CN206828587U - 综合利用工业固废的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种综合利用工业固废的***。该***包括混合装置，设有有色冶金渣入口、赤泥入口、电石渣入口和混合料出口；成型装置，设有混合料入口和球团出口，混合料入口与混合装置的混合料出口相连；氧化焙烧装置，设有球团入口、氧化性气体入口和氧化球团出口，球团入口与成型装置的球团出口相连；还原焙烧装置，设有氧化球团入口、还原性气体入口和碎裂球团出口，氧化球团入口与氧化焙烧装置的氧化球团出口相连；冷却装置，设有碎裂球团入口和粉化料出口，碎裂球团入口与还原焙烧装置的碎裂球团出口相连；磁选装置，设有粉化料入口、磁性铁粉出口和非磁性物质出口，粉化料入口与冷却装置的粉化料出口相连。制得的磁性铁粉的铁品位高。

Description

综合利用工业固废的***

技术领域

本实用新型属于冶金领域，具体涉及一种综合利用工业固废的***。

背景技术

有色冶金渣，是指火法提取有色金属如铜、镍等产生的渣，其中含有约40％的铁，其主要以铁橄榄石(2FeO·SiO₂)形式存在，还有少量以磁铁矿(Fe₃O₄)形式存在。由于铁橄榄石直接还原难度较大，且该类冶金渣中的硫含量一般较高，若直接进行还原提取铁，则硫元素会进入铁中，成为产品杂质。

赤泥是铝土矿提取氧化铝后所产生的最主要的固体残渣，因其中含有大量氧化铁而呈现红色，因此称之为赤泥。目前赤泥除了少部分应用于水泥生产、制砖等用途外，大多处于露天筑坝堆存状态。赤泥中含有Fe₂O₃、CaO、MgO等物质。

电石渣是在乙炔、聚氯乙烯、聚乙烯醇等工业产品生产过程中，电石水解后产生的沉淀物，主要成份是氢氧化钙。电石渣长期堆积不但占用大量土地，且对土地有严重的侵蚀作用。因此，国家环境保护部已将电石渣纳入第Ⅱ类一般工业固体废物，要求进行管理。目前，生产过程中产生的电石渣均是作为废弃物处理，因此，处理这些电石渣废弃物不仅需要花费大量的人力物力，还造成了资源的浪费。

实用新型内容

针对工业固废处理现状，本实用新型将有色冶金渣、赤泥和电石渣按照一定比例混合制成球团，首先在氧化性气氛下进行焙烧，然后在弱还原性气氛下焙烧，无需经过破碎装置，直接磁选即可得到磁性铁产品，工艺简单，成本低。

本实用新型提供的综合利用工业固废的***，包括：

混合装置，设有有色冶金渣入口、赤泥入口、电石渣入口和混合料出口；

成型装置，设有混合料入口和球团出口，所述混合料入口与所述混合装置的混合料出口相连；

氧化焙烧装置，设有球团入口、氧化性气体入口和氧化球团出口，所述球团入口与所述成型装置的球团出口相连；

还原焙烧装置，设有氧化球团入口、还原性气体入口和碎裂球团出口，所述氧化球团入口与所述氧化焙烧装置的氧化球团出口相连；

冷却装置，设有碎裂球团入口和粉化料出口，所述碎裂球团入口与所述还原焙烧装置的碎裂球团出口相连；

磁选装置，设有粉化料入口、磁性铁粉出口和非磁性物质出口，所述粉化料入口与所述冷却装置的粉化料出口相连。

优选地，上述***还包括：

第一破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述混合装置的有色冶金渣入口相连。

优选地，上述***还包括：

第二破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述混合装置的电石渣入口相连。

优选地，上述***还包括：

烘干装置，设有原料入口和烘干料出口，所述烘干料出口与所述混合装置的赤泥入口相连。

本实用新型中的原料均为多种行业的固废产物，无需加入其它物质即可达到提铁脱硫的效果，通过综合利用可以解决堆存问题，有利于改善环境。

本实用新型制得的磁性铁粉的铁品位在70％以上，硫含量可低至0.007％。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的综合利用工业固废的***的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型将有色冶金渣、赤泥和电石渣按照一定比例混合均匀后制成球团。首先将球团在氧化性气氛下进行焙烧一段时间，在弱还原性气氛下继续焙烧，促使球团在还原过程中发生一定程度的膨胀破裂，最后将碎裂的球团在空气中放置冷却一段时间，加速物料的粉化，将粉化物料直接进行磁选，可获得最终产品。通过上述步骤，无需经过破碎步骤即可直接磁选获得磁性铁产品。

