一種利用赤泥制備金屬化球團的方法及系統與流程

本發明屬于直接還原技術綜合利用方向，具體地，涉及一種利用赤泥制備金屬化球團的方法及系統。

背景技術：

拜耳法氧化鋁生產中，需要將鋁酸鈉溶液與赤泥分開，赤泥再經過洗滌后進入沉降槽進行沉淀，得到赤泥進行堆存和后續的利用。由于赤泥顆粒粒度細小不勻，具有較高的比表面積，有很強的富水性能，含水率一般在60％左右，這些特殊性能，使其分離極其困難，分離需要時間超長，固液分離不清，現有技術中系長期堆放，自然晾曬，才能設法綜合利用。目前為了提高國內氧化鋁生產過程中赤泥沉降分離的效率，必須添加高效絮凝劑，此類絮凝劑主要依靠進口，價格昂貴，且不利于后續對赤泥的利用。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供了一種利用赤泥制備金屬化球團的方法，包括如下步驟：

將赤泥、氧化鈣、80℃～100℃的熱水混合均勻，對所述赤泥進行洗滌；

將洗滌后的赤泥進行沉降、過濾，獲得含水赤泥和濾液；

將所述含水赤泥進行干燥，獲得干燥赤泥；

將所述干燥赤泥與還原煤混合、成型，獲得球團；

將所述球團干燥后進行直接還原，獲得金屬化球團。

在本發明的一些實施例中，所述氧化鈣的加入量為干基赤泥質量的3％～20％。

在本發明的一些實施例中，所述氧化鈣的加入量為干基赤泥質量的5％～15％。

在本發明的一些實施例中，所述還原煤的加入量為干基赤泥質量的10％～30％。

在此基礎上，本發明還提供了一種利用上述方法制備金屬化球團的系統，包括：

攪拌洗滌裝置，設有赤泥入口、氧化鈣入口、熱水入口和出料口；

過濾裝置，設有進料口、含水赤泥出口和濾液出口，所述進料口與所述攪拌洗滌裝置的出料口相連；

第一烘干裝置，設有含水赤泥入口和干燥赤泥出口，所述含水赤泥入口與所述過濾裝置的含水赤泥出口相連；

混料裝置，設有干燥赤泥入口、還原煤入口和混合料出口，所述干燥赤泥入口與所述第一烘干裝置的干燥赤泥出口相連；

壓球裝置，設有混合料入口和球團出口，所述混合料入口與所述混料裝置的混合料出口相連；

第二烘干裝置，設有球團入口和干燥球團出口，所述球團入口與所述壓球裝置的球團出口相連；

還原裝置，設有干燥球團入口和金屬化球團出口，所述干燥球團入口與所述第二烘干裝置的干燥球團出口相連。

在本發明的一些實施例中，所述還原裝置包括轉底爐、回轉窯或隧道窯。

本發明通過在赤泥洗滌過程中加入氧化鈣，不僅可以促進赤泥的沉降，還有利于后續赤泥的直接還原工藝。氧化鈣在高溫下促使赤泥中的針鐵礦轉變成赤鐵礦，方鈉石轉變成鈣霞石，減少赤泥比表面積，改善赤泥沉降效率。沉降效果改善可以縮短沉降時間，減小沉降槽。

在洗滌過程中加入氧化鈣減少赤泥中鈉的帶入，還能減輕直接還原過程中堿金屬對耐火材料的侵蝕，促進直接還原反應。

此外，氧化鈣與赤泥混合，在后續的直接還原過程中促進直接還原反應的進行，能提高球團金屬化率。

附圖說明

圖1為本發明實施例中的一種利用赤泥制備金屬化球團的工藝流程圖。

圖2為本發明實施例中的一種制備金屬化球團的系統的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案以及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

