一种赤泥综合利用方法及装置与流程

1.本发明涉及冶金固废及再利用领域，具体涉及一种赤泥综合利用的方法及装置。


背景技术：

2.仅2019年世界氧化铝产量为16230万吨，我国产量占其中的44.6%，赤泥作为氧化铝工业生产中的排放物，赤泥平均粒度小于10
µ
m， ph值达12～14，具有强烈的腐蚀性，排放量大约是氧化铝产量的1~1.5倍，巨大排放量的赤泥已然成为一大公害。。
3.当前氧化铝生产企业对赤泥的处理方式主要是赤泥库堆存，赤泥库在铝厂开建时就同步建设，30万吨赤泥库建造费用就高达4200万rmb,建设赤泥库占用大量的土地，耗资巨大，日常维护费用以数千万计，氧化铝生产企业不堪重负。一旦赤泥库泄露就会污染周边农田，使土壤重金属严重超标，更有氧化铝生产企业因赤泥库环保问题导致企业停产事件。
4.世界各国对赤泥研究非常重视，赤泥无害化处理和再利用的方法不下几十种，大体主要集中在煅烧无害化处理、作建筑和结构材料，水泥、陶瓷材料等方面，但由于成本和处理量限制，很难大规模推广。


技术实现要素：

5.本发明旨在通过等离子体放电原理产生常压大气等离子体，利用等离子中电子、活性粒子和自由基与赤泥颗粒碰撞、激发、裂解、复合，将赤泥中复合氧化物解离变成相对简单的氧化物。反应后气体经回收为燃气，钠以氧化物形式在高温下挥发并随气体排出。剩下的氧化物利用选矿生产高品位铁矿粉、钛矿粉以及耐火材料、水泥原料，变废为宝，低成本一次性实现赤泥的综合利用。
6.一种赤泥综合利用方法，包括以下步骤：1、将赤泥进行预处理，蒸发去除水分后研磨。赤泥颗粒要求70~200目，水分≤5%；2、将所述赤泥送入赤泥处理腔中；3、启动大气微等离子体放电装置，将电磁能利用放电电源通过多相位电极输入赤泥处理腔中，使赤泥处理腔内空气发生电离产生电子和高能带电粒子，电子和高能带电粒子与所述赤泥颗粒发生持续碰撞轰击，激发产生大量电子，高能粒子、自由基、亚稳态赤泥颗粒及带电赤泥颗粒并发生电离、复合及三体复合反应，使赤泥温度快速提高到600～1300℃，赤泥颗粒中复合氧化物快速裂解；3
‑
1、优选地，赤泥处理腔包括腔体，腔体内设搅拌器，在等离子体反应发生的同时对赤泥进行搅拌，保证等离子反应快速、均匀并方便赤泥出料；3
‑
2、优选地，或者赤泥处理腔内设置带式赤泥处理床，赤泥在发生等离子体反应同时随履带移动，反应结束后赤泥随履带进入出料装置；4、反应结束后赤泥中赤铁矿及其他复杂钠铝硅钛等氧化物根据赤泥成分的不同，经裂解反应后，变成了磁铁矿、tio2系列、al2o3·
sio2系列、cao
·
tio2系列以及气体na2o、co2、co、h2、游离h2o；
5、na2o、co2、co、h2、游离h2o混合气用文氏管进行除尘收集, na2o、co2、游离h2o气体溶于水中，co和h2混合气回收成为燃气或用于赤泥预处理做燃料；6、处理完成后赤泥出料，出料时赤泥温度600 ~ 1300℃，赤泥余热经余热回收装置回收后输送到赤泥预处理装置用于烘干赤泥；7、当赤泥温度降到100~200℃时，赤泥进入研磨筛分装置，将赤泥筛分研磨成0.074~4mm颗粒并送入处理后赤泥仓；8、处理后赤泥从处理后赤泥仓进入选矿装置，先后通过重选、梯度磁选、浮选，酸洗、电选等方法分别将赤泥中铁、钛选出成为高品位铁矿粉和高品位钛矿粉，剩下部分作为耐火材料原料使用。
7.9、整个流程用plc或ai人工智能进行控制，保证各个工序连续有序并保证配合适当。
8.在常温常压下，调整放电电源电压、频率和功率及相位差，使赤泥处理腔中产生均匀大气等离子体放电，电子和带电粒子与所述赤泥颗粒发生持续碰撞轰击进一步产生大量电子和高能粒子，这种等离子体电子密度非常高可达到10
16
cm
‑3，几乎可以达到弧光放电水平,大量运动的电子和高能粒子相互碰撞，激发，产生更多的高能电子、带电粒子、激发态粒子以及亚稳态粒子，如：o2→
o
2＋
+ e
－
n2→
n
2＋
+ e
－
n2ꢀ→
n+n
＋
+ e
－
o2→
o+o
＋ + e
－
n+ e
－
*
→
n
*
+ e
－
o+ e
－
ꢀ→ꢀ
o
－
o
+
+ n
*
ꢀ→ꢀ
o+ n
+
以上高能电子、带电粒子、激发态粒子以及亚稳态粒子与赤泥颗粒碰撞，赤泥颗粒内电子被激发出来变成带正电颗粒或者吸收电子能量变成亚稳态颗粒或者捕获电子成带负电颗粒，它们相互间持续碰撞轰击，赤泥中复合化合物中的c
‑
h键、o
‑
o键、o
‑
h键、c
‑
o键、fe
‑
o键及一些络合键吸收了大量电子能量以及高能粒子能量，发生了活化、电子捕收和离子化。根据键裂解能的不同, 键离解能较低的c
‑
h键、o
‑
h键、fe
‑
o、na
‑
o键离解，使复合氧化物离解成相对简单、容易分离的fe3o4、al2o3·
sio2等、cao
·
tio2、tio2以及气体na2o、co2、co、h2。同时由于大量电子及各种离子的轰击及离解反应，赤泥温度提高到了600 ~ 1300℃，na在高温下挥发过程中反应生成na2o随烟气排出，通过回收装置进行回收及处理。反应结束后，赤泥进行下一步选矿处理。
9.一种赤泥综合利用装置，包括：赤泥预处理装置、烘干赤泥仓、上料装置、大气微等离子体放电装置、赤泥处理腔、气体回收装置、出料装置、余热回收装置、研磨筛分装置、处理后赤泥仓、控制装置；控制装置控制赤泥预处理装置、烘干赤泥仓、上料装置、大气微等离子体放电装置、赤泥处理腔、气体回收装置、出料装置、余热回收装置、研磨筛分装置、处理后赤泥仓；赤泥预处理装置连接烘干赤泥仓、烘干赤泥仓连接上料装置、上料装置连接赤泥处理腔、大气微等离子体放电装置连接赤泥处理腔、赤泥处理腔连接出料装置和气体回收
