CN110747348A - 一种利用氧化铝工业尾料（赤泥）生产铁基微合金的冶炼工艺 - Google Patents

一种利用氧化铝工业尾料（赤泥）生产铁基微合金的冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，包括如下步骤：1)将赤泥烘干与还原剂搅拌，加水混合，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；2)将球团在炼制设备内布料，加热经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到铁基微钒微钛合金及渣的混合体；3)混合体出炉后进入延迟冶金现象的耐热铸铁装置，金属再聚集,待延迟冶金后冷却破碎；4)得到铁基微钒微钛合金颗粒和废渣。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)该工艺特别是延迟冶金现象带来的有益效果是，铁的金属化率99.5％，铁TFe回收率≥95％，钒V回收率≥80％；并有适量的钛Ti进入铁相；2)炉外后续传热和传质的热动力学过程中实现金属再聚集，使得铁基微钒微钛合金颗粒增大；3)既解决了赤泥排放污染环境的世界性难题，又创造了可观的经济效益。

Description

一种利用氧化铝工业尾料（赤泥）生产铁基微合金的冶炼工艺
技术领域
本发明涉及一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺。该工艺完全解决了赤泥排放对环境污染的世界性难题，同时变废为宝，经济技术性能比值较高，具有可实践性。
背景技术
我们都知道氧化铝是生产电解铝的主要原料，从铝土矿提炼氧化铝的时候要产生大量的工业尾料，因其呈红色被称为“赤泥”，每生产1吨氧化铝就产生1-2 吨赤泥。赤泥中主要含有Fe2O3、Al2O3、TiO2，和少量的SiO2、CaO、Na2O等成分，以及微量的钒V、钪Sc、镓Ga、锗Ge等贵重稀有金属。
目前全世界每年将产生超过一亿吨的赤泥，中国企业占53％的份额。现实情况是巨大的赤泥不能得到有效利用，世界各国通行做法是海洋排放和陆地堆存进行处置。前者会对海洋环境造成污染；后者除占用大量的土地之外，还碱化土壤、污染地下水资源。
多少年来，全世界的技术人员在不断的寻求有效地利用赤泥的方法，一直没有取得突破性进展。有人尝试将赤泥用于道路基础层和建筑免烧砖的原料，但是由于赤泥中过高的Fe2O3含量，使得这些应用受到一定限制，利用率仅为赤泥总量的10％。
时至今日，赤泥排放对环境污染仍然是世界性难题。
发明内容
本发明提供了一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，其工艺流程短，直接生产铁基微钒微钛合金；其尾渣用于生产矿渣硅酸盐水泥的配料。既解决了赤泥排放污染环境的世界性难题，又创造了可观的经济效益。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，所述冶炼工艺包括如下步骤：
1)将赤泥TFe≥38％，Ti02为0～20％，V2O5为0～1.5％，还原剂中固定碳C ≥65％；将上述赤泥烘干与还原剂搅拌，加水混合，混合比例按重量份数计为(TFe +1.5Ti02+3.3V2O5):C：H2O＝100:(16～19):(10～15)，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团在炼制设备内布料，加热温度控制在1380℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到铁基微钒微钛合金及渣的混合体；
3)混合体出炉后进入延迟冶金现象的耐热铸铁装置，再续传热和传质的热动力学过程中金属聚集；
4)待延迟冶金现象6小时以上，方可冷却后破碎；
5)机械分离，得到铁基微钒微钛合金颗粒3～10MM,和少于1MM的废渣。
所述炼制设备热动力以电能，燃气或者燃油等。当使用燃料时采用空气或热风助燃。
所述还原剂为煤炭焦、石油焦或煤炭，固定碳C≥65％。。
所述延迟冶金现象装置为耐热铸铁。
所述延迟冶金现象为6小时以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)该工艺特别是延迟冶金现象带来的有益效果是，铁的金属化率99.5％，铁TFe回收率≥95％，钒V回收率≥80％；并有适量的钛Ti进入铁相；
2)炉外后续传热和传质的热动力学过程中实现金属再聚集，使得铁基微钒微钛合金颗粒增大；
3)既解决了赤泥排放污染环境的世界性难题，又创造了可观的经济效益。
附图说明
图1是本发明所述一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：1)将赤泥TFe≥38％，Ti02为0～20％，V2O5为0～1.5％，还原剂中固定碳C≥65％；将上述赤泥烘干与还原剂搅拌，加水混合，混合比例按重量份数计为(TFe+1.5Ti02+3.3V2O5):C： H2O＝100:(16～19):(10～15)，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团在炼制设备内布料，加热温度控制在1380℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到铁基微钒微钛合金及渣的混合体；