如图1所示，本实用新型提供的综合利用工业固废(冶金渣、赤泥和电石渣)制备磁性铁粉的***包括：第一破碎装置1、烘干装置2、第二破碎装置3、混合装置4、成型装置5、氧化焙烧装置6、还原焙烧装置7、冷却装置8和磁选装置9。

第一破碎装置1用于将有色冶金渣破碎磨细至合适粒径，以便于后续成型。第一破碎装置1设有原料入口和粉料出口。上述***也可以不包括第一破碎装置1，直接采用合适粒径的冶金渣即可。

烘干装置2用于干燥赤泥原料。烘干装置2设有原料入口和烘干料出口。若赤泥原料的水分含量不高，上述***也可以不包括烘干装置2。

第二破碎装置3用于将电石渣破碎磨细至合适粒径，以便于后续成型。第二破碎装置3设有原料入口和粉料出口。上述***也可以不包括第二破碎装置3，直接采用合适粒径的电石渣即可。

混合装置4用于将合适粒径和水分的冶金渣、赤泥和电石渣混合均匀。混合装置4设有冶金渣入口、赤泥入口、电石渣入口和混合料出口，冶金渣入口与第一破碎装置1的粉料出口相连，赤泥入口与烘干装置2的烘干料出口相连，电石渣入口与第二破碎装置3的粉料出口相连。

成型装置5用于将混合料制备成球团。成型装置5设有混合料入口和球团出口，混合料入口与混合装置4的混合料出口相连。

氧化焙烧装置6用于在氧化性气氛中进行焙烧球团。氧化焙烧装置6设有球团入口、氧化性气体入口和氧化球团出口，球团入口与成型装置6的球团出口相连。

还原焙烧装置7用于在弱还原气氛下进行焙烧氧化球团。还原焙烧装置7设有氧化球团入口、还原性气体入口和碎裂球团出口，氧化球团入口与氧化焙烧装置6的氧化球团出口相连；

冷却装置8用于冷却碎裂球团，碎裂球团在冷却装置8中进一步粉化，获得粉化料。冷却装置8设有碎裂球团入口和粉化料出口，碎裂球团入口与还原焙烧装置7的碎裂球团出口相连。

磁选装置9用于磁选获得磁性铁粉。磁选装置9设有粉化料入口、磁性铁粉出口和非磁性物质出口，粉化料入口与冷却装置8的粉化料出口相连。

上述有色冶金渣是指火法冶炼有色金属(如铜、镍)时得到的产物，其中铁主要以铁橄榄石(2FeO·SiO₂)形式存在，还有少量磁铁矿(Fe₃O₄)。

上述赤泥是铝土矿提取氧化铝后产生的固体残渣，赤泥中的铁主要以赤铁矿(Fe₂O₃)形式存在。

上述电石渣是电石水解获取乙炔气体后的残渣，其主要成分是氢氧化钙(Ca(OH)₂)，同时含有一定量的碱金属(K、Na等)和碱土金属(Mg等)。

本实用新型中，氧化焙烧的焙烧气氛指氧气(O₂)的体积百分含量≥20％的气氛，有色冶金渣中的硫与氧气生成SO₂，并与电石渣中的含钙物质发生反应生成固态物质，达到固硫的目的。赤泥中的Fe₂O₃可以催化SO₂转变为SO₃，降低脱硫产物的团聚性。同时，在此气氛下，有色冶金渣中的铁橄榄石可以转变为赤铁矿(Fe₂O₃)。