装置、出料装置连接研磨筛分装置、出料装置连接余热回收装置、余热回收装置连接赤泥预处理装置、出料装置连接研磨筛分装置、研磨筛分装置连接处理后赤泥仓；所述赤泥预处理装置用来蒸发赤泥中水分，可利用热风加热方法处理，处理后赤泥的余热做辅助，加热过程中赤泥原料通过履带式或者隧道式或者滚筒输送并送入烘干赤泥仓中。赤泥预处理温度150~280℃，处理时间60min~600min；烘干后赤泥水分小于5%，赤泥颗粒为70~200目；出料后赤泥放入赤泥仓中；所述上料装置利用超浓相输送装置上料或者真空上料，将赤泥输送到大气等离子体赤泥处理装置中；所述超浓相上料是经过流态化操作的赤泥床层转变成一种“气固两相”流体。这样，烘干赤泥仓内赤泥的势能就通过这种“气固两相”流体向流动方向传递，并形成压力梯度，在各平衡料柱中形成不同高度的赤泥料柱，不同高度的赤泥料柱推动赤泥向料柱低的方向前进。超浓相输送装置输送能力为10~300t/h ；流速＜ 0.28m/s ；压力范围：2000~8000pa。
10.所述真空上料利用负压吸送，真空度控制在5~90kpa, 每小时运送量1~300吨，功率0.25~90kw；所述大气微等离子体放电装置包括放电电源、多相位电极及接地电极；放电电源功率50w~300000w, 频率10hz~6ghz, 电压1.0 kv ~70kv；多相位电极承接高压并和接地电极保持一定距离其间空气发生电离；多相位电极和接地电极之间距离为1.0mm~300mm之间；所述赤泥处理腔承接上料装置送来的赤泥并保证将处理后赤泥输送出去；赤泥处理腔内可设搅拌器或者履带式赤泥处理床或者搅拌器来保证赤泥颗粒与空气等离子体充分接触碰撞，反应快速均匀；同时在赤泥处理结束后将赤泥推送到出料口；或者设带式赤泥处理床，赤泥在进行等离子体反应处理时随带移动，反应结束后进入出料装置；搅拌器旋转速度1~1000 r/min，履带移动速度0.1~20m/min，赤泥处理时间为5~600min，出料时赤泥温度600~1300℃；所述气体回收装置利用文氏管处理方法处理赤泥处理过程中产生的气体,经气水分离后，其中na2o、co
2、
游离h2o形成溶液；余下co和h2回收成为燃气；所述出料装置用斗式出料器或者螺旋输送机出料，斗式出料器或螺旋输送机设有保护罩以及余热回收装置收集高温烟气并将高温烟气除尘后送到赤泥预处理装置烘干赤泥；所述余热回收装置利用高温风机将高温烟气输送到赤泥预热装置，输送管道采用保温措施防止热量损失，消音措施防止噪音，高温风机可采用轴流式热循环风机或者离心式热风循环风机，除尘可以采用电除尘；所述研磨筛分装置利用漩涡方式或直线方式或跳汰方式或回转方式或摇摆方式或对辊方式对所述赤泥进行研磨筛分，振动研磨筛分时振动频率为6~700次/分钟，振幅2~50mm。研磨筛分后赤泥放入处理后赤泥仓中；所述选矿装置由重选、梯度磁选、浮选、酸洗、电选等装置组成，先通过重选、磁选选出其中铁成为高品位铁矿粉；再经过浮选，酸洗、电选等方法分别将赤泥钛选出成为高品位钛矿粉，剩下的al2o3·
sio2系列、cao
·
al2o3系列作为耐火材料和水泥原料使用。
11.进一步，所述赤泥预处理方法是采用循环热风对隧道式或滚筒式烘干设备蒸发赤
泥中水分，可选用盐城百利豪环保机械制造有限公司的blh
‑
rfm
‑
04型循环烘干机或河南泰航机械设备有限公司的hzg型滚筒式烘干机；热风温度为600~800℃；进一步，所述超浓相上料料装置采用pechiney超浓相输送装置。输送能力为10~300t/h ；流速＜ 0.28m/s ；压力范围2~8pa；进一步，所述真空进料器是利用真空将赤泥吸送到赤泥处理腔中，如新乡市雷诺机械有限公司的 zks系列电动型真空上料机，功率0.25~30kw，真空度范围
‑
5~
‑
31kpa；进一步，所述大气微等离子体放电装置包括放电电源、多相位电极及接地电极；等离子体产生装置产生高频高压电流，功率为50w~300kw, 频率10hz~6ghz, 电压1.0 kv ~70kv;多相位电极承接高压，多相位电极与放电电源用导线连接，相位数控制在2~300个之间，多相位电极由镍铬丝或者不锈钢丝制成，直径在0.5~5mm之间，长度在30~300mm之间；并和接地电极保持一定距离其间空气发生电离；多相位电极和接地电极之间距离为1.0mm~300mm之间；接地电极可以是腔体壁或者搅拌器扇叶；进一步，赤泥处理腔用以保证在腔体中形成均匀大气等离子体；大气微等离子体放电装置的多相位电极均匀分布在赤泥处理腔腔体外并伸入腔体内部，腔体尺寸（300~30000）mm
×
（200~30000）mm
×
（200~400000）mm，腔体壁材质采用不锈钢或碳素钢或合金钢；赤泥处理腔壁或者搅拌器或者带式赤泥处理床接地成为大气微等离子体放电装置的接地电极，保证赤泥处理腔内部成为大气等离子体放电区域；赤泥处理腔内紧靠多相位电极设等离子体均匀分布板，保证赤泥处理腔腔体内产生均匀放电大气等离子体，等离子体均匀分布板为氧化铝板或莫来石板，厚度3~30mm，与多相位电极之间距离为3~30mm；赤泥处理腔进料端为烘干赤泥入口，出料端为处理后赤泥出口，顶部设气体出口，等离子体反应产生的气体通过气体出口进入烟气收集装置；处理后赤泥直接从赤泥出口进入出料装置；赤泥处理腔外设壳体用来保护多相位电极，赤泥处理腔壳体材质可采用不锈钢或碳素钢或合金钢，与赤泥腔体距离每个方向设为200~800mm之间；大气微等离子体放电装置可以集成在赤泥处理腔体和壳体之间，也可分开布置；等离子体处理赤泥时间为5~600min; 出料时赤泥温度600~1300℃；优选地，所述赤泥处理腔内可设搅拌器，搅拌器扇叶接地，搅拌器可采用东瑞机械的jbj系列搅拌机或者dxj系列搅拌机或dj系列搅拌机或rf系列搅拌机或kf系列搅拌机或cv系列搅拌机或bld系列搅拌机，功率1.1~30kw；优选地，所述赤泥处理腔内设带式赤泥处理床，赤泥在进行等离子体反应同时随履带移动，处理结束后随履带进入出料装置；赤泥处理床可采用中矿重装的移动皮带机系列或dsl带式输送机系列或dtl带式输送机系列；进一步，气体收集装置收集na2o、co2、co以及h2混合气后,可以用文氏管处理设备进行气水分离，其中na2o、co2进入水中形成溶液；co和h2混合气回收成为燃气；进一步，所述出料装置采用斗式输送机或螺旋输送机输出赤泥，斗式输送机或螺旋输送机设保护罩，并设有烟气装置收集高温烟气并送到赤泥预处理装置烘干赤泥；斗式输送机采用如中矿重装的ds系列斗式输送机；螺旋输送机采用如中矿重装的gx系列输送机；进一步，所述余热回收装置利用高温风机将高温烟气输送到赤泥预热装置，输送管道采用保温措施防止热量损失，消音措施防止噪音，高温风机可采用轴流式热循环风机
或者离心式热风循环风机，如谷瀑环保的cx系列耐高温风机、上海全风的rc系列轴流式热风循环机及rb
‑
i系列离心式热风循环机；进一步，所述研磨筛分装置采用新乡市雷诺机械有限公司的雷诺520直线振动筛或ln系列圆形振动筛、lny600
‑
2600系列摇摆筛；或石城高旋轴瓦有限责任公司生产的plpz系列复合式破碎机；破碎机功率0.25~ 200kw，筛下赤泥粒度为0.074~4mm；进一步，通过重选、磁选将其中铁选出为高品位铁矿粉；再经过浮选，酸洗、电选等方法将赤泥中钛选出成为高品位钛矿粉，剩余部分作为水泥原料或者耐火材料原料使用。重选依次利用溜槽选、跳汰选或摇床选，溜槽选赣冶矿机的5ll玻璃钢旋转螺旋溜槽;跳汰选赣冶矿机的jt系列锯齿波跳汰机，冲程8.5～30mm，冲次80～180r/min,功率1.5～7.5kw;摇床选采用赣冶矿机生产的ly、6s系列摇床，横向坡度：0～10
°
，冲程：6～30mm，冲次：250～450r/min；磁选采用赣冶矿机的 ctg
‑
7522干式磁选机，；浮选采用江西赣冶的xfd、xjk5a型浮选机；电选采用石城县永瑞矿山机械制造厂生产的sjd
‑
ii型高压电选机；进一步，所述流程控制用plc控制或专家系统控制，保证处理过程中各个程序的准确控制和协调统一，每个环节的启闭由控制系统程序统一协调。plc控制采用欧姆龙nx7控制器系列或nx1控制器系列或nx1p控制器系列或nj控制器系列或工业pc平台ny系列或nx系列 i/o单元；专家控制系统是利用专家控制系统，如艾默生ovation专家控制系统。
12.本发明利用了大气等离子体放电产生的电子和活性粒子的碰撞激发轰击效应，将复合氧化物离解成容易分离的相对简单的氧化物，为后续选矿提供了极大地便利，快速而高效，同时省去了昂贵的真空设备，集降碱、分离铁、钛组分于一体，是解决赤泥难题的一个好的途径。
附图说明
13.图1 为本发明实施例一的一种赤泥综合处理装置示意图。
14.图2为本发明实施例二的另一种赤泥综合处理装置示意图。
15.图3 为本发明实施例一中的一种大气等离子体发生装置示意图。
16.图4为图3的左视图。
17.图5为本发明实施例二的另一种大气等离子体发生装置示意图。
18.图6为图4的俯视（剖面）图。
19.图7是实施例一赤泥的原始赤泥xrd图。
20.图8是实施例一赤泥经过大气等离子体放电处理后xrd图。
21.图9是实施例二赤泥的原始赤泥xrd图。
22.图10是实施例二赤泥经过大气等离子体放电处理后xrd图。
23.图中：1、控制装置，2、赤泥预处理装置，3、烘干赤泥仓，4、上料装置，5、大气微等离子体放电装置，6、赤泥处理腔，7、出料装置，8、研磨筛分装置，9、处理后赤泥仓，10、气体回收装置，11、余热回收装置，12、赤泥挡板，13、壳体，14、赤泥入口，15、赤泥高度控制板，16、放电电源，17、多相位电极，18、大气等离子体均匀分布板，19、气体出口，20、带式赤泥反应床，21、赤泥出料挡板，22、赤泥出口，23、赤泥储槽，24、接地电极，25、搅拌器。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
25.图1、图2所示，本发明提供的赤泥综合利用的方法，包括以下步骤：1、将赤泥在赤泥预处理装置2中进行预处理，蒸发去除水分，使其赤泥颗粒达到70~200目，水分≤5%；2、将所述赤泥送入赤泥处理腔6中；3、启动大气微等离子体放电装置5，将电磁能通过多相位电极输入赤泥处理腔中，经耦合使赤泥处理腔内空气发生电离产生电子和带电粒子，等离子体中高速电子、低速电子和高能粒子与所述赤泥颗粒发生持续碰撞，使赤泥颗粒变成亚稳态或带电状态，并同时产生大量电子，电子、亚稳态赤泥颗粒及带电赤泥颗粒，当电子浓度达到10
14
~10
16
cm
