一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法
【專利摘要】本發(fā)明針對未燃盡碳、SO3、Fe（赤鐵礦）含量偏高的一類粉煤灰進行降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦處理。以粉煤灰中未燃盡碳為還原劑，將預(yù)先調(diào)配好的干燥粉煤灰原料（燒失量9%±1%，SO3含量9.5%±1%），于900℃下還原焙燒15-30min，之后快速隔氧水淬冷卻，以濕式弱磁選機磁選鐵精礦。經(jīng)還原焙燒后，粉煤灰中石膏（CaSO4）轉(zhuǎn)化成CaS，SO3含量降低；弱磁性的赤鐵礦轉(zhuǎn)化成強磁性的磁鐵礦，采用弱磁選予以分離。處理后的粉煤灰碳、Fe、SO3含量分別降至5.3%、5%和1.32%以下，可直接用于水泥和混凝土生產(chǎn)等領(lǐng)域；同時獲得TFe品位48%-53%的鐵精礦，可用作煉鐵原料或選煤等行業(yè)的重介質(zhì)粉。綜合經(jīng)濟效益顯著。本發(fā)明無需外加還原劑，輔助設(shè)備少，工藝流程短，易于實現(xiàn)工業(yè)化。
【專利說明】一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粉煤灰的綜合利用方法，尤其涉及從未燃盡碳、SO3, Fe含量偏高的粉煤灰中回收鐵精礦并降低粉煤灰中C、S03、Fe含量的方法，屬固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]粉煤灰是燃煤電廠排放的大宗固體廢棄物。我國每年的粉煤灰產(chǎn)出量巨大，利用率相對較低。粉煤灰的存儲占用大量土地，增加煤電企業(yè)運行成本；污染水源和空氣，嚴(yán)重危害周邊環(huán)境和居民健康。將粉煤灰進行資源化利用，變廢為寶，既能緩解環(huán)境污染問題又能創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益，可謂一舉兩得。我國的廢物資源化科技工程“十二五”專項規(guī)劃中提出了粉煤灰綜合利用率達到50%的發(fā)展目標(biāo)。
[0003]目前粉煤灰的利用仍大部分還集中于水泥和混凝土行業(yè)，雖然經(jīng)濟附加值較低，但其對粉煤灰的消耗具有快速、量大的特點。GB/T1596-2005中規(guī)定了用于水泥和混凝土的粉煤灰中SO3含量不大于3%，燒失量分別不大于5%( I級)、8%( II級)、15%( III級)。然而電廠通常采用劣質(zhì)原煤或煤矸石作為燃料，其中高含量的黃鐵礦(FeS2)為粉煤灰提供了硫源和鐵源；加之燃燒工況、固硫方式等方面的差異，一些燃煤電廠排放的粉煤灰中未燃盡碳和SO3含量過高，限制了其在水泥和混凝土行業(yè)的應(yīng)用?，F(xiàn)有的粉煤灰高附加值利用研究主要集中在從粉煤灰中分離提取氧化鋁、二氧化硅以及稀有金屬等方面。采用化學(xué)方法提取氧化鋁及其他有價金屬的過程中，未燃盡碳、SO3 (硫酸鈣)和鐵氧化物均屬雜質(zhì)，會增加藥劑損耗，尤其影響產(chǎn)品純度。因而，往往采用預(yù)處理的方式，浮選、電選或高溫灼燒除碳、磁選除鐵。降低粉煤灰中SO3的研究較為有限。
[0004]粉煤灰脫碳及碳粉回收方面的研究較多，多以浮選或電選方法為主，設(shè)備工藝復(fù)雜，建廠投入較高；回收的碳粉用作燃料或吸附劑，經(jīng)濟價值偏低；尤其對于碳含量不是很高的粉煤灰，產(chǎn)出與投入的比值不高，生產(chǎn)企業(yè)動力不足。
[0005]《粉煤灰專用高效除硫劑的研究》一文研究了一種粉煤灰專用除硫劑(成分未公開)，能有效降低粉煤灰中SO3的含量，使高硫粉煤灰符合GB1596-91要求，可用于混凝土工程。其他同類研究未檢索到。
[0006]現(xiàn)有對粉煤灰中鐵的研究及生產(chǎn)實踐多從“除雜”的角度出發(fā)，即單純以降低粉煤灰中鐵含量為目標(biāo)，不關(guān)注鐵精礦品位，如中國專利201110103784.7和201020592311.9。磁鐵礦(Fe3O4)和赤鐵礦(Fe2O3)是粉煤灰中的主要富鐵礦物。磁鐵礦的比磁化系數(shù)高，選別性好，通過改善工藝或改進設(shè)備可達到提高鐵精礦品位和全鐵回收率的目的。如《從發(fā)電廠粉煤灰中磁選鐵精礦》一文中采用磨礦、粗選、多次精選后獲得TFe品位51%，回收率60%左右的鐵精礦；中國專利200810115358.3使用干式磁選機經(jīng)一次磁選獲得產(chǎn)率3.5%、氧化鐵含量45% (TFe=32.6%)的粗精礦，粗精礦又經(jīng)二次磁選后獲得氧化鐵含量65% (TFe=47.0%)的鐵精礦。赤鐵礦比磁化系數(shù) 則較低，難于分選。以某電廠的流化床鍋爐粉煤灰為例，碳含量8.0%，TFe=8.9%，富鐵礦物全部為赤鐵礦(Fe2O3);采用濕式強磁選機進行多次選鐵實驗，磁場強度、精礦品位、全鐵回收率如表1所示。
[0007]表1赤鐵礦型粉煤灰濕式強磁選實驗結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: a.將濕粉煤灰在烘干機中烘干，由電廠運出的干灰可直接使用； b.將干燥的粉煤灰按燒失量和SO3含量進行配灰，無須粉磨，所得粉煤灰作為最終焙燒原料； c.將焙燒原料裝入預(yù)先升溫至900°C的還原焙燒爐中，隔氧密封； d.在900°C下還原焙燒15-30min； e.將經(jīng)還原焙燒的粉煤灰快速倒入水淬槽中，水淬冷卻至室溫，同時回收水面浮碳； f.采用濕式弱磁選機從粉煤灰料漿中磁選鐵精礦，精礦料漿和尾礦料漿經(jīng)抽濾、烘干后得到鐵精礦和磁選余灰產(chǎn)品，抽濾所得廢水返回至水淬槽中循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述步驟a中烘干溫度為200°C _300°C，烘干時間為2_3h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述步驟b中燒失量依照GB/T 212-2008中所述方法測得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述步驟b中最終焙 燒原料的燒失量為9%土 1%，SO3含量為9.5%土 1%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述步驟c中還原焙燒爐為采用還原氣氛焙燒的回轉(zhuǎn)爐或沸騰爐或懸浮爐，并附帶H2S、CO、CO2氣體捕集裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述步驟e中冷卻方式為水淬冷卻，并在冷卻過程中保持隔氧環(huán)境。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述步驟e中水淬槽底部設(shè)有粉煤灰料漿排料閥口，水淬槽內(nèi)部設(shè)有攪拌器，槽口設(shè)有浮碳撈網(wǎng)或刮板，上方設(shè)有H2S、CO、CO2氣體捕集裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉煤灰的降碳、減硫、除鐵并回收鐵精礦方法，其特征在于，所述步驟f中磁選的磁場強度為150-200 mT。
【文檔編號】C21B13/00GK103572040SQ201310596295
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】劉匯東, 代世峰, 李大華, 劉 東, 李霄, 趙利信 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京), 重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院