同时，电石渣中的CaO与冶金渣中的SiO₂反应生成硅酸二钙(β-C₂S)，此种物质在后续冷却过程中会发生晶相转变。

在还原焙烧过程中，球团中含有赤泥及电石渣中的多种物质会增大赤铁矿的晶胞，并且促使赤铁矿发生晶格畸变。电石渣及赤泥中的碱金属(Na、K等)以及碱土金属(Ca、Mg等)嵌入赤铁矿中，增加了晶格缺陷数目。晶格缺陷和各种组分的分布是不规则的，这种不规则决定了赤铁矿晶体中各组分在还原时的扩散系数不同。晶胞增大发生畸变的赤铁矿还原到磁铁矿时，体积增大的多，产生的应力也大，故造成球团的异常膨胀及粉化。此外，由于赤泥中含有一定量的TiO₂，会降低赤铁矿向磁铁矿转化的相变温度，同时生成的玻璃相韧性值很低，是比较脆弱的矿相，当晶胞体积增大时，周围的应力增加，玻璃相容易发生断裂，因此促进粉化现象的发生。

同时，球团中的Fe₂O₃也会发生还原反应，由于是在弱还原气氛下进行焙烧，故只会还原生成Fe₃O₄(强磁性)而非FeO(无磁性)，由于Fe₃O₄具有强磁性，在后续分离磁选过程中更容易被选别，提高了铁的回收效率。弱还原气氛是指含有还原性气体CO而含氧量很低的气体氛围。

将还原后有一定程度膨胀粉化的球团在空气中冷却，在前期焙烧过程中生成的硅酸二钙会发生晶相转变，处于介稳的β-C₂S生成了稳定态的γ-C₂S，晶相转化会造成体积膨胀，从而加剧物料的粉化。

本实用新型综合利用了多种工业废渣，制得的磁性铁粉的铁品位高，可以直接用于炼铁。

本实用新型中的原料均为多种行业的固废产物，无需加入其它物质即可达到提铁脱硫的效果，通过综合利用可以解决堆存问题，有利于改善环境。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述实用新型内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

本实施例采用图1所示的***制备磁性铁粉，具体流程如下：

有色冶金渣采用闪速炉炼镍尾渣，其铁含量为40.47％，硫含量0.24％；赤泥的Fe₂O₃含量35.33％，Na₂O含量2.75％，K₂O含量0.62％，TiO₂含量1.74％；电石渣的CaO含量为59.77％，MgO含量0.04％，K₂O含量0.07％，Na₂O含量0.05％，TiO₂含量0.08％。

首先，分别将闪速炉炼镍尾渣、电石渣原料磨细至200目以下占75％，将赤泥原料烘干至含水量为8％。将三种物料按照一定比例混合均匀制成球团，其中，电石渣的用量根据有色冶金渣中的硫含量以及有色冶金渣中的SiO₂含量确定，电石渣中的CaO一部分与有色冶金渣中的S发生反应，其中CaO与S的摩尔比为2:1；另一部分与SiO₂发生反应，其中CaO与SiO₂的摩尔比为3:1。此外，赤泥和电石渣的重量比为30:100。

其次，将球团在空气气氛下进行焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧时间为30min，获得氧化球团。

然后，将氧化球团置于弱还原气氛下进行焙烧，其中，CO含量为2000ppm，O₂含量为7％，焙烧温度600℃，焙烧过程中球团中的Fe₂O₃还原成Fe₃O₄，同时球团发生一定程度的膨胀粉化，获得还原的碎裂球团。

然后，将碎裂球团在空气中冷却静置30min，加剧球团的粉化，得到粉化料。

最后，将粉化料进行磁选，最终产品为磁性铁粉。其铁品位为70.82％，硫含量为0.021％。

实施例2

本实施例采用图1所示的***制备磁性铁粉，具体流程如下：

有色冶金渣采用火法炼铜渣浮选尾矿，其铁含量为42.08％，硫含量0.68％；赤泥的Fe₂O₃含量38.28％，Na₂O含量4.85％，K₂O含量0.24％，TiO₂含量2.11％；电石渣的CaO含量为60.01％，MgO含量0.09％，K₂O含量0.05％，Na₂O含量0.02％，TiO₂含量0.04％。

