[发明专利]一种侧顶复合吹熔融还原高铁赤泥的综合利用方法

说明书

一种侧顶复合吹熔融还原高铁赤泥的综合利用方法，主要包括以下步骤：将高铁赤泥与还原剂、造渣剂、萤石混合；将混合后的原料加入到还原炉熔池内，进行还原反应，还原过程中侧部喷吹还原气体和氧气的混合气体，顶部喷吹富氧空气和燃气；经侧顶复合吹熔融还原得到低硫低磷生铁和还原渣，热态还原渣经调质、离心、拉丝工序后用于制备岩棉产品或直接水淬制备水泥熟料。利用本发明的侧顶复合吹熔融还原，可实现高铁赤泥连续还原，直接获得低残留高品质生铁产品，铁的还原率能达到95％以上，同时以烟气形式回收的氧化钠的收率达到70％以上。

技术领域

本发明属于拜耳法赤泥综合利用领域，具体涉及一种侧顶复合吹熔融还原的高铁赤泥的综合利用方法。

背景技术

随着我国钢铁工业和铝工业的快速发展，铁、铝矿资源日趋紧张，我国正以不足世界3％的铝土矿储量生产着世界50％以上的氧化铝和40％以上的电解铝。我国的铁矿资源和铝土矿对外依存以超过60％。致使我国钢铁工业和铝工业的生成成本大幅增加。同时，我国大量的低品质铁、铝土矿资源却没有得到有效的综合利用，闲置的高铁铝土矿资源在15亿t以上，此外，全球的赤泥库存估计超过27亿t，且正在以1.2亿t的速度在增长。因此，高铁赤泥的综合利用技术对我国铁、铝资源的安全供给具有重要的战略意义。

现有的高铁赤泥的综合利用方法虽然可以实现赤泥中铁/铝等多组分的利用，但多存在不能直接获得生铁产品，或者还原生铁过程需要铁浴等辅助手段以及无法实现赤泥大规模消纳等问题。

发明内容

本发明针对现有高铁拜耳法赤泥利用技术存在的不足，提出一种采用侧顶复合吹熔融还原高铁赤泥，获得低残留高品质生铁产品的方法。

本发明的技术方案按以下步骤进行：

(1)将高铁赤泥(三水铝石矿和一水铝石矿产生的赤泥)为原料，与还原剂、造渣剂、萤石混合。其中，所述还原剂为粉煤、焦炭或废阴极碳块中的一种或几种以任意比例混合的混合物，还原剂中的碳与高铁赤泥中氧化铁的摩尔比为(1.5～6):1；所述造渣剂即为钙源，是石灰石、熟石灰或电石渣中的一种或几种以任意比例混合的混合物，钙源中氧化钙与高铁赤泥中氧化硅和氧化铝质量之和的比为(0.8～1.5):1；萤石添加量为氧化钙量的8％～15％。

(2)将混合后的原料加入到还原炉熔池内，进行还原反应。所述还原反应温度为1450～1700℃，反应时间为20～140min。混合料的加入方式有以下两种：由涡流加料口将混合料加入到还原炉涡流区内，在熔池涡流作用下将其卷入熔池内部；或者采用富氧空气和还原气作为载气将混合料由侧吹喷枪喷吹加入到还原炉熔池。

还原过程主要反应如下：

3H₂+Fe₂O₃＝3H₂O+2Fe

3C+Fe₂O₃＝3CO+2Fe

3CO+Fe₂O₃＝3CO₂+2Fe

CH₄+Fe₂O₃＝CO₂+2H₂O+2Fe

高铁赤泥中的氧化钠在还原过程中高温挥发进入到还原烟气中富集进行回收。

还原过程中侧部喷吹还原气体和氧气的混合气体，其中还原气体为氢气、一氧化碳或天然气中的一种或几种以任意比例混合的混合气体，还原气体与氧气的混合比例为其中的CO、H₂或(CO+H₂)与O₂摩尔比为(0.2～1.8):1，或者天然气中CH₄与O₂的摩尔比为(1～2):1。还原过程顶部喷吹富氧空气和燃气。