如圖1所示，本發明提供的利用赤泥制備金屬化球團的方法包括如下步驟：

將赤泥、氧化鈣、80℃～100℃的熱水混合均勻，對赤泥進行洗滌；

將洗滌后的赤泥進行沉降、過濾，獲得含水赤泥和濾液；

將含水赤泥進行干燥，獲得干燥赤泥；

將干燥赤泥與還原煤混合、成型，獲得球團；

將球團干燥后進行直接還原，獲得金屬化球團。

在氧化鋁生產中產生的赤泥顆粒粒度細小不勻，具有較高的比表面積，有很強的富水性能，在赤泥的沉降過程中固液分離極其困難，分離需要時間超長。本發明在赤泥洗滌過程中加入氧化鈣，氧化鈣的加入可以減小赤泥的比表面積，加速沉降過程。濾液可以返回到用于氧化鋁溶出液的稀釋。

在后續的直接還原處理赤泥過程中，氧化鈣能促進直接還原反應的進行，降低還原溫度，促進鐵顆粒長大，提高還原效率，從而提高球團金屬化率。

此外，氧化鈣的加入，通過洗滌可以減少赤泥中鈉的含量，赤泥中鈉含量的可以改善直接還原效果，減少堿金屬對直接還原設備的侵蝕。

在本發明優選的實施例中，氧化鈣的加入量為干基赤泥質量的3％～20％。更優選地，氧化鈣的加入量為干基赤泥質量的5％～15％。

本發明采用還原煤還原赤泥，在本發明優選的實施例中，還原煤的加入量為干基赤泥質量的10％～30％。

如圖2所示，本發明提供的利用上述方法制備金屬化球團的系統包括：攪拌洗滌裝置1、過濾裝置2、第一烘干裝置3、混料裝置4、壓球裝置5、第二烘干裝置6、還原裝置7。

攪拌洗滌裝置1用于洗滌赤泥，設有赤泥入口、氧化鈣入口、熱水入口和出料口。

過濾裝置2用于分離赤泥和濾液，設有進料口、含水赤泥出口和濾液出口，進料口與攪拌洗滌裝置1的出料口相連。

第一烘干裝置3用于干燥含水赤泥，設有含水赤泥入口和干燥赤泥出口，含水赤泥入口與過濾裝置2的含水赤泥出口相連。

混料裝置4用于將赤泥和還原煤混合均勻，設有干燥赤泥入口、還原煤入口和混合料出口，干燥赤泥入口與第一烘干裝置3的干燥赤泥出口相連。

壓球裝置5用于制備球團，設有混合料入口和球團出口，混合料入口與混料裝置4的混合料出口相連。

第二烘干裝置6用于干燥球團設有球團入口和干燥球團出口，球團入口與壓球裝置5的球團出口相連。

還原裝置7用于還原赤泥，制備金屬化球團。還原裝置7設有干燥球團入口和金屬化球團出口，干燥球團入口與第二烘干裝置6的干燥球團出口相連。

本發明所使用的裝置可根據實際需要任意選擇。在本發明優選的實施例中，過濾裝置優選為真空過濾機。在本發明優選的實施例中，還原裝置包括轉底爐、回轉窯或隧道窯。

下面參考具體實施例，對本發明進行說明。下述實施例中所取工藝條件數值均為示例性的，其可取數值范圍如前述發明內容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業常規的檢測方法。

實施例1

本實施例采用圖1所示的工藝流程及圖2所示的系統制備金屬化球團，具體如下：

本實施例使用拜耳法氧化鋁生產中產生的赤泥漿液，其水含量為35％。將其送入攪拌洗滌裝置1中，加入折合干基赤泥質量5％的氧化鈣攪拌均勻，并加入100℃的熱水進行洗滌。

將洗滌后的赤泥進行沉降，送入過濾裝置2中進行過濾，獲得含水赤泥和濾液。

將濾液返回到用于氧化鋁溶出液的稀釋；將含水赤泥送入第一烘干裝置3中進行干燥，獲得干燥赤泥。赤泥中tfe28.65％，cao10.27％，na2o1.62％。

將干燥赤泥和還原煤送入混料裝置4中混合均勻，獲得混合料。還原煤的加入量為干基赤泥質量的22％。

將混合料送入壓球裝置5中，制備成球團，并將球團送入第二烘干裝置6中干燥，獲得干燥球團。

將干燥球團送入還原裝置7中直接還原，得到金屬化率90％的金屬化球團。

實施例2

本實施例采用圖1所示的工藝流程及圖2所示的系統制備金屬化球團，具體如下：

本實施例使用拜耳法氧化鋁生產中產生的赤泥漿液，其水含量為35％。將其送入攪拌洗滌裝置1中，加入折合干基赤泥質量15％的氧化鈣攪拌均勻，并加入80℃的熱水進行洗滌。

