本實用新型屬于冶金和能源技術領域，具體涉及一種處理赤泥的系統(tǒng)。

背景技術：

赤泥是氧化鋁工業(yè)生產過程中產生的最主要的固體廢渣，目前，國內赤泥每年排放量超過3000萬t，除少部分應用于水泥生產、制磚等用途外，大多濕法露天筑壩堆存，現(xiàn)今赤泥累積堆存已超過3.5億噸。在水泥建材領域，2015年我國水泥消耗量國約為22億噸，市場十分巨大，但目前制約赤泥在水泥中應用的主要限制因素是赤泥中堿含量過高?，F(xiàn)有的赤泥脫堿方法主要有石灰法、常壓懸浮碳化法、水洗法、酸洗法。石灰水熱法脫堿是在高壓或低壓下加入石灰，使之與赤泥發(fā)生晶格取代反應，利用Ca2+取代赤泥中的Na+，Na+隨溶液溶出，從而達到脫堿目的。此種方法脫堿效果顯著，但脫堿過程存在石灰用量大，成本高等問題。酸浸出法是直接用硫酸、鹽酸等強酸浸取赤泥進行脫堿，此方法存在操作環(huán)境差，廢液量大且易造成二次污染等問題。脫堿成本高導致企業(yè)和客戶利用赤泥的意愿較低，單純脫堿或回收堿并不能經濟有效的利用赤泥，從而限制了赤泥在水泥方面的應用。

從成分來看，赤泥中酸性氧化物Al₂O₃、SiO₂含量特別高，赤泥中Al₂O₃、SiO₂含量特別高，在還原過程中需要添加大量的石灰石作為堿性熔劑。不加入石灰石時或加入量較少時，球團不能得到充分的還原，金屬化率很低，不利于后續(xù)渣鐵分離。當加入較多的石灰石后，石灰石中CaO在高溫下則與FeO、SiO₂、Al₂O₃形成鈣鐵橄欖石等低熔點化合物，導致球團軟熔與耐火材料粘接嚴重，因此得到高金屬化率的金屬化球團比較難，現(xiàn)有的回轉窯采用赤泥粉料燒結的方法，脫堿率雖能達到60％以上，但金屬化率僅有50％-70％，鐵回收率30％，設備易結圈，生產不順。

因此，赤泥的綜合治理及其金屬資源的有效回收成為人們日益關注的焦點。赤泥的處理主要還是外排前采用強磁選，提取部分鐵精礦，尾礦直接堆存。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種具有赤泥脫堿率高、鐵還原效果好且易回收的處理赤泥的系統(tǒng)。

根據本實用新型的一個方面，本實用新型還提出一種處理赤泥的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：烘干裝置，所述烘干裝置具有含水赤泥入口和干燥赤泥出口；

磨礦裝置，所述磨礦裝置具有干燥赤泥入口和赤泥超細粉出口，所述干燥赤泥入口與所述干燥赤泥出口相連；

流化床，所述流化床具有還原性氣體入口、赤泥超細粉入口、脫堿赤泥出口和高堿煙塵出口，所述赤泥超細粉入口與所述赤泥超細粉出口相連；

壓塊裝置，所述壓塊裝置具有脫堿赤泥入口、還原劑入口、添加劑入口和赤泥團塊出口，所述脫堿赤泥入口與所述脫堿赤泥出口相連；以及

轉底爐，所述轉底爐具有赤泥團塊入口和金屬化球團出口，所述赤泥團塊入口與所述赤泥團塊出口相連；以及

磨礦和磁選裝置，所述磨礦和磁選裝置具有金屬化球團入口、鐵粉出口和尾渣出口，所述金屬化球團入口與所述金屬化球團出口相連。

由此采用該系統(tǒng)首先利用流化床將干燥的赤泥超細粉在還原性氣體和高溫作用下實現(xiàn)脫堿處理，不僅可以有效脫除赤泥中的堿金屬元素，減少赤泥后續(xù)提鐵過程中堿金屬對爐襯的侵蝕，也可得到低堿含量的脫堿赤泥。流化床在脫堿的同時還可以對赤泥中的鐵進行預還原，有利于提高后期鐵還原效率，便于得到高金屬化率的金屬化球團。更進一步地，利用壓塊裝置將脫堿赤泥與還原劑和添加劑進行混合壓塊，并在轉底爐內將赤泥團塊進行直接還原處理，不僅有利于促進剩余鐵的還原，同時添加劑的加入能起到鐵顆粒聚集的作用，使細粒度的鐵顆粒聚集成較大的粒度，得到金屬化球團，以便能采用物理分離的方法經過磨礦和磁選將鐵和渣進行分離，得到回收率和金屬化率更高的產品。不僅如此，本實用新型還可以通過高堿煙氣出口回收高堿含量的煙塵，進而減少了環(huán)境污染，實現(xiàn)了資源有效地回收利用，因而具有顯著的經濟效益和社會效益。

