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赤泥在迴轉窯中直接深度還原工藝

  赤泥是從鋁土礦中提煉氧化鋁後排出的工業固體廢渣·₪╃·↟。它的基本物理性質是▩✘:粒度D50-50微米✘•╃↟,比重2.8-2.8✘•╃↟,熔點1200-1250·₪╃·↟。生產一噸氧化鋁大約需要排出2.0噸左右的赤泥✘•╃↟,燒結法赤泥鈣含量高✘•╃↟,本可以在建築材料中摻加·₪╃·↟。但由於國家對鈉含量的限制✘•╃↟,水泥摻加量也受到一定限制·₪╃·↟。而拜耳法赤泥由於細度小▩▩◕✘↟、脫水難度大✘•╃↟,鐵和鹼含量高✘•╃↟,現在一直也沒有很好的利用·₪╃·↟。2013年全國氧化鋁產量4400萬噸✘•╃↟,主要分佈在河南(1210萬噸)▩▩◕✘↟、山東(1180萬噸)▩▩◕✘↟、山西(780萬噸)✘•╃↟,赤泥排出量在9000萬噸左右·₪╃·↟。其中山東鋁業公司赤泥排出量約600萬噸·₪╃·↟。河南豫暉礦山機械有限公司正是以山東鋁業的赤泥為原料✘•╃↟,提出赤泥在迴轉窯中直接還原鐵專案✘•╃↟,並進行了磁化焙燒和深度還原實驗(金屬化深度還原——弱選磁分工藝)·₪╃·↟。

  一▩▩◕✘↟、赤泥在迴轉窯深度還原的工藝流程

  工藝過程▩✘:將生產氧化鋁的尾礦(赤泥)▩▩◕✘↟、還原劑▩▩◕✘↟、新增劑按照一定比例配製均勻後送入迴轉窯✘•╃↟,物料在迴轉窯內不斷翻滾✘•╃↟,在重力作用下向前移動✘•╃↟,與窯內高溫氣流透過熱交換✘•╃↟,水分蒸發▩▩◕✘↟、物料繼續前移✘•╃↟,溫度逐漸升高·₪╃·↟。生料中過量的C與氧氣發生反應✘•╃↟,形成還原性氣氛✘•╃↟,在還原性氣氛作用下✘•╃↟,氧化鐵等金屬氧化物逐漸被還原成單質·₪╃·↟。當溫度達到1150時✘•╃↟,還原出的鐵顆粒開始聚合並逐漸增大·₪╃·↟。

  物料在加熱過程中鈉被氧化✘•╃↟,隨氣流進入餘熱鍋爐或收塵系統✘•╃↟,透過沉降▩▩◕✘↟、電等進行鈉的收集·₪╃·↟。

  還原後的物料透過球磨機進行磨細✘•╃↟,然後經過磁選工藝後進行渣鐵分離·₪╃·↟。

  流程圖如下▩✘:迴轉窯工藝圖

  二▩▩◕✘↟、工藝條件的確立及實驗

  1▩▩◕✘↟、配料▩✘:由於赤泥的水分較大✘•╃↟,粒度小✘•╃↟,粘性大✘•╃↟,能否和還原劑▩▩◕✘↟、新增劑充分混合是配料過程的關鍵✘•╃↟,如果選用預烘乾方式效果是較好的✘•╃↟,但成本較高·₪╃·↟。

  我公司現有的配料方式是透過用裝載機將物料按一定比例打堆✘•╃↟,然後採用斷面取料的方式進行配製·₪╃·↟。但這種方式配製的物料不均勻✘•╃↟,在迴轉窯內進行磁化焙燒效果還可以✘•╃↟,在進行深度還原時效果不理想·₪╃·↟。下一步的改進思路是用混料機進行配料✘•╃↟,即將一定量的赤泥送入混料機內先進行打散✘•╃↟,然後在根據赤泥量配入一定比例的還原劑▩▩◕✘↟、新增劑·₪╃·↟。赤泥經過打散後在進行配製✘•╃↟,混合效果會更好·₪╃·↟。

  2▩▩◕✘↟、還原▩✘:赤泥屬於高鐵▩▩◕✘↟、高鋁複合伴生礦✘•╃↟,矽▩▩◕✘↟、鈦含量也較高✘•╃↟,合適的還原時間和還原溫度決定了赤泥的還原效果✘•╃↟,同時還原效果也影響著選分效果·₪╃·↟。我們分別用幾種不同配碳比的物料進行了不同時間和不同溫度的還原·₪╃·↟。

  主要反應▩✘:

  2C+O2=2CO

  3Fe2O3+ CO= 2Fe3O4+ CO2

  Fe3O4+ 4CO=3 Fe+ 4CO2

  CaO+ SiO2= CaO•SiO2

  Na2O+ CO2= Na2CO3

  3▩▩◕✘↟、磁選

  弱磁場磁選(一)

  原樣粉磨後過200目篩處理✘•╃↟,選擇磁場強度500(Oe)高斯的磁選機✘•╃↟,進行定磁場磁選✘•╃↟,將磁選出的樣烘乾進行全鐵分析·₪╃·↟。

  弱磁場磁選(二)

  原樣粉磨後過120目篩處理✘•╃↟,選擇磁場強度1600(Oe)高斯的磁選機✘•╃↟,進行定磁場磁選✘•╃↟,將磁選出的樣烘乾進行全鐵分析·₪╃·↟。

  三▩▩◕✘↟、實驗結論

  透過試驗✘•╃↟,主要得出以下幾點結論▩✘:

  (1)利用迴轉窯燒結還原拜耳法赤泥中的氧化鐵是可行的·₪╃·↟。

  (2)拜耳法赤泥水分較大✘•╃↟,配製均勻的物料是還原工作的基礎·₪╃·↟。

  (3)還原時間▩▩◕✘↟、還原氣氛的控制是深度還原程度的關鍵·₪╃·↟。

  (4)赤泥在燒結過程中✘•╃↟,窯壁結圈問題仍然存在·₪╃·↟。

  (5)對於赤泥還原後鐵鋁鈦完全分離是我們今後的研究重點·₪╃·↟。

  四▩▩◕✘↟、目前遇到的困難

  上述實驗在實驗條件上並沒有完全達到我們實驗的要求✘•╃↟,因此結果只作為參考·₪╃·↟。我們目前在工藝上主要遇到的困難和疑惑如下▩✘:

  1▩▩◕✘↟、配料環節·₪╃·↟。赤泥水分大粘度大✘•╃↟,配料存在不均勻✘•╃↟,上料難的問題·₪╃·↟。如果用烘乾則投資太大✘•╃↟,能否有更經濟合理的配料方法·₪╃·↟。

  2▩▩◕✘↟、深度還原從資料上有3-15個小時不等的還原時間✘•╃↟,接合我們自身的迴轉窯條件(5*125米)✘•╃↟,以及赤泥中鐵▩▩◕✘↟、鈦▩▩◕✘↟、鋁粒度細且互相嵌布✘•╃↟,我們仍未摸索出有經濟性的還原時間·₪╃·↟。

  3▩▩◕✘↟、在做深度還原時水萃冷卻和冷卻筒冷卻對產品品質的影響·₪╃·↟。

  4▩▩◕✘↟、目前市場上對低於88%品味的還原鐵接受程度如何·₪╃·↟。

建立時間 2017-07-18 來源 迴轉窯網 瀏覽
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