‑3时，这些电子和带电粒子之间的碰撞产生的激发、电离、复合及三体复合反应，并使赤泥温度快速提高到600～1300℃；赤泥颗粒中复合氧化物快速离解，使赤泥中复杂氧化物快速离解成为相对简单的氧化物，其中的c、o、h裂解成为co、co2、h2和游离h2o；na也从赤泥中裂解并与空气反应成为na2o, 赤铁矿中失掉部分o变成了磁铁矿；3
‑
1、如图1所示，赤泥处理腔内设履带式赤泥处理床，赤泥在反应时随履带移动，反应结束后随履带进入出料装置；3
‑
2、如图2所示，赤泥处理腔中设搅拌器，在等离子体反应发生的同时对赤泥进行搅拌，保证反应的快速性、均匀性以及方便赤泥出料；4、反应结束后赤泥中复杂氧化物裂解成了相对简单的氧化物fe3o4、al2o3·
sio2、tio2、cao
·
al2o3、na2o以及气体co2、co、h2和游离h2o；5、 na2o、co2、co、h2和游离h2o混合气经气体回收装置10处理, na2o、co2和游离h2o气体可溶于水中回收，co和h2回收成为燃气或为赤泥预处理提供燃料；6、处理后赤泥出料，出料时赤泥温度600 ~ 1300℃；出料装置7中所设余热回收装置11回收赤泥余热并将其送回赤泥预处理装置2做辅助热源；7、当赤泥温度降到100~200℃时，赤泥进入研磨筛分装置8，将赤泥筛分研磨成 0.074~4mm颗粒并送入处理后赤泥仓9；8、处理后赤泥从处理后赤泥仓9进入选矿装置，先后通过重选、梯度磁选、浮选，酸洗、电选等方法分别将赤泥中铁、钛选出成为高品位铁矿粉和高品位钛矿粉，剩下部分作为耐火材料原料使用。
26.9、整个流程由控制装置1利用plc或ai人工智能进行控制，保证各个工序连续有序并保证配合适当。
27.在常温常压下，调整放电电源电压、频率和功率及相位差，会使赤泥处理腔中产生均匀等离子体，这种等离子体电子密度达10
14
~10
16
cm
‑3, 这些大量运动的电子和高能粒子相互碰撞，激发，产生更多的高能电子、激发态粒子等种类繁多的亚稳态活性粒子，如：o2ꢀ→
o
2＋
+ e
－
n2ꢀ→
n
2＋
+ e
－
n2ꢀ→
n + n
＋
+ e
－
o2ꢀ→
o + o
＋ + e
－
n + e －*
ꢀ→
n
*
+ e
－
o + e
－
ꢀ→ꢀ
o
－
o
+
+ n
*
ꢀ→ꢀ
o + n
+
大气等离子体放电中产生的高速电子或高能粒子与赤泥颗粒碰撞，赤泥颗粒内电子被激发出变成带电赤泥颗粒或者赤泥颗粒吸收电子部分能量变成亚稳态粒子或者吸收电子变成带负电赤泥颗粒，这些电子、离子、粒子及赤泥颗粒相互间持续碰撞轰击，进一步发生电离、激发及三体碰撞等反应，赤泥中复合氧化物的fe
‑
o键、ti
‑
o键、na
‑
o键、o
‑
h键、c
‑
h键及一些络合键在高能电子和高能粒子作用下离解，变成相对简单的氧化物fe3o4、al2o3·
sio2、tio2、cao
·
al2o3、na2o以及气体co2、co、h2和游离h2o。由于受大量电子、离子及高能粒子的轰击，赤泥温度提高到了600 ~ 1300℃；反应过程中产生的气体要进行回收并进行处理；反束后，待赤泥冷却到100~200℃时，对处理后赤泥进行研磨筛分后送到选矿装置进行选矿处理。
28.由于利用了大气等离子体放电反应，复杂氧化物会在短时间（5~600min）快速离解变成相对简单的氧化物并发生部分集聚，为生产高品位精矿和后续选矿提供了极大便利；由于大气等离子体反应是激发反应，因此只需要提供很少的能量就能保证反应持续进行，消耗能量少；可实现低成本一次性解决赤泥难题；图1所示，一种赤泥综合利用装置，包括：控制装置1、赤泥预处理装置2、烘干赤泥仓3、上料装置4、大气微等离子体放电装置5、赤泥处理腔6、出料装置7、研磨筛分装置8、气体回收装置9、处理后赤泥仓10、余热回收装置11。控制装置1分别控制赤泥预处理装置2、烘干赤泥仓3、上料装置4、大气微等离子体放电装置5、赤泥处理腔6、出料装置7、研磨筛分装置8、处理后赤泥仓9、气体回收装置10、余热回收装置11。
29.赤泥预处理装置2连接烘干赤泥仓3，烘干赤泥仓3连接上料装置4，上料装置4连接大气微等离子体放电装置5，上料装置4连接赤泥处理腔6、大气微等离子体放电装置5连接赤泥处理腔6、赤泥处理腔6连接出料装置7和气体回收装置10、出料装置连接研磨筛分装置8、出料装置7连接余热回收装置11、余热回收装置11连接赤泥预处理装置2、出料装置4连接研磨筛分装置8、研磨筛分装置8连接处理后赤泥仓9、冷却后赤泥进入处理后赤泥仓9，然后转送到选矿装置。
30.图2所示，另一种赤泥综合利用装置，包括：控制装置1、赤泥预处理装置2、烘干赤泥仓3、上料装置4、大气微等离子体放电装置5、赤泥处理腔6、出料装置7、研磨筛分装置8、处理后赤泥仓9、气体回收装置10、余热回收装置11。
31.控制装置1分别控制赤泥预处理装置2、烘干赤泥仓3、上料装置4、大气微等离子体放电装置5、赤泥处理腔6、出料装置7、研磨筛分装置8、气体回收装置9、处理后赤泥仓10、余热回收装置11。
32.赤泥预处理装置2连接烘干赤泥仓3，烘干赤泥仓3连接上料装置4，上料装置4连接赤泥处理腔6、大气微等离子体放电装置5连接赤泥处理腔6、赤泥处理腔6连接出料装置7和气体回收装置10、出料装置7连接研磨筛分装置8和余热回收装置11、余热回收装置11连接赤泥预处理装置2、研磨筛分装置8连接处理后赤泥仓9、冷却后赤泥进入处理后赤泥仓9，然后转送到选矿装置。
