[发明专利]一种流化床还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以循环流化床为主体设备，采用赤泥为主要原料，通过控制合适的还原温度和还原气氛，对还原产物进行磁选分离，进而制备铁精粉的技术方法。该工艺流程属于化工、冶金的材料制备领域。

背景技术

赤泥是一种不溶性残渣，从产生工艺上可分为烧结法、拜尔法和联合法，通常赤泥主要成分为Fe₂O₃，SiO₂，A1₂O₃和CaO等．烧结法和联合法排放赤泥的主要成分大致相同，其中含有大量的2CaO·SiO₂等活性矿物组分，可以直接应用于建筑材料生产；拜尔法产生的赤泥是采用强碱NaOH对一水软铝石型和三水铝石型铝土矿进行浸出后的残渣，此类赤泥不存在2CaO·SiO₂等活性成分，且含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业。

拜耳法赤泥中的铁含量可达32%~50%，从赤泥中回收铁是综合利用赤泥资源的首选考虑。从公开专利和发表论文来看，赤泥磁化焙烧采用两条路线。一条工艺路线是低温条件（约350℃~400℃）下，赤泥配入煤、炭、锯木屑、干蔗渣作固相还原介质，还原后的赤泥经磁选可回收铁。文献1（毕节学院学报，2009，27（4）：88）。另外一条工艺路线是中高温条件下（约950℃~1000℃），拜耳法赤泥配煤进行直接还原焙烧，焙烧产物在隔绝氧气的条件下冷却至室温，焙烧矿细磨后于磁选机中磁选，得到海绵铁。见文献2报道（金属矿山，2005，353（11）：20）。通过分析上述两种赤泥磁化焙烧+磁选工艺，发现还存在一定的局限性。赤泥在低温焙烧过程中反应动力学较差，所需反应时间较长，能源消耗大。第二种还原磁化焙烧，温度控制在950℃~1000℃时，生成金属铁的同时，非磁性物质也达到或接近熔点，形成的液态非磁性物质渣相会堵塞和粘结反应器，因此还原反应过程难以连续化进行。此外关于流化床发明专利（9211333.2）、（200710121616.4）和（201020570114.7）等主要采用流化床实现不同粒级铁精粉的还原，同样此类工艺也回收了焙烧尾气的显热，但发明专利（9211333.2）和（201020570114.7）没有对焙烧尾气中的潜热进行回收。发明专利（200410041935）公开一种循环流化床矿物还原焙烧装置及还原焙烧方法，矿石粉与煤粉从循环流化床下部加入，经预热的空气从底部进入流化床，焙烧后的高温尾气通过换热器与空气换热后，经布袋除尘后放空，同样也没有对焙烧尾气潜热回收，此外该工艺针对铁矿石进行磁化焙烧。

本发明是采用流化床工艺对赤泥进行磁化焙烧制备铁精粉，由于赤泥的磁化焙烧过程是耗能过程，整体工艺过程能量利用效率的高低将决定此工艺过程的经济性，现有工艺只利用了焙烧后尾气的显热部分，并没有充分利用尾气中的潜热（如尾气中的CO、H₂等），此外回收显热的工艺也未能做到充分回收的效果。

发明内容

本发明的目的在于一种循环流化床还原磁化焙烧处理赤泥制备铁精粉的方法，此方法在于通过控制循环流化床内的温度和还原煤气的成分，将赤泥中的非磁性物质Fe₂O₃尽可能转变为磁性物质Fe₄O₃，然后对还原后的产物再进行磁选分离，通过磁选分离可以分离出磁性物质即铁精粉的工艺流程。此方法能够满足磁化处理赤泥的的要求，采用循环流化床法处理赤泥能实现赤泥中铁元素的有效回收。

本发明通过以下技术方案实现：一种流化床还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：                   

步骤1：赤泥原料进入烘干滚筒把水分烘干至3%以下，出烘干滚筒的赤泥，再依次进一级旋风预热器和二级旋风预热器进行预热，预热温度为750℃~900℃；

步骤2：经过二级旋风预热器预热后的赤泥进入循环流化床，赤泥粉在循环流化床反应管和循环流化床反应管副管与温度在600℃~700℃，成分要求N₂在40%~60%，H₂%/（H₂%+H₂O%）在6%~12%，CO%/（CO%+CO₂%）在16%~22%的混合煤气循环反应，时间为25min~50min，得到磁化的赤泥粉，赤泥中95%以上的Fe₂O₃被还原气体还原至Fe₃O₄；