3)混合体出炉后进入延迟冶金现象的耐热铸铁装置，再续传热和传质的热动力学过程中金属聚集；
4)待延迟冶金现象6小时以上，方可冷却后破碎；
5)机械分离，得到铁基微钒微钛合金颗粒3～10MM,和少于1MM的废渣。
所述炼制设备热动力以电能，燃气或者燃油等。当时使用燃料时采用空气或热风助燃。
所述还原剂为煤炭焦、石油焦或煤炭，固定碳C≥65％。。
所述延迟冶金现象装置为耐热铸铁。
所述延迟冶金现象为6小时以上。
如图1所示，
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的工艺过程包括如下步骤：
1)将赤泥TFe 47.17％，Ti02为6.0％，V2O5为0.22％，还原剂中固定碳C ≥65％；将上述赤泥烘干与还原剂搅拌，加水混合，混合比例按重量份数计为(TFe +1.5Ti02+3.3V2O5):C：H2O＝100:(19):(10)，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团在炼制设备内布料，加热温度控制在1380℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到铁基微钒微钛合金及渣的混合体；
3)混合体出炉后进入延迟冶金现象的耐热铸铁装置，再续传热和传质的热动力学过程中金属聚集；
4)待延迟冶金现象6小时后，冷却后破碎；
5)机械分离，得到铁基微钒微钛合金颗粒3～10MM,和少于1MM的废渣。
【实施例2】
本实施例中，所述一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的工艺过程包括如下步骤：
1)将赤泥TFe 38.5％，Ti02为7.8％，V2O5为0.22％，还原剂中固定碳C≥65％；将上述赤泥烘干与还原剂搅拌，加水混合，混合比例按重量份数计为(TFe+1.5 Ti02+3.3V2O5):C：H2O＝100:(16):(15)，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团在炼制设备内布料，加热温度控制在1380℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到铁基微钒微钛合金及渣的混合体；
3)混合体出炉后进入延迟冶金现象的耐热铸铁装置，再续传热和传质的热动力学过程中金属聚集；
4)待延迟冶金现象6小时后，冷却后破碎；
5)机械分离，得到铁基微钒微钛合金颗粒3～10MM,和少于1MM的废渣。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，所述冶炼工艺包括如下步骤：
1)将赤泥TFe≥38％，Ti02为0～20％，V2O5为0～1.5％，还原剂中固定碳C≥65％；将上述赤泥烘干与还原剂搅拌，加水混合，混合比例按重量份数计为(TFe+1.5Ti02+3.3V2O5):C：H2O＝100:(16～19):(10～15)，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团在炼制设备内布料，加热温度控制在1380℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到铁基微钒微钛合金及渣的混合体；
3)混合体出炉后进入延迟冶金现象的耐热铸铁装置，再续传热和传质的热动力学过程中金属聚集；
4)待延迟冶金现象6小时以上，方可冷却后破碎；
5)机械分离，得到铁基微钒微钛合金颗粒3～10MM,和少于1MM的废渣。
2.根据权利要求1所述的一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，所述炼制设备以燃气或者燃油为燃料，采用空气或热风助燃。
3.根据权利要求1所述的一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，所述还原剂为煤炭焦、石油焦或煤炭，固定碳C≥65％。
4.根据权利要求1所述的一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，所述延迟冶金现象装置为耐热铸铁。
5.根据权利要求1所述的一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，所述延迟冶金现象为6小时以上。
6.根据权利要求1所述的一种利用氧化铝工业尾料(赤泥)生产铁基微合金的冶炼工艺，将赤泥与还原剂和水的混合比例按重量份数计为(TFe+1.5Ti02+3.3V2O5):C：H2O＝100:(16～19):(10～15)，然后在环境温度下经成球机冷固成球团。
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