33.图3，图4所示，实施例一的一种大气等离子体赤泥处理装置，包括赤泥挡板12、壳体13、赤泥入口14、赤泥高度控制板15、放电电源16、多相位电极17、大气等离子体均匀分布板18、气体出口19、带式赤泥反应床20、赤泥出料挡板21、赤泥出口22、赤泥储槽23，接地电极24。
34.图5、图6所示，实施例二的另一种大气等离子体发生装置，包括：壳体13、赤泥入口14、放电电源16、多相位电极17、大气等离子体均匀分布板18、气体出口19、赤泥出口22、接地电极24、搅拌器25。
35.所述赤泥预处理装置2选用盐城百利豪环保机械制造有限公司的blh
‑
rfm
‑
04型循环烘干机或河南泰航机械设备有限公司的hzg型滚筒式烘干机或银海机械的yh三筒烘干机；所述烘干赤泥仓3用来仓储烘干后赤泥粉料；所述上料装置4采用超浓相上料或者真空上料，所述超浓相上料料装置采用pechiney超浓相输送装置。输送能力为10
‑
300t/h ；赤泥流速＜ 0.28m/s ；压力范围：2000
‑
8000pa。所述真空上料器选用新乡市雷诺机械有限公司的 zks系列电动型真空上料机;真空度控制在5~90kpa, 每小时运送量1~300吨，功率0.25~200kw；如图3，图4所示，实施例一的一种大气等离子体放电赤泥处理装置，包括：包括赤泥挡板12、壳体13、赤泥入口14、赤泥高度控制板15、放电电源16、多相位电极17、大气等离子体均匀分布板18、气体出口19、带式赤泥反应床20、赤泥出料挡板21、赤泥出口22、赤泥储槽23，接地电极24。
36.所述壳体13为大气微等离子体放电装置5提供保护，由不锈钢或者铝合金或者碳素钢制成；赤泥入口14承接上料装置4送来的赤泥并将其送入赤泥处理腔6中的带式赤泥处理床20上；所述赤泥进料挡板12保证赤泥沿履带运动方向运动，由耐火材料板制成；赤泥高度控制板15控制履带上赤泥高度和宽度，由耐火材料板制成；所述赤泥处理腔6保证在腔体中形成均匀大气等离子体，内设多相位电极17并均匀分布在腔体上，电极相位数在2~300之间；腔体尺寸（600~30000）mm
×
（600~20000）mm
×
（600~400000）mm，腔体壁材质采用不锈钢或碳素钢或合金钢，腔内壁设等离子体均匀分布板18，保证在多相位电极作用下产生均匀等离子体，所述放电电源16提供高频高压电流，功率为150w~200000w, 频率10hz~6ghz, 电压1.0 kv ~70kv；赤泥随履带式赤泥处理床20运动时在赤泥处理腔6中发生等离子体反应；反应结束后赤泥通过赤泥出口22进入赤泥贮槽23，在出料端设出料挡板21保证其出料方向；处理赤泥过程中产生的气体通过气体出口19进入气体回收装置10进行处理回收；赤泥贮槽23连接余热回收装置11回收赤泥余热并送回到赤泥与处理装置2作辅助热源；履带式赤泥处理床的宽度（500~2000）mm，长度（2000~380000）mm；履带由不锈钢上衬高铝耐火材料制成；履带移动速度0.1~10m/min; 赤泥处理时间为5~600min; 出料时赤泥温度600~1300℃；如图5，图6所示，实施例二的另一种大气等离子体放电赤泥处理装置，包括：壳体13、赤泥入口14、放电电源16、多相位电极17、大气等离子体均匀分布板18、气体出口19、赤泥出口22、接地电极24、搅拌器25。
37.所述壳体13为大气微等离子体放电装置5提供保护，由不锈钢或者铝合金或者碳素钢制成；赤泥入口14承接上料装置4送来的烘干后赤泥并将其送入赤泥处理腔6中，所述
赤泥处理腔6保证形成均匀大气等离子体，内设多相位电极17并均匀分布在赤泥处理腔周围，多相位电极17相位数设在2~300之间；腔体尺寸（200~10000）mm
×
（200~10000）mm
×
（200~10000）mm；赤泥处理腔6腔体内壁材质采用不锈钢或碳素钢或合金钢，腔内紧靠多相位电极17设等离子体均匀分布板18用以保证在多相位作用下电极产生均匀等离子体；所述放电电源16提供高频高压电流，功率为150w~100000w, 频率10hz~6ghz, 电压1.0 kv ~70kv；赤泥在赤泥处理腔6中进行均匀大气等离子体反应，反应过程中搅拌器25连续旋转搅拌，保证等离子体反应快速均匀；反应结束后赤泥经赤泥出口22进入出料装置6；赤泥处理过程中产生的气体通过气体出口19进入气体回收装置10进行回收处理；搅拌器旋转速度1~1000 r/min，赤泥处理时间为5~600min; 出料时赤泥温度600~1300℃；所述上料装置6选斗式输送机或螺旋输送机输出赤泥，输送机设保护罩，并设有余热回收装置收集高温烟气并送回到赤泥预处理装置2作赤泥预处理辅助热源；斗式输送机采用如中矿重装的ds系列斗式输送机，输送速度0.15~0.30m/s, 输送量30~500t/h, 功率1.5~300kw；或者选用螺旋输送机，采用如中矿重装的gx系列输送机,转速45~60r/min, 处理量9~130 t/h , 功率1.1~55kw；所述气体回收装置10为利用文氏管回收赤泥处理过程中产生的na2o、co2、co、h2和游离h2o混合气,经气水分离，其中na2o、co2形成溶液；余下co和h2回收成为燃气；所述研磨筛分装置8采用新乡市雷诺机械有限公司的雷诺520直线振动筛或ln系列圆形振动筛、lny600
‑
2600系列摇摆筛；或石城高旋轴瓦有限责任公司生产的plpz系列复合式破碎机；所述处理后赤泥进入处理后赤泥仓9然后转送到选矿装置，通过重选、磁选将其中铁选出为高品位铁矿粉；再经过浮选，酸洗、电选等方法将赤泥中tio2选出成为高品位钛矿粉，剩下的al2o3·
