一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂及应用

1.一种分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，由下述组分按质量百分比组成：
石灰石30-50%，
硼砂10-15%，
碳酸钠30-50%，
腐殖酸钠5-10%；
所述复合添加剂的应用，是在赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺中，按赤泥质量的
8-20%，添加所述复合添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，由下述组分按质量百分比组成：
石灰石35-45%，
硼砂12-14%，
碳酸钠35-45%，
腐殖酸钠7-9%。
3.根据权利要求1所述的一种分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，由下述组分按质量百分比组成：
石灰石38-42%，
硼砂12-14%，
碳酸钠38-42%，
腐殖酸钠7-9%。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种分离赤泥中铁和铝的复合添加剂的制备工艺；其特征在于：将碳酸钠、硼砂、石灰石和腐殖酸钠按上述质量配比进行称量、混匀，然后采用球磨机干式细磨到粒度≤0.074mm的质量占各组分总质量的60%，即得到复合添加剂。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，其特征在于：赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺的工艺参数为：还原温度1000－1200℃，还原时间
60－120 min的条件下，按C/Fe比0.4－1.0添加还原煤。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，其特征在于：
在赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺中，铁精矿品位达到88-93%，铁回收率达到85-96%，磁选尾矿中铝的溶出率达到70-80%。

一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂及应用\n技术领域\n[0001] 本发明公开了一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂及应用；具体是指赤泥在直接还原—磁选—碱溶出工艺中高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂及在所述工艺中的应用；属于冶金、工业废渣资源化利用技术领域。\n背景技术\n[0002] 赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产一吨氧化铝，大约产生赤泥0.8—1.5吨。赤泥的主要组分包括以下：氧化铝、三氧化二铁、氧化钙、二氧化硅等;我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨，累积堆存量达到2亿吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4%，远低于全国工业固体废物65％的平均利用水平。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加，预计到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨，不仅占用大量土地，赤泥中的碱性物质还将污染环境。进行赤泥综合利用已成为氧化铝行业发展循环经济，建设“资源节约型”和“环境友好型”社会的必然要求。\n[0003] 国内外对采用直接还原-磁选回收赤泥中的铁进行了大量研究，开发出硫酸钠，碳酸钠，硼酸钠，氟化钙等单一添加剂强化赤泥直接还原-磁选分离。上述添加剂均能提高精矿铁品位及铁回收率，但所有添加剂用量太高，硫酸钠和氟化钙会导致铁精矿中硫和氟含量较高，烟气中硫氧化物和氟化物含量超标，污染环境，同时导致直接还原铁粉质量变差。\n[0004] 发明目的\n[0005] 本发明的第一个目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、生产工艺简单、使用方便、在赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺中，有效促进赤泥中铁晶粒长大，使赤泥中的铝矿物转化为铝酸钠或铝酸钙，实现赤泥中铁和铝的高效分离和回收的高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂。\n[0006] 本发明的另一个目的在于提供一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂在赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺中的应用。\n[0007] 本发明一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，由下述组分按质量百分比组成：\n[0008] 石灰石30-50%，\n[0009] 硼砂10-15%，\n[0010] 碳酸钠30-50%，\n[0011] 腐殖酸钠5-10%。\n[0012] 本发明一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，由下述组分按质量百分比组成：\n[0013] 石灰石35-45%，\n[0014] 硼砂12-14%，\n[0015] 碳酸钠35-45%，\n[0016] 腐殖酸钠7-9%。\n[0017] 本发明一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂，由下述组分按质量百分比组成：\n[0018] 石灰石38-42%，\n[0019] 硼砂12-14%，\n[0020] 碳酸钠38-42%，\n[0021] 腐殖酸钠7-9%。