1.本发明属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺。
背景技术：
2.赤泥是制
铝工业提取
氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0-2.0吨赤泥。我国每年排放的赤泥高达数百万吨，大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，污染环境，并使赤泥中的许多可利用成分得不到合理利用，造成资源的二次浪费，严重阻碍了铝工业的可持续发展。
3.在氧化铝采用拜耳法生产工艺时，产出的赤泥中主要矿物组成为赤铁矿、针铁矿、菱铁矿、含水铝硅酸钠、一水硬铝石，其次为文石和方解石，还有少量的天然碱、水玻璃、火碱等，赤泥的化学组成为tfe：25～35%、fe2o3：40～50%、sio2：15～20%、al2o3：21～25%、cao：2～10%、tio2：2～5%。赤泥铁渣中有用成分为氧化铁，主要杂质成分为氧化铝。同时赤泥的结构呈板结状态，粒度非常细，其中-10μm泥约占58%，物料比较粘，制样研磨很容易，自然堆积疏松，堆比重小，熔点1200-1250℃。赤泥的ph值为10.29-11.83，氟化物含量4.89-8.6mg/l，属于一般固体废渣。
4.赤泥中主要矿物为赤铁矿和水化铝硅酸盐，na2o含量高达2-3%，铁氧化物含量较低，且弱磁性铁占有很大的比例，结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质，赤泥中含铁矿物与其他矿物相互包裹、连生严重，使铁氧化物磁选时与其他矿物难以分离，采用磁选工艺以外的其他工艺难以分离赤泥中的铁渣。当赤泥采用直接还原工艺进行利用时，需对赤泥进行干燥、打散、配入还原煤，然后经混合和压块后，采用隧道窑或转底炉进行还原，最后再采用磨矿和磁选工艺生产金属化铁粉，其存在的主要问题有：生产工艺流程较长，生产成本较高，赤泥还原质量较差，金属回收率较低，同时直接还原中易形成低熔点高沸点的na2co3，易粘管壁，难以脱除，给下道工序直接还原带来一系列的问题；当赤泥采用磁化焙烧工艺进行利用时，需对赤泥进行干燥、打散、配入还原煤，然后经混合和压块后，采用隧道窑或转底炉进行磁化焙烧，最后再采用磨矿和磁选工艺生产铁精矿，其存在的主要问题有：由于嵌布粒度很细，压块内部透气性较差，赤泥焙烧均匀性较差，同时焙烧矿需磨至很细的粒度才能实现矿物解离，磨矿成本较高，金属回收率较低、磨选产品铁品位低、生产工艺流程长。
5.根据以上情况，对于赤泥低成本、高金属回收率的无害化利用技术一直难以进行，世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，但此类研究进展不大。
6.本发明为解决赤泥磁化焙烧过程中存在的生产工艺流程长、磨矿成本高、金属回收率较低、还原物料金属化率低、磨选产品铁品位低及金属回收率低的问题，发明了一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺。
oe，得到强磁物料和弱磁物料，再将弱磁物料加入到二级磁选机进行磁选，控制磁选机的磁选强度2200-2500 oe，得到磁性物料和非磁性物料。
16.（7）将强磁物料和磁性物料进行混合后可得到铁品位55%以上的铁精矿，非磁性物料作为
尾矿进行排放。
17.（8）从旋风分离器分离出来的高温烟气，作为干燥机的热源直接与含水赤泥进行换热，从干燥机排出的150-180℃低温烟气经布袋
除尘器除尘后，再经抽烟机加压后经烟囱进行排放。
18.本发明还提供了一种赤泥处置后产生尾矿的利用工艺，为将尾矿制成免烧砖，采用以下步骤：（1）向非磁性尾矿中按尾矿:粉煤灰:砂石：石膏:石灰:水=100:（8-9）:（7-8）:（1-2）:（2-3）:（2-3）的配比进行配料，然后进行搅拌混合形成混合料；（2）将混合料制成固定形状的砖坯；（3）将砖坯先在温度50℃、湿度70%下预养护12小时，然后再在温度180℃、蒸气压0.8-1.2mpa条件下养护8小时，得到免烧砖。