另外，根據本實用新型上述實施例的處理赤泥的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術特征：

在本實用新型中，上述實施例的處理赤泥的系統(tǒng)進一步包括：旋風分離器，所述旋風分離器與所述高堿煙塵出口相連。由此利用所述旋風分離器與所述高堿煙塵出口相連將流化床內還原氣體經揮發(fā)后進入煙氣出口，通過除塵分離得到高堿煙塵，實現(xiàn)資源回收，減少環(huán)境污染。

在本實用新型的一些實施例中，所述添加劑入口為無機鈣鹽入口。

附圖說明

圖1是根據本實用新型一個實施例的處理赤泥的系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是根據本實用新型一個實施例的處理赤泥的方法的流程圖。

圖3是根據本實用新型另一個實施例的處理赤泥的方法的流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出一種用于處理赤泥的系統(tǒng)。下面參考圖1詳細描述本實用新型具體實施例的處理赤泥的系統(tǒng)。

根據本實用新型的具體實施例地處理赤泥的系統(tǒng)包括：烘干裝置10、磨礦裝置20、流化床30、壓塊裝置40、轉底爐50和磨礦和磁選裝置60。其中，烘干裝置10具有含水赤泥入口11和干燥赤泥出口12；磨礦裝置20具有干燥赤泥入口21和赤泥超細粉出口22，干燥赤泥入口21與干燥赤泥出口12相連；流化床具有還原性氣體入口31、赤泥超細粉入口32、脫堿赤泥出口33和高堿煙塵出口34，赤泥超細粉入口32與赤泥超細粉出口22相連；壓塊裝置具有脫堿赤泥入口41、還原劑入口42、添加劑入口43和赤泥團塊出口44，脫堿赤泥入口41與脫堿赤泥出口33相連；轉底爐具有赤泥團塊入口51和金屬化球團出口52，赤泥團塊入口51與赤泥團塊出口44相連；磨礦和磁選裝置具有金屬化球團入口61、鐵粉出口62和尾渣出口63，金屬化球團入口61與金屬化球團出口52相連。

根據本實用新型的具體實施例，利用上述實施例的處理赤泥的系統(tǒng)對含水赤泥進行處理，具體可以按照下列步驟進行：

首先，采用該系統(tǒng)用流化床30將經過烘干裝置10和磨礦裝置20得到的赤泥超細粉在還原性氣體和高溫作用下實現(xiàn)脫堿處理，有效地脫除赤泥中的堿金屬元素，得到脫堿赤泥。其次，利用壓塊裝置40將脫堿赤泥與還原劑和添加劑進行混合壓塊，并在轉底爐50內將赤泥團塊進行直接還原處理，得到赤泥團塊。更進一步地，利用轉底爐50對赤泥團塊進行直接還原處理，得到金屬化球團。最后，借助磨礦和磁選裝置60實現(xiàn)金屬鐵與尾渣分離，得到回收率和金屬化率高的產品。

傳統(tǒng)的回收赤泥中金屬的裝置以回轉窯、轉底爐、隧道窯等為主，這些設備不能完全脫除赤泥中的堿，生產能耗高，產品金屬化率低等，造成生產成本高、生產不順。采用該系統(tǒng)首先在流化床30還原性氣體和高溫作用下實現(xiàn)了干燥的赤泥細粉的脫堿處理，有效地脫除赤泥中的堿金屬元素，減少赤泥后續(xù)提鐵過程中堿金屬對爐襯的侵蝕，并可得到低堿含量的脫堿赤泥。流化床30在脫堿的同時還可以對赤泥中的鐵進行預還原，有利于提高后期鐵還原效率，便于得到高金屬化率的金屬化球團。其次，采用轉底爐50將赤泥團塊進行直接還原處理，不僅有利于促進剩余鐵的還原，同時添加劑的加入能起到聚集鐵顆粒的作用，使細粒度的鐵顆粒聚集成較大的粒度，得到金屬化球團，以便后續(xù)能采用物理分離的方法經過磨礦和磁選將鐵和渣進行分離，得到回收率和金屬化率更高的產品。不僅如此，本實用新型還可以通過高堿煙塵出口34回收高堿含量的煙塵，進而減少了環(huán)境污染，實現(xiàn)了資源有效地回收利用，因而具有顯著的經濟效益和社會效益。