sio2·
cao作为耐火材料原料或水泥原料使用。重选先利用溜槽选然后跳汰选或摇床选，溜槽选赣冶矿机的5ll玻璃钢旋转螺旋溜槽;跳汰选赣冶矿机的jt系列锯齿波跳汰机，冲程8.5～30mm，冲次80～180r/min,功率1.5～7.5kw;摇床选采用赣冶矿机生产的ly、6s系列摇床，横向坡度：0～10
°
，冲程：6～30mm，冲次：250～450r/min；磁选采用赣冶矿机的 ctg
‑
7522干式磁选机，；浮选采用江西赣冶的xfd、xjk5axiaoshi型浮选机；电选采用石城县永瑞矿山机械制造厂生产的sjd
‑
ii型高压电选机；所述控制装置采用plc或专家控制系统，plc控制采用欧姆龙nx7控制器系列或nx1控制器系列或nx1p控制器系列或nj控制器系列或工业pc平台ny系列或nx系列 i/o单元；专家控制系统是利用专家控制系统，如艾默生ovation专家控制系统。
38.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：实施例一通过控制装置1利用plc控制按顺序启动赤泥预处理装置2、赤泥预处理装置2、烘干赤泥仓3、上料装置4、大气微等离子体放电装置5、赤泥处理腔6、气体回收装置10、出料装置7、余热回收装置11、研磨筛分装置8、处理后赤泥仓9；控制装置1要控制整个综合利用赤泥装置的前后协调以及生产的顺畅运行。
39.通过控制装置1启动赤泥预处理装置2后，并控制赤泥预处理装置2滚筒转动，点燃燃气，然后将某铝厂的国产铝土矿赤泥连续送入赤泥预处理装置2中，赤泥在预处理装置2滚筒中从入口到出口滚动过程中被加热蒸发掉其中水分，台时产量20t/h，出料时赤泥水分
小于5%，细度70~200目；将烘干后赤泥送入烘干赤泥仓3后，上料装置4将烘干赤泥仓3中的赤泥经赤泥入口14送入赤泥处理腔6内的履带式赤泥处理床20上，赤泥挡板12、赤泥高度控制板15保证赤泥沿履带运动方向均匀分布,履带上赤泥床层高度210mm,宽度控制在4000mm, 履带长度24米，赤泥床层移动速度0.4m/min，履带由不锈钢上衬高铝耐火材料制成；；启动大气等离子放电装置5，多相位电极17与接地电极24之间通过大气等离子体均匀分布板18在赤泥处理腔6中形成等离子体放电区域。大气等离子放电装置5中放电电源16最大功率控制在100kw, 频率控制在27.12khz, 多相位电极17设置100个；大气微等离子体放电装置5随赤泥量增加功率按比例增加，待赤泥处理床达到满负荷时，功率加到100kw，随后根据赤泥温度控制调整放电电源功率；赤泥处理过程中在履带长度上每隔3米进行温度控制（共计8个），控制装置1控制温度分别为30℃，45℃，80℃，200℃，400℃，600℃，900℃，900℃；赤泥出料温度为900℃；赤泥处理腔6中反应产生的气体进入气体回收装置10进行回收；处理赤泥过程中产生的气体通过气体出口19进入气体回收装置10进行处理回收；处理完成后赤泥通过从带式赤泥处理床20出料端的赤泥出口22进入赤泥贮槽23，出料挡板21保证出料方向；赤泥贮槽23连接余热回收装置11回收赤泥余热并将余热送回到赤泥预处理装置2作辅助热源；冷却后赤泥经出料装置6送入研磨筛分装置7磨成细粉后送入处理后赤泥仓8，然后转运送到选矿装置进行选分。
40.表1是赤泥经大气等离子体放电处理前后化学成分对比，说明赤泥经大气等离子体放电处理后硅、铝、钛、铁、钙成分含量变化量较小，钾钠含量等离子处理前后分别减少61.60%，65.62%。
41.表1等离子体前后赤泥处理化学成分对比图7所示的原始赤泥xrd结果分析显示实施例一原始赤泥物相组成有钙钛矿、方解石、赤铁矿、草酸铵石、水化钙铁榴石、α型硅灰石、戈硅钠铝石、铝镁蛇纹石、酸性酒石酸盐；其中：钙钛矿（pdf#72
‑
1192）有3个峰，分别是32.87
°
，33.269
°
，86.149
°
；方解石(pdf#47
‑
1743)有6个峰，分别是23.053
°
，29.4
°
，39.408
°
，35.968
°
，47.505
°
，57.397
°
；赤铁矿(pdf#33
‑
0664)有4个峰，分别是33.111
°
，24.148
°
，62.405
°
，84.885
°
；草酸铵石(pdf#72
‑
0469)13.957
°
，27.223
°
，29.091
°
，32.281
°
，44.87
°
，55.649
°
；水化钙铁榴石(pdf#87
‑
1971)有5个峰，分别是17.57
°
，32.4
°
，39.965
°
，55.675
°
，
63.946
ꢀ°
；α型硅灰石(pdf#76
‑
0534)有10个峰19.121
°
，32.782
°
，34.245
°
，34.834
°
，35.352
°
，36.847
°
，37.39
°
，54.29
°
，62.331
°
，71.832
°
；戈硅钠铝石(pdf#75
‑
1464)有14个峰，分别是20.137
°
，27.394
°
，28.715
°
，29.38
°
，39.665
°
，39.82
°
，39.962
°
，52.89
°
，53.418
°
，55.325
°
，55.757
°
，57.312
°
，59.262
°
，62.232
ꢀ°
；镁铝蛇纹石(pdf#82
‑
