[发明专利]一种利用使粉煤灰除铁和脱碳同时进行的方法

说明书

本发明涉及粉煤灰综合利用技术领域，特指一种利用使粉煤灰除铁和脱碳同时进行的方法，以粉煤灰为原料，采用转底炉加热，在适当温度下通过将所含的赤铁矿还原为磁铁矿以提高铁矿物的磁选除铁率，以及通过碳的还原和氧化反应相结合而消耗、降低粉煤灰中的未燃碳含量的综合方法，从而，实现使粉煤灰除铁和脱碳同时进行。

技术领域

本发明涉及粉煤灰综合利用技术领域，特指一种利用使粉煤灰除铁和脱碳同时进行的方法，以粉煤灰为原料，采用转底炉加热，在适当温度下通过将所含的赤铁矿还原为磁铁矿以提高铁矿物的磁选除铁率，以及通过碳的还原和氧化反应相结合而消耗、降低粉煤灰中的未燃碳含量的综合方法，从而，实现使粉煤灰除铁和脱碳同时进行。

背景技术

粉煤灰是从火电厂燃煤锅炉的烟气中排出的微细粉尘颗粒，其单体多呈多孔蜂窝状，粒径范围0.5-300um，具有较高的吸附活性，是一种污染环境的工业固体废弃物。粉煤灰颗粒的化学成分主要为二氧化硅和三氧化二铝，其次为多种类型的铁矿物和未燃碳。粉煤灰中的铁矿物通常以赤铁矿Fe₂O₃、磁铁矿Fe₃O₄、硅酸铁和单质铁等形式存在，其全铁含量5-15％，其中，赤铁矿占铁矿物的15-20％；未燃碳占粉煤灰的10-20％。

粉煤灰可作为提取氧化铝和制备陶瓷、微晶玻璃、耐火材料等高附加值产品的原料。然而，粉煤灰中所含的铁矿物和未燃碳对制备上述制品的工艺和质量均产生严重不良影响。所以，铁矿物和未燃碳是粉煤灰进行深加工的有害杂质，必须尽可能地将其去除干净。

目前，粉煤灰除铁工艺主要有磁选和化学处理两种方法。其中，磁选法是最主要采用的方法。然而，粉煤灰中的赤铁矿Fe₂O₃和单质铁由于均为弱铁磁性物质，所以，磁选法即使采用强磁选处理也难以将铁脱除到较低的水平。况且，采用强磁选耗电量大，成本高；化学处理法是通过在粉煤灰中加入大量的化学试剂使其与含铁物质发生化学反应而将铁脱除。众所周知：粉煤灰是一种体积和数量都十分庞大的固态废弃物。因此，化学法除铁必然要消耗掉大量的化学试剂和占用大量的场地。所以，经管化学处理法能够将铁脱除到极低的程度，但是，该方法成本高、投资大、过程复杂，特别是在处理过程中还会产生新的二次污染，因而，受到严格限制。

目前，去除粉煤灰中的未燃碳主要有三种方法：(1)燃烧除碳；(2)利用碳与粉煤灰其他矿物的密度差分离除碳；(3)常温下通过粒度筛分分级除去含碳高的粗粒。实践证明：这些方法都存在成本高，工艺复杂和除碳率效率低等问题。

转底炉是近几年发展起来的一种新型制备直接还原铁的工艺方法。目前，采用铁精矿粉为原料在转底炉中加热制备还原铁已建立起一整套成熟的生产工艺。转底炉生产直接还原铁具有产能大、成本低、时间短和对没有环境污染等突出优点。

本发明采用转低炉加热粉煤灰球团，将其在800℃-850℃的温度下利用自身所含未燃碳作为还原剂把弱磁性的Fe₂O₃快速还原成为强磁性的Fe₃O₄。从而，显著提高粉煤灰中铁矿物的铁磁性，为随后提高磁选除铁率创造有利条件，为将粉煤灰中的含铁物质脱除到较低的程度提供了保障。

弱磁性的Fe₂O₃在被还原为Fe₃O₄的过程中会消耗一部分未燃碳。另外，红热的还原球团在从转底炉内排出并在冷却过程中被空气氧化会进一步消耗未燃碳。所以，本发明可使粉煤灰除铁、降碳同时进行，是一种简便、可靠、环保、成本低和规模化综合处理粉煤灰的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于以粉煤灰为原料，利用其所含的未燃碳为还原剂，采用转底炉加热直接还原以增强其中所含铁矿物的磁性而通过磁选除铁，从而，实现粉煤灰除铁和脱碳同时进行，为粉煤灰的再生利用创造条件。

技术解决方案，具体工艺步骤如下：