[发明专利]一种硫酸渣与粉煤灰真空共还原协同利用的方法

说明书

本发明公开了一种硫酸渣与粉煤灰真空共还原协同利用的方法，包括以下步骤：（1）压块：（2）干燥；（3）还原：（4）筛分、磁选等步骤，最后得到铁硅合金颗粒、铁硅合金粉和含氧化铝的尾渣；本发明以推进生态文明建设为出发点，以化工固废硫酸渣、燃煤电厂固废粉煤灰、农作物穗杆为原料，以废治废，实现了硫酸渣、粉煤灰、植物穗杆多种固废的资源化利用，得到的铁硅合金可为钢铁冶金企业和电力工业提供廉价原料，分离出的尾渣可用于有色企业作为冶炼铝的原料。

技术领域

本发明涉及工业固废资源利用技术领域，具体是一种硫酸渣与粉煤灰真空共还原协同利用的方法。

背景技术

当前，我国优质矿产资源短缺，国内铁、硅和铝等供需矛盾日益突出，对国外优质矿石资源的依赖程度较高。随着我国工业化程度的加快，我国矿产资源消耗量将进一步增加，未来可能会导致矿产资源出现不同程度的短缺。而我国工业固废量较大，固废资源化已经成为有效缓解矿产资源短缺矛盾的有效途径。如何综合利用尾矿、冶炼渣等工业固废中所含有的有价金属组分，实现多种固废的协同利用具有重要的经济效应和社会效益。

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固废。粉煤灰中含有硅、铁、铝等有价金属元素，利用价值较高。硫酸渣是以硫铁矿为原料，通过沸腾床焙烧制取硫酸后所排放的一种工业废渣渣。随着工业的发展，粉煤灰和硫酸渣排放量逐年增加，成为当前我国排放量较大的工业固废之一。若不加处理，不仅占有大量的堆存面积，而且还会污染大气、水资源等，进而危害人体健康。我国煤炭资源较为丰富，为了提取固废中的有价金属组分，煤基是目前最为常用的还原剂。然而，燃煤产生大量的CO₂和烟尘会加重温室效应和大气污染。随着环境的不断恶化，人们逐渐认识到新型清洁能源的重要性。此外，为了避免还原产物降温过程中被氧化，大多采用气氛保护手段。然而，这会耗费大量的惰性气体，同时采用气氛保护时的还原温度要明显高于真空时的还原温度。

通过检索现有专利和文献，未发现以硫酸渣和粉煤灰复合固废为主要原料生物质基为还原剂真空共还原生产硅铁合金和提取氧化铝的报导。因此，本发明研发了一种以硫酸渣和粉煤灰复合固废为主要原料真空共还原协同利用的方法，得到含硫、磷含量低的铁硅合金颗粒和铁硅合金粉，以及含量高的氧化铝尾渣。

发明内容

本发明的目的就是为了综合利用硫酸渣和粉煤灰复合固废，提供一种以硫酸渣和粉煤灰复合固废为主要原料真空共还原协同利用的方法，得到含硫、磷含量低的铁硅合金颗粒和铁硅合金粉，以及含量高的氧化铝尾渣，实现Fe、Si元素的提取和Al₂O₃的同步分离。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明的一种硫酸渣与粉煤灰真空共还原协同利用的方法，包括以下步骤：

（1）压块：将粉煤灰、硫酸渣、生物质炭和粘结剂按比例混合均匀后压制成圆柱压块；

（2）干燥：将得到的圆柱压块进行干燥，以去除其中多余的水份；

（3）还原：将干燥后的圆柱压块置于温度为1160-1200 ℃，真空压力为15-25 Pa的真空炉中还原3.5-4.5 h，高温还原后，随炉冷却至室温后得到还原产物；

（4）筛分、磁选：将得到的还原产物经孔径为0.5 mm筛网进行筛分，筛分分离后得到粒径大于0.5 mm的铁硅合金颗粒，粒径小于0.5 mm的颗粒经破碎、粉磨和磁选得到铁硅合金粉和含氧化铝的尾渣。

优选地，本发明中所述粘结剂是质量分数为14-18 %的聚乙烯醇。

优选地，本发明中所述粉煤灰、硫酸渣、生物质炭的质量比为20：11-15：40-55，其中粉煤灰、硫酸渣需经过粉碎预处理，使其粒度小于200目占80 %以上，生物质炭经粉碎后，使其粒度小于100目占80 %以上。