19.本发明的有益效果（1）本发明通过加入了抑制硅铝等与铁高温结合的添加剂，使得焙烧还原时赤泥中的硅铝等与铁不会结合，颗粒间不会粘接，由于干燥及细碎后的赤泥孔隙度高，并且粒度细，因此反应更加迅速，反应的时间缩短，焙烧还原效率大大提高。
20.（2）本发明赤泥在悬浮加热炉内悬浮加热温度控制为1000-1100℃，可使赤泥中-300目以下的微细颗粒在高温作用下会相互粘结，从而使赤泥的嵌布粒度长大，为后续的磨矿和磁选提供了条件。
21.（3）本发明将还原煤气从悬浮还原炉的底部通入，还原煤气在悬浮还原炉内从下往上流动过程中与下流的高温赤泥细粉接触，可使赤泥在充分流化后，气固两相流依靠煤气中的co和h2对赤泥中fe2o3进行还原，使其还原成fe3o4。
22.（4）本发明对焙烧物料采用湿式磨矿和磁选方法，磁选中可脱除焙烧矿中大部分的na2o，得到铁品位55～62%高铁低碱金属的合格铁精矿。
23.（5）本发明磨矿解决了赤泥中含铁矿物与其他矿物间的包裹、连生问题，使含铁氧化物与其他矿物容易分离，提高磁选效果。
24.（6）本发明提供了一种赤泥磁化焙烧综合利用系统，通过新式气基还原的磁化焙烧系统，高效分选出精铁矿，并提高赤泥的综合利用率。
25.（7）磁化焙烧后的非磁性尾渣可用作建筑材料，提高赤泥的综合利用率。
附图说明
26.图1为本发明赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺流程图；图2为本发明赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿设备连接图；图中：1-干燥机，2-第一旋风分离器，3-第二旋风分离器，4-碾混机，5-悬浮加热炉，6-气固两相流出口管道，7-悬浮还原炉，8-还原煤气入口管道，9-煤气高速烧嘴，10-无氧冷却装置，11-湿式磨矿机，12-一级磁选机，13-二级磁选机，14-添加剂加料口，15-罗茨
鼓风机，16-粗粒粉尘排放管，17-细粒粉尘排放管，18-布袋除尘器。
具体实施方式
27.一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，由以下设备和工艺完成：如图2所示，生产设备包括干燥机1，干燥机1的烟气入口与第一旋风分离器2的烟气出口连接，干燥机1的烟气出口与第二旋风分离器3连接，第二旋风分离器3与布袋除尘器18连接，干燥机1的出料口与碾混机4的入料口连接，干燥机1的入料口与赤泥矿仓连接。碾混机4的入料口处设有添加剂加料口14。碾混机4的出料口与悬浮加热炉5的入料口连接，悬浮加热炉5上部通过气固两相流出口管道6与第一旋风分离器2的入口连接，第一旋风分离器2底部的加热物料出口与悬浮还原炉7的物料入口连接，悬浮还原炉7底部设有还原煤气入口管道8，悬浮还原炉7顶部的还原后煤气出口与悬浮加热炉5底部设置的煤气高速烧嘴9连接，煤气高速烧嘴9连接有罗茨鼓风机15。悬浮还原炉7的还原物料出口与无氧冷却装置10连接，无氧冷却装置10与湿式磨矿机11连接，湿式磨矿机11与一级磁选机12连接，一级磁选机12与二级磁选机13连接，布袋除尘器18与抽烟机19连接，抽烟机19与烟囱20连接。第二旋风分离器3底部的粗粒粉尘排放管16和布袋除尘器18底部的细粒粉尘排放管17与悬浮加热炉5的入料口连接。
