一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109970368A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910290643.7C21B11/00(2006.01)(22)申请日2019.04.11C22C33/08(2006.01)C22B7/00(2006.01)(71)申请人东北大学C22B26/10(2006.01)地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人张廷安王艳秀豆志河王坤刘燕吕国志张子木赵秋月傅大学张伟光韩继标郭军华晁曦(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人梁焱(51)Int.Cl.C04B7/147(2006.01)C04B7/52(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法(57)摘要一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法，按以下步骤进行：(1)准备原料高铁赤泥；(2)原料干燥获得脱水原料；脱水原料与固态碳质还原剂和造渣剂混料制成混合料，喷吹到涡流搅拌高温炉的漩涡中心，进行涡流搅拌还原；(3)还原后形成的铁水与熔融渣分层，连续溢流分离；向铁水中加入铬铁和锰铁制成耐磨铸铁产品；(4)熔融渣在熔炼炉中调整组分使其符合水泥熟料要求，空冷后破碎和研磨制成水泥熟料。本发明的方法可同时实现赤泥中钠和铁的提取，工艺步骤简单，钠碱和铁的提取率较高，赤泥利用率达100％。CN109970368ACN109970368A权利要求书1/1页1.一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)准备原料高铁赤泥，高铁赤按质量百分比TFe20～40％，Na2O2～15％，Al2O315～25％，SiO215～25％，CaO5～25％，H2O5～20％；(2)将原料干燥至水的质量百分比≤1％，获得脱水原料；将脱水原料与固态碳质还原剂和造渣剂混料制成混合料，直接喷吹到涡流搅拌高温炉的漩涡中心，混合料被卷入熔池中，在1300～1600℃进行涡流搅拌还原10～60min；所述的固态碳质还原剂为焦煤，固态碳质还原剂的量与原料中Fe的摩尔比为1.2～1.5，造渣剂为CaO和CaF2的混合物，其中CaO按混合料的碱度为1.0～1.4添加，CaF2占CaO总质量的10～30％：(3)还原后形成的铁水与熔融渣分层，并进行连续溢流分离；向分离出的铁水中加入铬铁和锰铁直接冶炼并浇铸制成耐磨铸铁产品；(4)分离出的熔融渣在熔炼炉中调整组分使其符合水泥熟料要求，然后经空冷至常温，再经破碎和研磨制成水泥熟料。2.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法，其特征在于所述的碱度的计算式按：式中，mCaO为混合料中氧化钙的质量，mAl2O3为混合料中氧化铝的质量，mSiO2为混合料中氧化硅的质量。3.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法，其特征在于铁的回收率≥90％。4.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法，其特征在于钠的回收率≥95％。5.根据权利要求1所述的一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法，其特征在于步骤(2)中，钠在涡流搅拌还原过程进入烟气，经烟气收尘系统回收。2CN109970368A说明书1/4页一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法技术领域[0001]本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种高铁赤泥涡流熔融还原脱碱提铁直接水泥化的方法。技术背景[0002]赤泥是以铝土矿为原料制取氧化铝或氢氧化铝后所产生的强碱性固体废物。目前，全球赤泥储量估测已经超过30亿吨，并且每年大约以1.2亿吨的速度增长，世界赤泥平均利用率为15％。中国赤泥累计堆存量已增长至6亿吨，并且每年大约以1亿吨的速度增长，中国赤泥利用率仅为4％。大部分赤泥仍然采取陆地堆存的方法处置。赤泥堆存不仅浪费了二次资源、占用大量土地，而且破坏了赤泥堆场的周边环境，带来了严重的环境问题，致使铝工业的环保压力剧增。赤泥堆存的环境风险早已引起了各氧化铝生产国政府及企业的重视，解决赤泥问题的关键是研发赤泥综合利用技术。[0003]为实现赤泥的高效利用以及有价元素提取，我国铝工业进行了大量的研发工作，现有的赤泥利用技术一般可分为两种：一种是作为一般性工业原料整体利用，如赵广明等人发明的“一种利用赤泥生产水泥熟料的方法”(申请号：201210031710.1)，是向脱碱赤泥中添加脱碱石膏和粉煤灰，将以上三种材料在搅拌罐中混合均匀，同时加水将其浓度调整至30％。使用板框式高压压滤机压滤至固体混合物含水量低于25％，然后送入转窑内煅烧成水泥熟料；王文举等人发明的“一种铝工业工艺废渣全部转型为