[發明專利]生物質還原赤泥中氧化鐵同步提高無機組分活性的方法

有效

• 申請號: 201710473929.X
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107311479B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 劉曉明;李恒;張娜;李東升;蒼大強
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B7/14
• 分類號: C04B7/14;C22B1/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

生物質還原赤泥中氧化鐵同步提高無機組分活性的方法，屬于高鐵拜耳法赤泥生產鐵精礦的技術領域。生物質用量占高鐵拜耳法赤泥用量5％?50％范圍稱取各原料，混合均勻；所得的混合料進行焙燒，焙燒溫度為400?750℃。經磁選后獲得符合高爐煉鐵要求的鐵精礦和高膠凝活性的無機材料兩種產品。本發明采用生物質原料代替煤粉還原高鐵拜耳法赤泥中的赤鐵礦，不僅能夠將還原溫度降低200℃左右，同時還可以同步獲得最優的無機組分膠凝活性。此方法將赤鐵礦還原和提高無機膠凝活性兩個步驟合二為一，“梯級全組分”利用了生產氧化鋁過程中排放的固廢—高鐵赤泥，較碳基還原降低了能源消耗、減少了碳排放，并降低了投資和生產成本，環境效益、社會效益和經濟效益顯著。

技術領域

本發明屬于高鐵拜耳法赤泥生產鐵精礦的技術領域，特別涉及一種生物質低溫磁化還原赤泥中氧化鐵同步提高無機組分膠凝活性的方法。磁化焙燒技術主要應用于赤鐵礦、褐鐵礦等磁性很弱的鐵礦石，用煤炭、天然氣等還原劑，在一定的溫度和氣氛條件下，將這些礦石還原成磁鐵礦，經還原磁化后，礦石物相發生改變，赤、褐鐵礦變成磁鐵礦，磁性可增加多個數量級，利用焙燒后鐵礦與脈石的巨大磁性差異，可以用弱磁選分離出鐵礦。

提高尾礦的膠凝活性，一般要對鐵尾礦進行活化，常見的活化方法包括機械活化、熱活化、化學活化、水熱活化及復合熱蝕變活化等。

背景技術

赤泥是氧化鋁在生產過程中排出的固體廢渣，具有強堿性，因礦石品位、生產方法和技術水平的不同，大多數生產廠每生產1t氧化鋁要排放1.0～2.0t的赤泥。我國氧化鋁廠大多采用露天筑壩的方式堆存赤泥這種方式不僅浪費赤泥中的金屬資源而且占用大量的土地，赤泥中的堿會滲透到地下造成土壤和地下水污染，裸露在地表的赤泥容易風化污染空氣對人類的健康造成極大危害。2016年底我國氧化鋁產量6090.5萬噸，赤泥排放量達9000萬噸左右，其中近一半為高鐵拜耳法赤泥。所以必須研究開發利用國內大量的高鐵拜耳法赤泥。近年來，我國出臺了一系列赤泥綜合利用的政策文件和鼓勵措施，“十二五”初，科技部聯合發改委、環保部等部門制定了《廢物資源化科技工程“十二五”專項規劃》；國家發展改革委于2011年發布了《“十二五”資源綜合利用指導意見》和《大宗固體廢物綜合利用實施方案》，明確提出加快共性關鍵技術研發，實現赤泥科學高效利用，重點發展赤泥提取有用組分生產建材從我國鐵礦資源的利用情況來看，易選的磁鐵礦資源正面臨日益短缺的局面，所以要充分利用我國擱置的大量高鐵拜耳法赤泥。近年來我國赤泥提鐵技術總體水平有了很大提高，但是開發利用的水平仍然處于較低水平，選礦加工成本仍然較高，高鐵拜耳法赤泥高效利用技術亟待提高。

鐵尾礦作為一種二次資源，其資源化利用是全社會關注的焦點。鐵尾礦的資源化利用已迫在眉睫，否則不僅造成鐵尾礦中有用組分流失，而且其排放后占用大量土地、破壞植被和污染環境。隨著磁化焙燒技術的發展，高鐵拜耳法赤泥選鐵后，將會排出更多鐵尾礦，其資源化利用將成為一大難題。而目前鐵尾礦在建材中利用的難題在于其膠凝活性過低，無法直接大摻量利用。如果在高鐵拜耳法赤泥磁化焙燒過程中，同時利用焙燒環境對高鐵拜耳法赤泥中硅鋁組分(鐵尾礦的主要成分)進行改質，這樣既能提取鐵組分，又能提高尾礦的膠凝活性，方便對其進行下一步建材化利用，實現鐵礦資源的全組分利用。這對于節能減排、清潔生產及生態環境的改善都具有非常重要的意義。鐵尾礦在建筑材料中應用是實現其大宗高效利用的重要途徑，但由于鐵尾礦膠凝活性低，無法大摻量應用于建筑材料，因此，提高其膠凝活性從而使其用量增加是擴大鐵尾礦消耗量的重要手段。

生物質不僅是可再生綠色能源，而且分布廣泛，資源豐富，廉價易得，生物質廢棄物的總量每年可達6.5億噸標煤以上。近年來，生物質作為一種可再生的還原劑被應用于冶金中，其中生物質磁化還原赤泥因其反應溫度低，磁化效果好被廣泛關注。

發明內容