28.生产工艺，包括以下步骤：（1）赤泥干燥及打散:将赤泥采用干燥机进行干燥，干燥温度为190℃，干燥时间25min，控制干燥物料含水量2%，干燥后的赤泥与添加剂配料后加入到碾混机内进行细碎，细碎粒度控制为-200目占86%。添加剂采用粒度为-200目占90%的石灰石粉，赤泥与添加剂以100：2~3的质量比混合配料；（2）悬浮加热炉加热:将细碎后的物料加入到悬浮加热炉中，采用还原后煤气与空气在煤气高速烧嘴中混合燃烧的方式进行供热，并对赤泥采用悬浮焙烧的方式进行加热，当赤泥温度升高到1050℃时，赤泥中碱金属产生液相，并使赤泥中微细颗粒进行长大；（3）悬浮还原炉还原:将从悬浮加热炉排出的高温赤泥经旋风分离器气固体分离后加入到悬浮还原炉中，采用还原煤气对赤泥进行悬浮磁化焙烧，通过控制还原后焙烧矿的温度860℃，可使焙烧矿中fe3o4嵌布粒度长大，还原后煤气作为悬浮加热炉的燃料进行利用；（4）焙烧物料冷却：还原后的高温焙烧物料进入到无氧冷却装置中与常温水进行间接换热，在产出320℃中温中压蒸汽同时，可使焙烧物料温度降低到180℃以下；（5）将冷却后的焙烧物料加入到湿式磨矿机中进行磨矿，磨矿粒度控制为-200目占83%；（6）将湿磨物料加入到一级磁选机进行磁选，控制磁选机的磁选强度1200 oe，得到强磁物料和弱磁物料，再将弱磁物料加入到二级磁选机进行磁选，控制磁选机的磁选强度2500 oe，得到磁性物料和非磁性物料；（7）将强磁物料和磁性物料进行混合后可得到铁品位56.12%的铁精矿、回收率82.75%、s含量0.273%，非磁性物料作为尾矿进行排放；（8）从旋风分离器分离出来的高温烟气，作为干燥机的热源直接与含水赤泥进行换热，从干燥机排出的170℃低温烟气经布袋除尘器除尘后，再经抽烟机加压后进行排放。
29.赤泥处置后产生尾矿的利用工艺，包括以下步骤：（1）向非磁性尾渣中按尾矿:粉煤灰: 砂石：石膏: 石灰: 水=100:8.5:7.5:1.5:
2.5:2.5的配比进行配料，然后进行搅拌混合形成混合料；（2）将混合料制成固定形状的砖坯；（3）将砖坯先在温度50℃、湿度70%下预养护12小时，然后再在温度180℃、蒸气压0.9mpa条件下养护8小时，得到免烧砖。技术特征：
1.一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，由以下设备和工艺完成：生产设备：包括干燥机，所述干燥机的烟气入口与第一旋风分离器的烟气出口连接，所述干燥机的烟气出口与第二旋风分离器连接，所述第二旋风分离器与布袋除尘器连接，所述干燥机的出料口与碾混机的入料口连接，所述碾混机的出料口与悬浮加热炉的入料口连接，所述悬浮加热炉上部通过气固两相流出口管道与第一旋风分离器的入口连接，所述第一旋风分离器底部的加热物料出口与悬浮还原炉的物料入口连接，所述悬浮还原炉底部设有还原煤气入口管道，所述悬浮还原炉顶部的还原后煤气出口与悬浮加热炉底部设置的煤气高速烧嘴连接，所述煤气高速烧嘴连接有罗茨鼓风机，所述悬浮还原炉的还原物料出口与无氧冷却装置连接，所述无氧冷却装置与湿式磨矿机，所述湿式磨矿机与一级磁选机连接，所述一级磁选机与二级磁选机连接；生产工艺，包括以下步骤：（1）赤泥干燥及细碎:将赤泥采用干燥机在180-200℃下干燥20-30min，控制干燥物料含水量3%以下，干燥后的赤泥与添加剂混合配料后进行细碎，细碎粒度控制为-200目占80%以上；（2）悬浮加热炉加热:将细碎后的赤泥物料加入到悬浮加热炉中，采用还原后煤气与空气混合燃烧的方式进行供热，并对赤泥物料采用悬浮焙烧的方式进行加热，控制加热温度为1000-1100℃；（3）悬浮还原炉还原:将从悬浮加热炉排出的高温赤泥物料经旋风分离器气固分离后加入到悬浮还原炉中，采用还原煤气对赤泥进行悬浮磁化焙烧，控制还原后焙烧矿的温度800-900℃，控制物料悬浮还原时间15-25s，使赤泥中的fe2o3转化成磁性的fe3o4，还原后煤气作为悬浮加热炉的燃料进行利用；（4）焙烧物料冷却：将还原后的高温焙烧物料进入到无氧冷却装置中使焙烧物料温度降低到200℃以下；（5）将冷却后的焙烧物料加入到湿式磨矿机中进行磨矿，磨矿粒度控制为-200目占80%；（6）将湿磨物料加入到一级磁选机进行磁选，控制磁选机的磁选强度1200-1500 oe，得到强磁物料和弱磁物料，再将弱磁物料加入到二级磁选机进行磁选，控制磁选机的磁选强度2200-2500 oe，得到磁性物料和非磁性物料；（7）将强磁物料和磁性物料进行混合后可得到铁品位55%以上的铁精矿，非磁性物料作为尾矿进行排放。