[發明專利]一種水化鈣鐵榴石碳熱還原預磁化方法

有效

• 申請號: 201910986930.1
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110937638B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 謝宏偉;柳新悅;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: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08
• 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

一種水化鈣鐵榴石碳熱還原預磁化方法，屬于赤泥利用領域。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炭粉顆粒混合均勻，將混合物料置于密閉容器中，加熱至650℃～850℃，恒溫還原至水化鈣鐵榴石中氧化鐵還原成四氧化三鐵，得到預磁化后的反應物料；還原結束后，降溫至30?50℃或室溫，平衡反應器壓強至常壓，將預磁化后的反應物料磁選分離出鐵。該方法使水化鈣鐵榴石中三氧化二鐵轉化為四氧化三鐵的轉化率在90％以上，產物經磁選分離，鐵分離率在55％以上。該方法實現了水化鈣鐵榴石還原預磁化過程物相重構和鐵富集，操作簡單，產物附加值高，將大大提高赤泥的附加值、并且該方法能夠大規模有效利用。

技術領域

本發明涉及赤泥利用技術領域，具體涉及一種水化鈣鐵榴石碳熱還原預磁化方法。

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。因含有游離態純物質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。作為對環境有污染的廢棄物，赤泥的高附加值值綜合利用一直是難點、熱點。

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，回收有效部分重新進入到氧化鋁生產，廢棄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”比赤泥含“堿”量低(氧化鈉和氧化硅質量比，鈉硅比0.002)很多，含鐵量高(全鐵質量含量≥20％)。但該水化鈣鐵榴石含氧化硅和水量高，無法直接應用到煉鐵；傳統赤泥中三氧化二鐵是獨立純物質形式存在，可以通過還原劑(碳、氫等)直接高溫還原預磁化或直接選鐵，分離出部分鐵用于煉鐵。。而且該水化鈣鐵榴石是由三氧化二鐵、氧化鈣和二氧化硅復合構成的物質，有固定的晶體結構，三氧化二鐵不是單獨以純物質形式存在，不能用傳統的通過還原劑(碳、氫等)直接高溫還原預磁化或直接選鐵加以利用。然而該水化鈣鐵榴石具有顆粒細小(顆粒尺寸20微米)，表面能大、活性高的特點。重構其物相，使有價元素富集加以利用是該廢棄物利用的關鍵，也是解決傳統赤泥高附加值綜合利用的關鍵。

因赤泥中三氧化二鐵是純物質狀態存在，傳統還原預磁化方法采用常壓下，固-固、固-氣兩種手段即可滿足預磁化、磁選分離的需求。而水化鈣鐵榴石必須把其中非純物質的三氧化二鐵進行重構、富集。碳還原劑相對于CO、CH₄、H₂等氣體還原劑價格低廉，易獲得，資源豐富。用固體碳做還原劑也有利于操作，利于大規模產業化前景。此外，水化鈣鐵榴石中含有水分子結構，若將水化鈣鐵榴石晶體結構中的水分子的參與重構過程，將有利于實現鐵物相重構和鐵富集會有幫助。

發明內容

本發明提供一種水化鈣鐵榴石碳熱還原預磁化方法，該方法以C為還原劑，在高溫下高壓下直接將赤泥高壓水化后產生的水化鈣鐵榴石還原進行預磁化，將水化鈣鐵榴石中的三氧化二鐵還原成具有磁性的四氧化三鐵，產物經磁選分離，分離出鐵。

該方法使水化鈣鐵榴石中三氧化二鐵轉化為四氧化三鐵的轉化率在90％以上，產物經磁選分離，鐵分離率在55％以上。該方法實現了水化鈣鐵榴石還原預磁化過程物相重構和鐵富集，操作簡單，產物附加值高，將大大提高赤泥的附加值、并且該方法能夠大規模有效利用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的一種水化鈣鐵榴石碳熱還原預磁化方法，包括以下步驟：

步驟1：混料

將水化鈣鐵榴石與炭粉顆粒混合均勻，得到混合物料；其中，按摩爾比，水化鈣鐵榴石中含氧化鐵：炭粉＝3：(0.5～1)；

步驟2：恒溫還原預磁化