\n[0022] 本发明一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂的制备工艺过程为：将碳酸钠、硼砂、石灰石和腐殖酸钠按上述质量配比进行称量、混匀，然后采用球磨机干式细磨到粒度≤0.074mm的质量占各组分总质量的60%，即得到复合添加剂。\n[0023] 一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂的应用，是在赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺中，按赤泥质量的8-20%，添加所述复合添加剂。\n[0024] 一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂的应用，赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺的工艺参数为：还原温度1000－1200℃，还原时间60－180min的条件下，按C/Fe比\n0.4－1.0添加还原煤。\n[0025] 一种高效分离赤泥中铁和铝的复合添加剂的应用，在赤泥直接还原—磁选—碱溶出工艺中，铁精矿品位达到88-93%，铁回收率达到85-96%，磁选尾矿中铝的溶出率达到\n70-80%。\n[0026] 本发明的优点和积极效果\n[0027] 本发明复合添加剂由于采用上述组分配比利用硼砂的低熔点特性、碳酸钠和石灰石在直接还原过程中与铝矿物和硅矿物反应形成铝酸钠或铝酸钙、硅酸钙等，改善铝铁分离效果，提高产品铁品位和回收率，同时使磁选尾矿中铝得到富集，并易于溶出的特点。该添加剂在促进铁氧化物还原、金属铁晶粒长大，铝酸钠、铝酸钙和硅酸钙形成的同时，显著抑制铁橄榄石及铝硅酸钠的生成，有利于铝铁分离。\n[0028] 本发明发明的机理简述于下：\n[0029] 利用硼砂在直接还原过程中易产生低熔点物质，有效促进赤泥中铁矿物还原成金属铁，同时促进金属铁晶粒长大；利用碳酸钠在还原过程中与赤泥中的铝矿物反应，生成易溶于碱溶液的铝酸钠；利用石灰石在还原过程中变成氧化钙，一方面催化铁氧化物的还原，另一方面与硅酸盐矿物反应，降低铁橄榄石及铝硅酸钠的形成，进一步促进铁晶粒长大及铝酸钠、铝酸钙的形成，有利于后续工序中铝的溶出；利用有机粘结剂腐殖酸钠的粘结能力强，有效提高赤泥球团生球的强度及热稳定性；使本发明之多功能复合添加剂具有强化赤泥成球、球团直接还原、促进金属铁晶粒生长及铝酸钠、铝酸钙和硅酸钙形成的三重功效。\n[0030] 采用直接还原—磁选—碱溶出工艺处理铁品位30-50%的赤泥，在不添加任何添加剂的情况下，获得铁精矿品位为65-78%，铁回收率仅仅67-76%，磁选尾矿中铝的溶出率仅为30-40%；如按赤泥质量的8-20%添加本发明的复合添加剂，获得铁精矿品位高达\n88-93%，铁回收率达到85-96%的良好指标，磁选尾矿中铝的溶出率为达到70-80%。铁精矿品位提高15-23个百分点，铁回收率提高18-20个百分点，铝溶出率提高40-50个百分点。\n[0031] 综上所述，本发明的复合添加剂可强化直接还原—磁选—碱（酸）溶出工艺，可一步生产出用于炼钢的直接还原铁粉，有效缩短钢铁生产流程；在生产出优质直接还原铁粉的同时，磁选尾渣中三氧化二铝溶出性能良好，经过碱溶出后，将可制备三氧化二铝，从而实现赤泥中铁和铝的高效分离和回收利用。\n具体实施方式：\n[0032] 对比例1\n[0033] 赤泥铁品位为50.6%,Al2O3含量8.45%，不添加任何添加剂，采用煤基直接还原—磁选—溶出工艺，在还原温度1100℃，还原时间120min的条件下，按C/Fe比0.7添加煤还原，还原产品破碎、磨矿-磁选，磁选尾矿碱溶出，获得铁品位77.52%的直接还原铁粉，铁回收率75.43%，磁选尾渣中三氧化二铝的溶出率仅为40.3%。\n[0034] 对比例2\n[0035] 赤泥铁品位为30.8%,Al2O3含量8.32%，不添加任何添加剂，采用煤基直接还原—磁选—溶出工艺，在还原温度1200℃，还原时间120min的条件下，按C/Fe比0.7添加煤还原，还原产品破碎、磨矿-磁选，磁选尾矿碱溶出，获得铁品位65.52%的直接还原铁粉，铁回收率69.11%。磁选尾渣中三氧化二铝的溶出率仅为30.8%。\n[0036] 实施例1\n[0037] 赤泥铁品位为50.6%,Al2O3含量8.45%，按赤泥质量的13%添加复合添加剂（质量百分比为石灰石50%，硼砂10%，碳酸钠35%，腐殖酸钠5%），采用煤基直接还原—磁选—碱溶出工艺，在还原温度1200℃，还原时间60min的条件下，按C/Fe比0.7添加煤还原，还原产品破碎、磨矿-磁选，磁选尾矿碱溶出，获得铁品位90.87%的直接还原铁粉，铁回收率95.76%。\n磁选尾渣中三氧化二铝的溶出率为72.5%。\n[0038] 实施例2\n[0039] 赤泥铁品位为36.61%,Al2O3含量12.97%，按赤泥质量的13%直接复合添加剂（石灰石30%，硼砂15%，碳酸钠50%，腐殖酸钠5%），采用煤基直接还原—磁选—碱溶出工艺，在还原温度1100℃，还原时间100min的条件下，按C/Fe比1.0添加煤还原，还原产品破碎、磨矿-磁选，磁选尾矿碱溶出，后获得铁品位91.32%的直接还原铁粉，铁回收率88.36%。磁选尾渣中三氧化二铝的溶出率为73.9%。\n[0040] 实施例3\n[0041] 赤泥铁品位为40.50%,Al2O3含量7.07%，按赤泥质量的13%添加复合添加剂（石灰石40%，硼砂12%，碳酸钠40%，腐殖酸钠8%），采用煤基直接还原—磁选—碱溶出工艺，在还原温度1200℃，还原时间180min的条件下，按C/Fe比0.4添加煤还原，还原产品破碎、磨矿-磁选，磁选尾矿碱溶出，后获得铁品位90.03%的直接还原铁粉，铁回收率86.64%。磁选尾渣中三氧化二铝的溶出率为70.8%。\n[0042] 实施例4\n[0043] 赤泥铁品位为40.50%,Al2O3含量7.07%，按赤泥质量的20%添加复合添加剂（石灰石40%，硼砂12%，碳酸钠40%，腐殖酸钠8%），采用煤基直接还原—磁选—碱溶出工艺，在还原温度1000℃，还原时间120min的条件下，按C/Fe比1.0添加煤还原，还原产品破碎、磨矿-磁选，磁选尾矿碱溶出，后获得铁品位91.15%的直接还原铁粉，铁回收率87.32%。磁选尾渣中三氧化二铝的溶出率为80.3%。