1867)有3个峰，分别是12.681
°
，32.106
°
，55.899
°
；酸性酒石酸盐(pdf#87
‑
0649)有6个峰，分别是20.245
°
，24.311
°
，27.604
°
，32.576
°
，36.714
°
，45.07
°
；图8所示的xrd分析显示，实施例一赤泥在处理后其物相组成为钙钛矿（两种晶型）、磁铁矿、磁性赤铁矿、富钛磁性赤铁矿、钙铝黄长石；其中：钙钛矿有两种晶型：（pdf#42
‑
0423）有7个峰，分别是32.939
°
，33.149
°
，33.309
°
，35.019
°
，52.029
°
59.318
°
，70.268
°
；（pdf#78
‑
1013）有6个峰。分别是35.014
°
，37.03
°
，44.43
°
，47.53
°
，52.237
°
，59.078
ꢀ°
；磁铁矿(pdf#89
‑
0691)有6个峰，分别是35.529
°
，43.158
°
，47.243
°
，57.041
°
，62.627
°
，62.68
°
；γ
‑
fe2o3(pdf#39
‑
1346)有5个峰，分别是35.65
°
，43.304
°
，44.723
°
，50.027
°
，65.092
°
;富钛磁性赤铁矿(pdf#84
‑
1346)有5个峰，分别是 26.048
°
，32.068
°
，44.662
°
，68.252
°
，82.4
°
；钙铝黄长石(pdf#74
‑
1607）有21个峰，分别是21.082
°
，24.088
°
，25.995
°
，29.232
°
，31.513
°
，37.424
°
，37.61
°
，39.459
°
，41.238
°
，47.34
°
，48.886
°
，50.397
°
，53.323
°
，56.421
°
，57.113
°
，61.135
°
，65.005
°
，71.807
°
，84.513
°
，84.746
°
，86.598
°
；以上分析说明，实施例一赤泥在大气等离子体放电处理前其物相组成复杂，有机盐（酸性酒石酸盐、草酸铵石）、钠盐（α型硅灰石、戈硅钠铝石）、方解石的存在使赤泥ph值居高不下，导致其中含量很高的赤铁矿、钛矿无法利用，还对环境有害。经大气等离子体放电处理后实施例一赤泥物相变成简单的钙钛矿、磁铁矿、磁性赤铁矿（γ
‑
fe2o3）、富钛磁性赤铁矿、钙铝黄长石。经大气等离子体放电处理后，钾、钠、有机物、c、o、h因离解反应而几乎挥发殆尽，钾钠的去除率分别达到了61.6%wt，65.62%wt，方解石消失不见。而物相组成除过钙铝黄长石只剩下钙钛矿、磁铁矿、磁性赤铁矿、富钛磁性赤铁矿。钙钛矿在大气等离子体放电处理前只有三个弱峰，赤铁矿仅仅有4个峰，经大气等离子体放电处理后，两种晶型的钙钛矿晶型变成两种，分别有7个强峰和6个强峰。铁则变成磁铁矿有6个强峰，磁性赤铁矿γ
‑
fe2o3有5个峰，富钛磁性赤铁矿5个峰，而其他成分则以钙铝黄长石相稳定存在。因此通过选矿很容易将铁和钛分离出来成为高等级铁矿粉和高等级钙钛矿粉；磁铁矿及磁性赤铁矿利用重选和磁选选出，钙钛矿利用浮选、电选选出。也就是说利用大气等离子放电处理后，在解决赤泥降碱难题的同时，赤泥中复杂的物相变成更容易通过选矿选出的简单的磁铁矿、
钙钛矿及稳定的钙铝黄长石，做到彻底的变废为宝。
42.实施例二通过控制装置1利用ai控制按顺序启动赤泥预处理装置2、烘干赤泥仓3、上料装置4、大气微等离子体放电装置5、赤泥处理腔6、气体回收装置10、出料装置7、余热回收装置11、研磨筛分装置8、处理后赤泥仓9；控制装置1要控制整个综合利用赤泥装置的前后协调以及生产的顺畅运行。
43.通过控制装置1启动赤泥预处理装置2后，控制赤泥预处理装置2滚筒转动速度，点燃燃气，然后将某铝厂的进口铝土矿赤泥连续送入赤泥预处理装置2中，赤泥在预处理装置2滚筒中从入口到出口滚动过程中被加热蒸发掉其中水分，台时产量5t/h，出料时赤泥水分小于5%，细度70~200目；将烘干后赤泥送入烘干赤泥仓3后，上料装置4将烘干赤泥仓3中的赤泥经赤泥入口14送入赤泥处理腔6内，待到赤泥加入量达到赤泥处理腔的10%vol时启动搅拌器25并同时启动启动大气等离子放电装置5，多相位电极17与接地电极24之间通过大气等离子体均匀分布板18在赤泥处理腔6中形成等离子体放电区域。大气等离子放电装置5中放电电源16最大功率控制在60kw, 频率控制在2.45ghz, 设置60个多相位电极17，搅拌器25转动速度为3r/min；大气微等离子体放电装置5功率随赤泥量增加功率按比例增加，待赤泥处理腔6内赤泥达到70%vol时（5t，赤泥内腔尺寸φ2500mm
×
1500mm），功率加到60kw，随后根据赤泥温度控制调整放电电源16功率；处理时间为45min；赤泥出料温度为1000℃；赤泥处理腔6中反应产生的气体进入气体回收装置10进行回收；处理赤泥过程中产生的气体通过气体出口19进入气体回收装置10进行处理回收；处理完成后打开赤泥处理腔出料端的赤泥出口22将赤泥送入出料装置7，出料装置7连接余热回收装置11回收赤泥余热并将余热送回到赤泥预处理装置2作辅助热源；处理后赤泥冷却到100~200℃后，经出料装置7送入研磨筛分装置8磨成细粉送入处理后赤泥仓9，然后转运送到选矿装置进行选分。
44.表2是赤泥经等离子体处理化学成分对比，说明赤泥经等离子体处理后硅、铝、钛、铁、钙成分含量变化量比较小，钾钠含量等离子处理前后分别减少76.50%，71.22%。