2.根据权利要求1所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：所述第二旋风分离器底部的粗粒粉尘排放管和布袋除尘器底部的细粒粉尘排放管与悬浮加热炉的入料口连接。3.根据权利要求1所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：所述碾混机入料口处设有添加剂加料口。4.根据权利要求1所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：所述布袋除尘器与抽烟机连接，所述抽烟机与烟囱连接。5.根据权利要求1或2所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：步骤（1）中，添加剂采用粒度为-200目占90%的石灰石粉，赤泥与添加剂以100：2~3的质
量比混合配料。6.根据权利要求16所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：步骤（2）中，悬浮加热炉的底部通过罗茨鼓风机鼓入压力8-10kpa空气和还原后煤气在煤气高速烧嘴中混合并燃烧，燃烧产生的高温烟气从悬浮加热炉底部通入。7.根据权利要求16所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：步骤（3）中，还原煤气为高炉煤气、发生炉煤气或高炉煤气与发生炉煤气混合而成的混合煤气中的任何一种。8.根据权利要求1所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：步骤（3）中，悬浮还原炉内还原煤气使用量350-400m3/t·赤泥物料。9.根据权利要求1所述的一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，其特征在于：赤泥处置后产生尾矿的利用工艺，包括以下步骤：（1）向非磁性尾矿中按尾矿:粉煤灰:砂石：石膏:石灰:水=100:（8-9）:（7-8）:（1-2）:（2-3）:（2-3）的配比进行配料，然后进行搅拌混合形成混合料；（2）将混合料制成固定形状的砖坯；（3）将砖坯先在温度50℃、湿度70%下预养护12小时，然后再在温度180℃、蒸气压0.8-1.2mpa条件下养护8小时，得到免烧砖。
技术总结
本发明涉及一种赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺，为利用含铁赤泥生产铁精矿，采取的生产工艺为：将含铁赤泥进行干燥，干燥赤泥与添加剂配料后进行细碎和混料，然后将混合物料加入到悬浮加热炉中，控制加热温度为1000-1100℃，再将加热物料加入到悬浮还原炉中，控制还原时间15-25s，还原终了温度800-900℃，可使赤泥得到充分磁化。高温焙烧物料最后经无氧冷却装置冷却和湿式磨矿机磨矿后，得到的矿浆再经两段磁选机磁选后，可得到品位较高的铁精矿。本发明赤泥生产铁精矿采用悬浮加热和悬浮还原方法，可在赤泥嵌布粒度长大的同时，提高了赤泥的磁化焙烧质量，达到了提高铁精矿品位和金属回收率的目的。精矿品位和金属回收率的目的。精矿品位和金属回收率的目的。
技术研发人员：权芳民
受保护的技术使用者：酒泉钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2022/5/6
声明：
“赤泥悬浮磁化焙烧-磨选生产铁精矿工艺的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：中冶有色技术网
来源：酒泉钢铁（集团）有限责任公司
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2024年07月25日 ~ 27日 