將洗滌后的赤泥進行沉降，送入過濾裝置2中進行過濾，獲得含水赤泥和濾液。

將濾液返回到用于氧化鋁溶出液的稀釋；將含水赤泥送入第一烘干裝置3中進行干燥，獲得干燥赤泥。赤泥中tfe27.19％，cao11.36％，na2o1.08％。

將干燥赤泥和還原煤送入混料裝置4中混合均勻，獲得混合料。還原煤的加入量為干基赤泥質量的20％。

將混合料送入壓球裝置5中，制備成球團，并將球團送入第二烘干裝置6中干燥，獲得干燥球團。

將干燥球團送入還原裝置7中直接還原，得到金屬化率91％的金屬化球團。

實施例3

本實施例采用圖1所示的工藝流程及圖2所示的系統制備金屬化球團，具體如下：

本實施例使用拜耳法氧化鋁生產中產生的赤泥漿液，其水含量為35％。將其送入攪拌洗滌裝置1中，加入折合干基赤泥質量3％的氧化鈣攪拌均勻，并加入100℃的熱水進行洗滌。

將洗滌后的赤泥進行沉降，送入過濾裝置2中進行過濾，獲得含水赤泥和濾液。

將濾液返回到用于氧化鋁溶出液的稀釋；將含水赤泥送入第一烘干裝置3中進行干燥，獲得干燥赤泥。赤泥中tfe30.63％，cao8.76％，na2o2.17％。

將干燥赤泥和還原煤送入混料裝置4中混合均勻，獲得混合料。還原煤的加入量為干基赤泥質量的10％。

將混合料送入壓球裝置5中，制備成球團，并將球團送入第二烘干裝置6中干燥，獲得干燥球團。

將干燥球團送入還原裝置7中直接還原，得到金屬化率88％的金屬化球團。

實施例4

本實施例采用圖1所示的工藝流程及圖2所示的系統制備金屬化球團，具體如下：

本實施例使用拜耳法氧化鋁生產中產生的赤泥漿液，其水含量為35％。將其送入攪拌洗滌裝置1中，加入折合干基赤泥質量20％的氧化鈣攪拌均勻，并加入100℃的熱水進行洗滌。

將洗滌后的赤泥進行沉降，送入過濾裝置2中進行過濾，獲得含水赤泥和濾液。

將濾液返回到用于氧化鋁溶出液的稀釋；將含水赤泥送入第一烘干裝置3中進行干燥，獲得干燥赤泥。赤泥中tfe26.97％，cao18.21％，na2o1.09％。

將干燥赤泥和還原煤送入混料裝置4中混合均勻，獲得混合料。還原煤的加入量為干基赤泥質量的30％。

將混合料送入壓球裝置5中，制備成球團，并將球團送入第二烘干裝置6中干燥，獲得干燥球團。

將干燥球團送入還原裝置7中直接還原，得到金屬化率89％的金屬化球團。

從上述實施例可知，采用本發明的工藝由赤泥制得的金屬化球團的金屬化率高。

綜上，本發明通過在赤泥洗滌過程中加入氧化鈣，不僅可以促進赤泥的沉降，還有利于后續赤泥的直接還原工藝。氧化鈣在高溫下促使赤泥中的針鐵礦轉變成赤鐵礦，方鈉石轉變成鈣霞石，減少赤泥比表面積，改善赤泥沉降效率。沉降效果改善可以縮短沉降時間，減小沉降槽。

在洗滌過程中加入氧化鈣減少赤泥中鈉的帶入，還能減輕直接還原過程中堿金屬對耐火材料的侵蝕，促進直接還原反應。

此外，氧化鈣與赤泥混合，在后續的直接還原過程中促進直接還原反應的進行，能提高球團金屬化率。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。