45.表2等离子体处理前后赤泥主要化学成分对比图9所示的xrd分析显示，实施例二原始赤泥中物相组成有锐钛矿、铝酸钙钠、甲酸硅铝钠、白硅钙石、绿锥石、甲酸硅铝钠、钛酸钠、镁钛矿、铝酸钙钠、赤铁矿α
‑
fe2o3；其中：锐钛矿(pdf#27
‑
1274，pdf#27
‑
1274)有6个峰，分别是25.361
°
，53.97
ꢀ°
，55.166
°
，62.199
°
，62.768
°
，82.739
°
；
铝酸钙钠（pdf#26
‑
0959）有5个峰，分别是34.556
°
，41.166
°
，47.285
°
，69.443
°
，69.798
°
；白硅钙石（pdf#36
‑
0399有9个峰，分别是21.578
°
，29.614
°
，33.629
°
，36.21
°
，43.884
°
，53.29
°
，53.694
°
，54.311
°
，54.416
°
；绿锥石（pdf#14
‑
0470）有5个峰，分别是25.235
°
，32.977
°
，36.92
°
，41.643
°
，64.326
ꢀ°
；甲酸硅铝钠（pdf#42
‑
0218）有2个峰，分别是13.828
°
，42.68
°
；钛酸钠（pdf#37
‑
0273）na4ti5o
12
有6个峰，分别是13.968
°
，16.11
°
，33.502
°
，35.429
°
，36.964
°
，40.412
°
；镁钛矿（pdf#06
‑
0494）有6个峰，分别是21.318
°
，53.694
°
，62.162
°
，71.643
°
，78.452
°
，84.528
°
；赤铁矿α
‑
fe2o3（pdf#33
‑
0664）有7个峰，分别是24.238
°
，49.579
°
，57.689
°
，62.549
°
，64.089
°
，85.013
°
，88.639
°
;图10所示的xrd分析显示，实施例二赤泥在处理后其物相组成有金红石、磁铁矿、斜顽辉石、硅酸铝钙和沸石；金红石（pdf#34
‑
0180，pdf#21
‑
1276）有5个峰，分别是27.426
°
，27.437
°
，56.54
°
，65.378
°
，79.799
°
；磁铁矿(pdf#03
‑
0863，pdf#34
‑
0180)有7个峰，分别是30.167
°
，35.382
°
，37.012
°
，43.012
°
，53.351
°
，56.781
°
；56.902
°
；斜顽辉石（pdf#35
‑
0610）有15个峰，分别是20.612
°
，29.939
°
，31.033
°
，36.509
°
，36.855
°
，42.623
°
，43.192
°
，44.404
°
，44.788
°
，47.145
°
，58.693
°
，59.084
°
，64.374
°
，64.613
°
，73.349
°
;硅铝酸钙（pdf#31
‑
0249）有4个峰，分别是 30.298
°
，30.683
°
，35.299
°
，42.828
°
；沸石(pdf#77
‑
1551)有12个峰，分别是 20.771
°
，23.255
°
，29.541
°
，34.789
°
，35.396
°
，36.389
°
，38.494
°
，52.994
°
，58.624
°
，62.369
°
，64.451
°
，78.241
°
；以上分析表明，实施例二赤泥由于铁、钛含量高，在大气等离子体放电处理前其成分中钛以锐钛矿、镁钛矿形式存在，钠以铝酸钙钠、甲酸硅铝钠、钛酸钠形式存在，铁以赤铁矿α
‑
fe2o3、绿锥石存在，其他铝、硅、钙、镁以白硅钙石、沸石存在。铝酸钙钠、甲酸硅铝钠、钛酸钠使得其碱性很高并具有强烈腐蚀性；经大气等离子体放电处理后实施例二赤泥xrd分析结果发现，钛从处理前的锐钛矿、钛酸钠变成金红石矿、铁从赤铁矿α
‑
fe2o3、绿锥石变成磁铁矿，铝和硅则变成了斜顽辉石、硅铝酸钙和沸石。也就是经大气等离子体放电处理后，钠、oh
—
、草酸根经裂解后变成co2、na2o(气态)、co、h2和游离h2o在高温下挥发掉，fe
‑
o键中部分o在高能电子和高能粒子作用下与铁分离，使赤铁矿变为磁铁矿；钛则从锐钛矿变为更为稳定的金红石；硅、铝、钙经大气等离子体放电处理后，重新组合生成硅酸铝钙、沸石以及斜顽辉石。磁铁矿利用重选和磁选极易选出，金红石矿利用浮选、电选很容易选出，剩下的硅酸铝钙、沸石和斜顽辉石则可以制造水泥和耐火材料。也就是说利用大气等离子放电处理后，不管赤泥成分如何，都能解决赤泥的降碱难题，同时将赤泥中复杂的物相变成更容易通过选矿选出的简单的磁铁矿、金红石矿以及稳定的水泥和耐火材料原料。从而实现一次性低成本实现赤泥的综合利用。
46.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一些实施例
”ꢀ
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是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。
47.尽管上面已经示出和述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。