首先，分别将火法炼铜渣浮选尾矿、电石渣原料磨细至200目以下占75％，将赤泥原料烘干至含水量为10％。将三种物料按照一定比例混合均匀制成球团，其中，电石渣的用量根据有色冶金渣中的硫含量以及冶金渣中的SiO₂含量确定，电石渣中的CaO一部分与冶金渣中的S发生反应，其中CaO与S的摩尔比为3:1；另一部分与SiO₂发生反应，其中CaO与SiO₂的摩尔比为2.7:1。此外，赤泥和电石渣的重量比为45:100。

其次，将球团在氧气含量25％的气氛中进行焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧时间为20min，获得氧化球团。

然后，将氧化球团置于弱还原气氛下进行焙烧，其中，CO含量为3500ppm，O₂含量为5％，焙烧温度800℃，焙烧过程中球团中的Fe₂O₃还原成Fe₃O₄，同时球团发生一定程度的膨胀粉化，获得还原的碎裂球团。

然后，将碎裂球团在空气中冷却静置40min，加剧球团的粉化，获得粉化料。

最后，将粉化料进行磁选，最终产品为磁性铁粉。其铁品位为71.94％，硫含量为0.007％。

实施例3

本实施例采用图1所示的***制备磁性铁粉，具体流程如下：

有色冶金渣采用火法炼铜渣尾渣，其铁含量为43.21％，硫含量0.90％；赤泥的Fe₂O₃含量37.51％，Na₂O含量4.11％，K₂O含量0.37％，TiO₂含量2.75％；电石渣的CaO含量为57.42％，MgO含量1.45％，K₂O含量0.04％，Na₂O含量0.02％，TiO₂含量0.06％。

首先，分别将火法炼铜渣浮选尾矿、电石渣原料磨细至200目以下占75％，将赤泥原料烘干至含水量为5％。将三种物料按照一定比例混合均匀制成球团，其中，电石渣的用量根据有色冶金渣中的硫含量以及有色冶金渣中的SiO₂含量确定，电石渣中的CaO一部分与有色冶金渣中的S发生反应，其中CaO与S的摩尔比为5:1；另一部分与SiO₂发生反应，其中CaO与SiO₂的摩尔比为2.5:1。此外，赤泥和电石渣的重量比为60:100。

其次，将球团在在氧气含量为23％的气氛中进行焙烧，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为15min，获得氧化球团。

然后，将氧化球团置于弱还原气氛下进行焙烧，其中，CO含量为5000ppm，O₂含量为3％，焙烧温度1000℃，焙烧过程中球团中的Fe₂O₃还原成Fe₃O₄，同时球团发生膨胀粉化，获得碎裂的还原球团。

然后，将碎裂球团在空气中冷却静置60min，加剧球团的粉化，获得粉化料。

最后，将粉化料进行磁选，最终产品为磁性铁粉。其铁品位为72.21％，硫含量为0.014％。

从上述实施例可知，本实用新型制得的磁性铁粉的铁品位高。

综上，本实用新型综合利用了多种工业产生的废渣，解决了工业固废的堆存问题，具有良好的经济和环境效益。

此外，本实用新型无需添加其他物质，即能达到提取铁脱硫的效果，得到的磁性产物可直接作为炼钢原料，具有良好的经济效益。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种综合利用工业固废的***，其特征在于，包括：

混合装置，设有有色冶金渣入口、赤泥入口、电石渣入口和混合料出口；

成型装置，设有混合料入口和球团出口，所述混合料入口与所述混合装置的混合料出口相连；

氧化焙烧装置，设有球团入口、氧化性气体入口和氧化球团出口，所述球团入口与所述成型装置的球团出口相连；

还原焙烧装置，设有氧化球团入口、还原性气体入口和碎裂球团出口，所述氧化球团入口与所述氧化焙烧装置的氧化球团出口相连；

冷却装置，设有碎裂球团入口和粉化料出口，所述碎裂球团入口与所述还原焙烧装置的碎裂球团出口相连；

磁选装置，设有粉化料入口、磁性铁粉出口和非磁性物质出口，所述粉化料入口与所述冷却装置的粉化料出口相连。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：

第一破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述混合装置的有色冶金渣入口相连。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：

第二破碎装置，设有原料入口和粉料出口，所述粉料出口与所述混合装置的电石渣入口相连。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：

烘干装置，设有原料入口和烘干料出口，所述烘干料出口与所述混合装置的赤泥入口相连。