據本實用新型的具體實施例中的處理赤泥的系統(tǒng)，進一步包括：旋風分離器70，旋風分離器70與高堿煙塵出口34相連。由此利用旋風分離器70與高堿煙塵出口34相連將流化床30內還原氣體經揮發(fā)后進入高堿煙塵出口34，通過除塵分離得到高堿煙塵，實現(xiàn)資源回收，減少環(huán)境污染。

據本實用新型的具體實施例中的處理赤泥的系統(tǒng)，添加劑入口43為無機鈣鹽入口。

為了方便理解本實用新型上述實施例的處理赤泥的系統(tǒng)，下面對采用該系統(tǒng)處理赤泥的方法進行描述。

根據本實用新型具體實施例的處理赤泥的方法，包括：利用烘干裝置10將含水赤泥進行烘干處理，以便得到干燥赤泥；利用磨礦裝置20將干燥赤泥進行細磨處理，以便得到赤泥超細粉；利用流化床30將赤泥超細粉在流化床內于還原氣氛下進行預還原脫堿處理，以便得到脫堿赤泥和高堿煙塵；利用壓塊裝置40將脫堿赤泥與還原劑和添加劑進行混合壓塊，以便得到赤泥團塊；利用轉底爐50將赤泥團塊在轉底爐內進行直接還原處理，以便得到金屬化球團；以及利用磨礦和磁選裝置60將金屬化球團進行磨礦和磁選分離，以便得到鐵粉和尾渣。

由此本實用新型通過流化床還原超細粉赤泥，可以有效脫除赤泥中的堿金屬元素，減少對赤泥后續(xù)提鐵過程中堿金屬對爐襯的侵蝕，也可得到低堿含量的尾礦。流化床在脫堿的同時對赤泥中的鐵進行預還原，加速后期還原效率，便于得到高金屬化率的金屬化球團。最后將脫堿后的赤泥中添加添加劑，在轉底爐的高溫作用下，促進剩余鐵的還原，同時添加劑的加入能起到鐵顆粒聚集的作用，使細粒度的鐵顆粒聚集成較大的粒度，以便能采用物理分離的方法將鐵和渣進行分離。另外，本實用新型在還原脫堿處理的過程中可以回收高堿含量的煙塵，實現(xiàn)了資源的綜合回收利用，因而具有重要的經濟效益和社會效益。

根據本實用新型的具體實施例，下面參考圖2-3詳細描述本實用新型具體實施例的處理赤泥的方法。

S100：烘干處理

根據本實用新型的具體實施例，首先將含水赤泥進行烘干處理，以便得到干燥赤泥。由此將含水赤泥進行烘干處理以便除去大部分的水分，得到干燥赤泥。進而有利于后續(xù)預還原脫堿處理，提高處理效率。

S200：細磨處理

根據本實用新型的具體實施例，將干燥赤泥進行細磨處理，以便得到赤泥超細粉。根據本實用新型的具體實施例，赤泥超細粉的平均粒度為不大于50微米。由此可以使還原氣體與赤泥充分接觸，提高脫堿效率和金屬的還原效率。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)赤泥超細粉相對比于球團更有利于堿金屬的還原和揮發(fā)。

S300：預還原脫堿處理

根據本實用新型的具體實施例，將赤泥超細粉在流化床內于還原氣氛下進行預還原脫堿處理，以便得到脫堿赤泥和高堿煙塵。具體地，預還原脫堿處理的溫度為800-1050℃，時間為20-40min。由此采用上述處理條件可以有效脫除赤泥中的堿金屬元素，減少赤泥后續(xù)提鐵過程中堿金屬對爐襯的侵蝕，同時還可以實現(xiàn)對赤泥的預還原。

根據本實用新型的具體實施例，還原性氣體可以為H₂和CO的混合氣體。由此在流化床內采用的還原性氣體為H₂和CO的混合氣體更有利于促進赤泥中金屬的還原反應。

根據本實用新型的具體實施例，還原氣氛中還原性氣體含量不小于50體積％。由此在流化床內采用的還原氣氛中還原氣體含量不小于50體積％。優(yōu)選地，還原氣氛中還原性氣體含量為75-90體積％，由此可以進一步提高赤泥中金屬還原反應的效率。

