[发明专利]一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以回转窑为主体设备，采用赤泥为主要原料，通过控制合适的还原温度和还原气氛，对还原产物进行磁选分离，进而制备铁精粉的技术方法。该工艺流程属于材料制备领域。

背景技术

赤泥是一种不溶性残渣，从产生工艺上可分为烧结法、拜尔法和联合法，通常赤泥主要成分为Fe₂O₃，SiO₂，A1₂O₃和CaO等．烧结法和联合法排放赤泥的主要成分大致相同，其中含有大量的2CaO·SiO₂等活性矿物组分，可以直接应用于建筑材料生产；拜尔法产生的赤泥是采用强碱NaOH对一水软铝石型和三水铝石型铝土矿进行浸出后的残渣，此类赤泥不存在2CaO·SiO₂等活性成分，且含铁高，耐腐蚀性差，很难直接用于建材行业。

拜耳法赤泥中的铁含量可达30%~50%，从赤泥中回收铁是综合利用赤泥资源的首选考虑。从公开专利和发表论文来看，赤泥磁化焙烧采用两条路线。一条工艺路线是低温条件（约350℃~400℃）下，赤泥配入煤、炭、锯木屑、干蔗渣作固相还原介质，还原后的赤泥经磁选可回收铁。文献1（毕节学院学报，2009，27（4）：88）。另外一条工艺路线是中高温条件下（约950℃~1000℃），拜耳法赤泥配煤进行直接还原焙烧，焙烧产物在隔绝氧气的条件下冷却至室温，焙烧矿细磨后于磁选机中磁选，得到海绵铁。见文献2报道（金属矿山，2005，353（11）：20）。分析上述两种赤泥磁化焙烧+磁选工艺，发现还存在一定的局限性。赤泥在低温焙烧过程中反应动力学较差，所需反应时间较长，能源消耗大。第二种还原磁化焙烧，温度控制在950℃~1000℃时，生成金属铁的同时，非磁性物质也达到或接近熔点，形成的液态非磁性物质渣相会堵塞和粘结反应器，因此还原反应过程难以连续化进行。

因此可采用通过控制还原温度和煤气成分的手段，在回转窑内将赤泥中的非磁性的Fe₂O₃尽可能转变为磁性物质Fe₄O₃，然后对还原后的产物再进行磁选分离，通过磁选分离可以分离出磁性物质即铁精粉，剩余物质为非磁性渣相可循环用于生产氧化铝流程。

发明内容

本发明的目的在于一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，此方法在于通过控制回转窑内的温度和还原煤气的成分，将赤泥中的非磁性物质Fe₂O₃尽可能转变为磁性物质Fe₄O₃，然后对还原后的产物再进行磁选分离，通过磁选分离可以分离出磁性物质即铁精粉的工艺流程。此方法能够满足磁化处理赤泥的要求，采用回转窑法处理赤泥能实现赤泥中铁元素的有效回收。

本发明通过以下技术方案实现：

一种回转窑还原磁化处理赤泥制备铁精粉的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，将一定量的赤泥浆通过压滤机进行压滤脱水，获得较干的压滤饼，然后将压滤饼放置于烘干滚筒内进行烘干进一步脱水，水分降低到≤3%，得到赤泥块，其中，所述烘干滚筒所用热源来自回转窑窑尾的温度为900℃~950℃的废气兑入等体积空气后获得400℃~450℃的中高温热风；

步骤2，将排出烘干滚筒干燥后的赤泥块破碎成≤10mm的小块，再通过加料机将≤10mm的赤泥块加入回转窑，料温升至700~850℃，在回转窑窑头通入温度为550℃~700℃，成分要求N₂在35%~60%，H₂O≤10%，CO%/（CO%+CO₂%）在15%~25%的还原气体，还原时间为25min~50min，赤泥块经过还原后得到磁化的赤泥块，赤泥中95%以上的Fe₂O₃被还原气体还原至Fe₃O₄，参与还原反应后的混合气体通过回转窑长度的四分之三后，在窑尾部分配入空气在回转窑内燃烧，燃烧热量用来加热新加入回转窑的赤泥块，回转窑排出的废气兑入一定比例的空气后送至烘干滚筒，用于赤泥的烘干；