原机、5冷却窑、6脱硫除尘塔、7细磨磁选机、8细磨机。具体实施方式为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。实施例一如图1所示，一种赤泥热解还原综合利用系统，包括顺序依次设置的混料机1、压球机2、烘干机3、热解还原炉4和冷却窑5，所述混料机1的上料口通过输送设备与配料源连接，所述混料机1的下料口通过输送设备与所述压球机2的进料口连接，所述压球机2的下料口通过输送设备与所述烘干机3的进料口连接，所述烘干机3的下料口通过输送设备与所述热解还原炉4的进料口连接，所述热解还原炉4的下料口与所述冷却窑5的上料口连接，所述烘干机3和所述热解还原炉4均通过管道与外部焦炉煤气源连通。工作原理：向赤泥中加入添加剂和还原剂等配料压球，将物料加热到750-1000℃，焦炉煤气既作为热源又作为还原剂参与赤泥中氧化铁的还原反应。焦炉煤气中的甲烷在高温水蒸气的情况下，发生热解反应生成co和h2，补充了原煤气中的co和h2，形成高浓度的还原剂对赤泥中的氧化铁进行还原。添加剂在此条件下既促进了赤泥中氧化铁的晶体活跃和还原反应速度，同时也激发和活化其中的sio2和al2o3成分，为磁选尾渣的利用提供了保证，该反应过程完成晶体结构重整，使细粒分布的铁铝硅分离，形成fe3o4甚至部分单质铁。本实用新型热解还原主要采用配料+搅拌+压球+烘干+热解还原+磁选提铁+尾料处理流程对赤泥进行处理，其基本过程如下：（1）掺加添加剂还原剂配料，预混均匀搅拌后压球，余热烘干；（2）热量供应和还原剂供应焦炉煤气co2o2coh2ch4cnhmn2热值含量3.330.808.0755.2323.272.207.1016642.83整个工作流程是以焦炉煤气作热源和部分还原剂。根据理论初步计算，每处理1吨赤泥所消耗的煤气量为60-80立方米左右。（3）热解还原本工艺热解还原温度为750-1000℃，其反应的基本原理是：ch4+h2o===co+3h23fe2o3+co====2fe3o4+co21/4fe3o4+co====3/4fe+co23fe2o3+h2====2fe3o4+h2o1/4fe3o4+h2====3/4fe+h2o由于烘干搅拌后的赤泥孔隙度高，并且粒度细，颗粒间又不会粘结，所以还原反应十分迅速，一般在60~80min内即可完成。（4）还原后成品赤泥在改装的回转窑里经过约60min的热解直接还原后直接从窑尾进入冷却水池中。此时的含铁赤泥已变成灰黑色并具有良好的磁性。这部分成品可以直接销售到各钢厂作为矿石原料，也可以进行细磨磁选。作为本实施例优选的技术方案，热解还原炉4上设置有烟气管道，所述热解还原炉4的烟气管道与所述烘干机连通，用于烟气热量的回收利用，在烘干机3上设置有烟气管道，烘干机3的烟气管道与脱硫除尘塔6连通。通过烘干机对压球后的物料进行烘干，烘干产生的烟气需要进行处理，其中主要的污染物为废烟气和废水，其中废气中主要污染物为：颗粒物、二氧化硫（so2）和氮氧化合物（nox），具体处理流程如下：第一，对于烟气中颗粒物控制，热解还原炉产生的烟气进入烘干机预热烘干后，经由高效旋风除尘器除去95%的粉尘，然后进入脱硫除尘塔后经过三次喷淋除尘，后进入排烟管排出，粉尘达到小于20mg/m3标准，确保达标排放。第二，烟气中so2控制：物料含有较低的so2。一次固硫，即在配料时就将含钙物料作为添加上，高温时与so2形成硫酸钙而固化，确保90%的硫已经被固化。二次固硫，脱硫塔中液体配置ca(oh)2，将烟气中剩余的so2中和反应形成硫酸钙而固化。以上方案将确保so2达到小于50mg/m3标准，达标排放。第三，烟气中氮氧化合物（nox）控制，本工艺温度低于1000度，因此产生的氮氧化合物（nox）相对较少。本工艺利用sncr（选择性非催化还原法），在窑头喷入氨水，在900-1000度温度下，氨气将氮氧化合物（nox）分解为n2和水。该方案将确保氮氧化合物（nox）达到小于100mg/m3标准，达标排放。另外，废水：所用水将循环使用，不外排。粉尘：其他工段如果有粉尘，将采用负压收尘和喷淋等方式降尘。实施例二在冷却窑5的下料口通过输送设备与细磨磁选机7连接，用于对还原后产品进行磁选分级，所述细磨磁选机7的非磁性下料口通过输送设备与配料细磨机8连接，用于对非磁性产品进行细磨。对还原后的物料进行细磨磁选渣铁分离后，销售铁精粉；选后非磁性尾渣中的sio2和al2o3成分，利用余热烘干后加入碱性激发剂和矿物活化剂，细磨后包装，制得地质聚合物水泥，细磨后包装，可代替325#、425#普通矿渣硅酸盐水泥，在矿井回填、路基加固及新型建材领域大量使用。将还原后产品导入球磨机，细磨到100目-200目，两次磁选（弱+强）中便可以将还原后赤泥分成两部分。一般情况下所选磁铁粉的tfe含量可60-63%以上，如果加长反应时间，铁含量可到达85-90%。选铁后尾渣，磁选分离非磁性部分，压滤和烘干后，可以：代替水泥用作无机胶凝材料；作为矿井充填材料；作为土木工程中的轻质保温材料；细磨分选后作为pvc填料等等。综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。当前第1页12