由此在流化床上通過加入還原性H₂和CO的混合氣體進行超細粉赤泥的還原，可以有效脫除赤泥中的堿金屬元素，減少赤泥后續(xù)提鐵過程中堿金屬對爐襯的侵蝕，也可得到低堿含量的尾礦。同時發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)流化床在脫堿的同時對赤泥中的鐵可以進行預還原，進而有利于加速后期還原效率，得到高金屬化率的金屬化球團。

S400：混合壓塊

根據本實用新型的具體實施例，將脫堿赤泥與還原劑和添加劑進行混合壓塊，以便得到赤泥團塊。具體地，將脫堿赤泥與還原劑和添加劑按照質量比為100：5-30：1-10進行混合壓塊。由此采用上述配比進行混合壓塊有利于后續(xù)在轉底爐內的直接還原反應，在轉底爐的高溫作用下，促進剩余鐵的還原，便于得到回收率和金屬化率更高的金屬。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)加入添加劑后不僅可以促進鐵元素的還原，還可以使鐵顆粒聚集，使細粒度的鐵顆粒聚集成較大的粒度，以便能采用物理分離的方法將鐵和渣進行分離，進而在后續(xù)物理分離過程中得到較高品位的鐵粉。更近一步地，添加劑為無機鈣鹽。由此可以進一步地提高鐵元素的還原效率，便于在后續(xù)物理分離過程中能得到更高品位的鐵粉。

S500：直接還原處理

根據本實用新型的具體實施例，將赤泥團塊在轉底爐內進行直接還原處理，以便得到金屬化球團。具體地，直接還原處理的溫度可以為1150-1300℃，時間為20-40min。由此在轉底爐內進行直接還原處理，有利于得到金屬化率更高的產品。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)直接還原處理的溫度可以為1150-1300℃，時間為20-40min，由此可以進一步地提高還原效率，降低生產成本并節(jié)約能耗。

S600：磨礦和磁選分離

根據本實用新型的具體實施例，最后將金屬化球團進行磨礦和磁選分離，以便得到鐵粉和尾渣。由此將得到的金屬化球團通過磨礦和磁選分離的方式進行渣鐵分離，并得到鐵和渣，節(jié)約能耗，便于得到金屬化率和回收率更高的產品。

實施例1

某赤泥，TFe為30.29％，Na₂O為5.22％。將赤泥烘干后細磨至-0.043mm，赤泥礦粉送入流化床內進行預還原脫堿。流化床還原氣體中(H₂+CO)為55％，氣體溫度為1020℃，反應時間40min。脫堿后的赤泥鈉含量為0.39％，脫堿后赤泥配入18％的還原煤，5％的石灰石，混合均勻后進行壓塊，得到的團塊布入轉底爐內進行還原，轉底爐還原溫度1200℃，還原時間25min，得到金屬化率為92％的金屬化球團。金屬化球團進行磨礦磁選，得到TFe93.5％的金屬鐵粉。

實施例2

某赤泥，TFe為30.29％，Na₂O為5.22％。將赤泥烘干后細磨至-0.037mm，赤泥礦粉送入流化床內進行預還原脫堿。流化床還原氣體中(H₂+CO)為60％，氣體溫度為950℃，反應時間35min。脫堿后的赤泥鈉含量為0.35％，脫堿后赤泥配入10％的還原煤，5％的石灰石，混合均勻后進行壓塊，得到的團塊布入轉底爐內進行還原，轉底爐還原溫度1250℃，還原時間25min，得到金屬化率為93％的金屬化球團。金屬化球團進行磨礦磁選，得到TFe93.8％的金屬鐵粉。

實施例3

某赤泥，TFe為30.29％，Na₂O為5.22％。將赤泥烘干后細磨至-0.037mm，赤泥礦粉送入流化床內進行預還原脫堿。流化床還原氣體中(H₂+CO)為60％，氣體溫度為850℃，反應時間40min。脫堿后的赤泥鈉含量為0.55％，脫堿后赤泥配入12％的還原煤，3％的石灰石，混合均勻后進行壓塊，得到的團塊布入轉底爐內進行還原，轉底爐還原溫度1250℃，還原時間25min，得到金屬化率為93％的金屬化球團。金屬化球團進行磨礦磁選，得到TFe92.5％的金屬鐵粉。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。