[发明专利]一种利用赤泥直接还原回收铁粉的方法

说明书

本发明提供一种利用赤泥直接还原回收铁粉的方法，涉及冶金与环保技术领域，该方法将赤泥作为主要原料，用氢气和煤粉作为还原剂，配以催化剂，进行三次磁选两次还原，其制备方法是首先将赤泥进行强磁选，然后将磁选后的铁精矿置于转动管式炉中，通入氢气高温还原，再进行弱磁选，将二次磁选后的铁精矿磨细与煤粉、氧化钙按照一定比例混匀造球，在高温条件下进行二次还原，最后磁选磨细得到还原铁粉。本发明方法处理赤泥效率高，不仅解决了赤泥等大宗冶金固废的利用难题，使其得到综合利用，且减少环境污染，而且制备的还原铁粉品位高，具有较好的经济、生态环保、社会效益。

技术领域

本发明涉及冶金与环保技术领域，具体涉及一种利用赤泥直接还原回收铁粉的方法。

背景技术

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性碱性固体废弃物，其颗粒直径一般为0.088-0.25mm，密度为2700～2900kg/m³，容重为800～1000kg/m³，熔点为1200～1500℃。其pH值的范围为10.29-11.83，属于强碱性土。赤泥中主要的矿物为方解石和文石，还含有蛋白石(SiO₂·nH₂O)、三水铝石(Al(OH)₃)、针铁矿(α－FeO(OH))等矿物，其矿物成分较为复杂。由于其金属含量较低，直接利用赤泥回收有价金属如铁和铝等从经济效益来看并不划算。因此，在赤泥产量较少时，其主要处理方式是采用赤泥坝堆存法进行处理，即将赤泥用泵输送到堆场，筑坝堆存，靠自然沉降分离可以回收部分碱液。该处理方法不仅占用大量土地，而且存在于赤泥中的碱向地下渗透，造成土壤碱化、地下水污染，对环境造成严重破坏。然而，我国是铝制造大国，氧化铝和电解铝产量均占世界50％以上，每年产生赤泥约1亿t，且我国赤泥综合利用率极低，仅为4％，致使赤泥堆放已达几亿t。在环境问题日益被重视的背景下，低成本、无害化大宗消纳利用赤泥是当前亟待解决的世界性难题。

当前，学者在赤泥的综合利用方面的研究主要集中在三个方面:

1)分解提炼其中的有价金属，如铝、铁、稀土元素等；

2)作为结构材料，用作道路或建筑工程中的混凝土原料、保温材料以及填料等；

3)作为吸附材料，利用其活性高、比表面积大的特点吸附水中或气体中的污染物、改良土壤等。

事实上，我国赤泥中Fe₂O₃和Al₂O₃的含量较高，有效提取该成分后的赤泥仍可用于结构材料或吸附材料的制备。因此，对赤泥进行分选，获取其中铁的氧化物，再采用煤粉、CO或H₂对其进行直接还原，获得高纯度的直接还原铁是当前赤泥高效综合利用的首选方案。

还原铁粉的生产是利用气体或固体燃料(如氨分解气、H₂、CO、固体碳，或气体和固体联合燃料)作为还原剂，将铁氧化物(如铁矿精矿粉、低碳沸腾轧钢铁鳞，黄铁矿、硫酸亚铁、氯化亚铁、氧气转炉炼钢炉灰)在固体状态下还原成一种金属化程度相当高的铁产品的工艺过程。

还原铁粉的用途非常的广泛。首先，它可以作为粉末冶金制品的原料，耗用量约占铁粉总耗用量的60％～80％；其次，还原铁粉可以作为电焊条的原料，在药皮中加入10～70％铁粉可改进焊条的焊接工艺并显著提高熔敷效率，并且还能延长电焊条的储存存放周期。再次，还可以作为火焰切割的喷射剂，在切割钢制品时，向氧-乙炔焰中喷射铁粉，可改善切割性能，扩大切割钢种的范围，提高可切割厚度。最后，还可作为有机化学合成中的还原剂，复印机的油墨载体等。对于很多产品的生产和制造，添加一定剂量的还原铁粉，不仅能够提高产品的耐磨性、耐冲击性，还能够提高产品的使用价值。

根据钢协粉末冶金分会调查统计的2017年度主要金属粉末生产销售状况，初步分析如下: