[发明专利]一种含铁赤泥煤基直接还原工艺及系统

说明书

本发明公开了一种含铁赤泥煤基直接还原工艺及系统，将赤泥、高挥发分煤进行干燥磨细，赤泥、高挥发分煤、粘结剂、金属聚集剂按质量比为1：0.25~0.35：0.01~0.03：0.01~0.03进行配料、混匀后，加水造球，得到粒径20~25mm的含碳球团；含碳球团干燥后输送至转底炉直接还原焙烧，通过高挥发分煤充分热解产生的H₂和以H₂O做气化剂的碳气化反应产生H₂对赤泥进行还原，控制炉膛温度为1250~1280℃、焙烧时间为30~35min，可使赤泥得到充分还原。本发明采用氢冶金工艺对赤泥实现高效还原，具有炉膛传热效率高、铁氧化物还原速度快、单炉产能高、产品质量高、本质减排的优点。

技术领域

本发明属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种含铁赤泥煤基直接还原工艺及系统。

背景技术

赤泥是以铝土矿为原料，在制取氧化铝或氢氧化铝后所产生的强碱性固体废物。中国赤泥利用率仅为4%，大多以堆场堆放或筑坝湿法堆存的方式保存，不仅占用大量土地，造成严重环境污染，而且赤泥中含有的大量有价元素没有得到回收利用。合理处理和高效利用赤泥，不仅符合环保要求，而且有助于人类社会的可持续发展。

赤泥中富含铁、铝、钛等有价金属，铁以 Fe₂O₃形式存在，颗粒很细，含水量较高。据测算，工业中每生产1t氧化铝，可附带产出1～2t赤泥。以拜耳法赤泥为例，其产生赤泥的化学组成为TFe：25～35%、Fe₂O₃：40～50%、SiO₂：15～20%、Al₂O₃：21～25%、CaO：2～10%、TiO₂：2～5%。因此，赤泥具有很大的经济利用价值。

为实现赤泥的高效利用以及有价元素的提取，国内外进行了大量的研究工作，目前从赤泥中提取有价金属的主要方法有：（1）利用湿法工艺从赤泥中提取铝、铁、稀土、钪等有价元素。将赤泥与适量的浓硫酸混合、熟化后，与还原剂在一定温度下进行快速还原焙烧，焙烧产生的含SO₂烟气通过制酸工艺实现硫酸再生循环利用；焙烧的还原焙砂采用水浸法进行冶金富集、分离和提纯，可得到氧化钪产品和稀土富集物料；对水浸渣进行磁选，可得到铁精矿和磁选尾矿，磁选尾矿再经碱浸可制备氧化铝。（2）利用火法工艺从赤泥中选取铁。将赤泥、还原剂、添加剂均匀混合后制成10-30mm赤泥团块，配料组成中添加剂质量百分比为3-10%，通过合理配入赤泥与还原剂，使赤泥团块中碳与铁氧化物摩尔比为C/O=1.2-1.5；所述还原剂为煤粉、焦粉、焦化除尘灰中的一种；所述添加剂为铁酸钙粉；其工艺过程为：将赤泥团块提前加入到渣罐的空罐中，然后在出渣时将高温熔渣注入，反应10-30min后，采用熔渣处理工艺进行后处理，最后对冷却渣进行磁选处理，实现渣铁分离，可得到品位较高的铁粉。（3）对赤泥综合回收有用金属的方法。将赤泥与增碱剂和还原剂经配料、还原焙烧后浸出铝，渣相经磁选分离后回收铁，再采用酸溶液浸出钪，钪浸出液通过由苦杏仁酸和硼酸组成的复合沉钪剂进行沉淀钪，可得到含钪产品。（4）对赤泥采用磁化焙烧-磁选进行利用。将赤泥烘干、破碎、磨细至粒度0.25mm以下，赤泥与一定量的碱木质素还原剂均匀混合，将赤泥与碱木质素还原剂的混合物料加入到微波反应装置中，进行微波磁化焙烧，可得到焙砂。将得到的焙砂自然冷却后进行磨细，得到的磨矿浆液加入到磁选机进行磁选，可得到铁精矿。