[發明專利]基于水溶液對水化鈣鐵榴石進行還原預磁化方法

有效

• 申請號: 201910986872.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110803717B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 謝宏偉;董函晴;寧志強;王錦霞;尹華意;宋秋實
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種基于水溶液對水化鈣鐵榴石進行還原預磁化方法，屬于赤泥回收領域。該方法為：將赤泥經高壓水化處理產生的固廢物水化鈣鐵榴石與水混合后倒入高溫高壓反應釜中，密閉；通入惰性氣體排空空氣后，再通入高壓強還原氣體至壓強P，升溫至80℃～260℃，恒溫恒壓還原進行預磁化，得到預磁化后的水化鈣鐵榴石；壓強P為1.0P≤3.0atm；預磁化時間≥30min；還原預磁化結束后，將高溫高壓反應釜降壓至常壓，通入惰性氣體，稀釋至還原氣體至空氣中安全含量值以下；對得到的預磁化后的水化鈣鐵榴石進行磁選分離，鐵的分離率在65％～70％。該方法實現了赤泥高壓水化處理后產生的水化鈣鐵榴石的利用，操作簡單，產物附加值高。

技術領域

本發明涉及赤泥回收技術領域，具體涉及一種基于水溶液對水化鈣鐵榴石進行還原預磁化方法。

背景技術

赤泥是鋁土礦生產氧化鋁過程中的工業固體廢物，一般每生產1t氧化鋁就產生1.0～1.8t赤泥。因含有游離態純三氧化二鐵而顯紅色，故稱為赤泥。現有工藝(拜耳法或燒結法)產生的赤泥中含有大量的Na₂O·Al₂O₃·1.7SiO₂·nH₂O，具有強堿性(按質量比氧化鈉：氧化硅≈1.0左右)特點。處置方法主要在堆場長期堆放，不但需要一定的基建費用，而且占用大量的土地，大量有價金屬礦以及豐富的堿液得不到合理利用，且污染環境，造成土地堿化、污染地下水。赤泥的綜合利用，雖然有許多人進行過研究，諸如用于建筑材料領域用作建筑添加劑，也有用于生產水泥、磚、瓷磚、絕緣磚、微孔硅酸鈣等建筑材料。但是由于在制作水泥過程中要添加含鈣硅酸鹽，微量解離出來的鈣離子會促進赤泥中Na₂O·Al₂O₃·1.7SiO₂·nH₂O中鈉離子的析出使上述開發的材料應用過程中存在返堿的問題，返堿導致很多問題，使這些由赤泥制備的材料無法實際應用。

有人采用高壓水化方法將現有工藝產生的赤泥進一步處理，產物為水化鈣鐵榴石(3CaO·Fe₂O₃·nSiO₂·mH₂O(n＝1-2))，這種水化鈣鐵榴石含“堿”量低(鈉硅比0.002(氧化鈉和氧化硅質量比))，含鐵量高(全鐵質量含量≥20％)。盡管該產品解決了赤泥含堿量高的問題，但仍無法得到有效應用。這是因為該水化鈣鐵榴石含氧化硅和水量高無法應用到煉鐵；而相對于陶瓷材料來說其含鐵量卻又太高(水泥要求全鐵含量≤7％)，也無法應用到建筑材料。此外，該水化鈣鐵榴石是帶有結晶水的氧化鈣、氧化硅、氧化鐵復合物，其中的氧化鐵的活性低，不像傳統赤泥中三氧化二鐵那樣以游離態純物質形式存在，也無法通過像赤泥那樣還原預磁化后進行磁選將其直接分離。然而該水化鈣鐵榴石顆粒細小(顆粒尺寸20微米)，表面能大、活性高。若能將其顆粒小，表面能大、活性高和含鐵高的特點充分利用，將對其綜合利用價值有很大的提高。并且這種水化鈣鐵榴石顆粒細小，高溫下容易團聚。將其分散在水中，顆粒間不團聚，有利于提高較低溫度下預磁化速度，更能被廣泛應用。

發明內容

本發明提供一種基于水溶液對水化鈣鐵榴石進行還原預磁化方法，該方法通過還原氣體，在水溶液中，中、低壓強下將水化鈣鐵榴石中三氧化二鐵進行預磁化還原為四氧化三鐵。該方法使水化鈣鐵榴石中三氧化二鐵轉化為四氧化三鐵轉化率在95％以上，預磁化產物可用于磁選分離，鐵分離率≥65％。該方法實現了赤泥高壓水化處理后產生的水化鈣鐵榴石的利用，操作簡單，產物附加值高，將大大提高赤泥的高附加值有效利用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的一種基于水溶液對水化鈣鐵榴石進行還原預磁化方法，包括以下步驟：

步驟1：混料

將水化鈣鐵榴石與水混合，得到混合溶液；將混合溶液倒入高溫高壓反應釜中，密閉；

步驟2：還原預磁化