本發(fā)明涉及資源再生利用技術領域，尤其是一種利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的方法和裝置。

背景技術：

我國鐵礦資源具有“貧”、“細”、“雜”的主要特點，平均鐵品位32％，比世界平均鐵品位低11個百分點。鐵礦石作為鋼鐵行業(yè)的主要原料，通常需要經過選礦富集后才能進入高爐冶煉。隨著鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，一些易選鐵礦和鐵品位較高的富礦不斷消耗。因此如何有效開發(fā)利用一些低品位難選鐵礦如鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦等和一些工業(yè)固體廢棄物如拜耳法赤泥、銅渣、鎳渣、鉛鋅冶煉渣等含鐵資源成為主要的研究方向。

已有通過隧道窯、回轉窯、豎爐或轉底爐處理這些含鐵資源生產金屬化球團，進而熔分生產鐵水的工藝。這些工藝所需的溫度較高，只能從含鐵資源中回收鐵元素，而且經過此流程產生的熱態(tài)熔分渣沒有進行充分利用，成為了一種二次固廢。

這種熱態(tài)冶金渣的溫度在1500℃左右，自身攜帶大量的物理熱，然而在冷卻過程中這些熱量并沒有得到有效利用，造成了能源的白白浪費。

聚合氯化鋁鐵簡稱pafc，是一種無機高分子絮凝劑。該絮凝劑不僅具有聚合氯化鋁(pac)的優(yōu)良的絮凝性能和強大電中和作用，還具有聚合氯化鐵(pfc)的吸附性強，沉淀速度快的特性。目前，我國使用的凈水劑主要以無機絮凝劑為主，消耗量大，凈水能力弱，聚合鋁劑、聚合鐵劑是該領域重要的替代產品。國內工業(yè)用水、城市給水、污水處理對絮凝劑的需求較大，因此聚合氯化鋁鐵具有較大的市場潛力。

粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。粉煤灰堆存不僅占用大量土地，而且污染環(huán)境。粉煤灰中有許多有用成分得不到合理利用，造成了資源的浪費。

綜上所述，尋求一種能夠處理熱態(tài)冶金渣，回收鋁元素，實現(xiàn)資源的綜合利用的設備或方法，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的方法和裝置。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的一個實施例提供了一種利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置，包括依次連接的噴吹裝置、保溫裝置、冷卻裝置、磨細裝置、浸出裝置、過濾裝置和聚合陳化裝置，其中，

保溫裝置包括粉煤灰入口和混合物料出口，噴吹裝置與粉煤灰入口連接；

冷卻裝置包括混合物料入口和冷卻物料出口，混合物料入口與混合物料出口連接；

磨細裝置包括冷卻混合物料入口和磨細物料出口，冷卻混合物料入口與冷卻物料出口連接；

浸出裝置包括磨細物料入口和浸出產品出口，磨細物料入口與磨細物料出口連接；

過濾裝置包括浸出產品入口、濾出液出口和浸出渣出口，浸出產品入口與浸出產品出口連接；

聚合陳化裝置包括浸出液入口和產品出口，浸出液入口與濾出液出口連接。

進一步地，噴吹裝置包括依次設置的噴吹管道、物料儲存罐和噴吹機構，噴吹管道與粉煤灰入口連接。

本發(fā)明的實施例還提供了一種采用上述裝置制備聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟：

1)將熱態(tài)冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料；

2)將混合物料進行保溫；

3)待混合物料冷卻至室溫后，磨細得到磨細物料；

4)將磨細物料用鹽酸浸出后進行過濾，得到濾液；

5)將濾液加堿液進行聚合，經陳化后得到聚合氯化鋁鐵溶液；

6)將聚合氯化鋁鐵溶液干燥后得到聚合氯化鋁鐵固體產品。

進一步地，熱態(tài)冶金渣的溫度為1300-1500℃。

進一步地，步驟1)中混合物料的混合配比為：熱態(tài)冶金渣70重量份，粉煤灰35-49重量份。

進一步地，步驟2)中保溫的時間為60-90min。

進一步地，磨細物料的粒度不高于0.074mm的占80％-85％重量份。

進一步地，熱態(tài)冶金渣包括赤泥、紅土鎳礦和銅渣中的一種或幾種。

本發(fā)明的優(yōu)點：

1.本發(fā)明提供的利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置結構簡單，易于制造，利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的方法可以利用工業(yè)固體廢棄物生產高附加值產品，過程簡單，易于推廣。

2.可以利用熱態(tài)冶金渣的熱量，能耗低。

3.能同時實現(xiàn)熱態(tài)冶金渣和粉煤灰的綜合利用。

附圖說明

為了更好的理解本發(fā)明，并且更清楚的展示如何實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)通過示例的方式參考附圖，在附圖中：

圖1是本發(fā)明一實施例的利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置示意圖；

圖2是本發(fā)明利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的方法的流程圖；

其中，

1…保溫裝置，2…噴吹裝置，3…冷卻裝置，4…磨細裝置，5…浸出裝置，6…過濾裝置，7…聚合陳化裝置；

11…粉煤灰入口，12…混合物料出口，21…噴吹管道出口，31…混合物料入口，32…冷卻物料出口，41…冷卻混合物料入口，42…磨細物料出口，51…磨細物料入口，52…浸出產品出口，61…浸出產品入口，62…濾出液出口，63…浸出渣出口，71…浸出液入口，72…產品出口。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的一個實施例提供了一種利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置，如圖1，包括依次連接的噴吹裝置2、保溫裝置1、冷卻裝置3、磨細裝置4、浸出裝置5、過濾裝置6和聚合陳化裝置7，保溫裝置1包括粉煤灰入口11和混合物料出口12，噴吹裝置2包括物料儲存罐和噴吹管道21，噴吹管道21與粉煤灰入口11連接，通過氣體噴吹作用將物料由儲存罐中通過噴吹管道21噴至保溫裝置1中，冷卻裝置3包括混合物料入口31和冷卻物料出口32，混合物料入口31與混合物料出口12連接，磨細裝置4包括冷卻混合物料入口41和磨細物料出口42，冷卻混合物料入口41與冷卻物料出口32連接；浸出裝置5包括磨細物料入口51和浸出產品出口52，磨細物料入口51與磨細物料出口42連接；過濾裝置6包括浸出產品入口61、濾出液出口62和浸出渣出口63，浸出產品入口61與浸出產品出口52連接；聚合陳化裝置7包括浸出液入口71和產品出口72，浸出液入口71與濾出液出口62連接。

優(yōu)選地，冷卻裝置2包括待冷卻物容置腔和冷卻介質回路，冷卻介質回路設置在待冷卻物容置腔內，冷卻介質回路在待冷卻物容置腔內呈螺旋狀設置，冷卻介質回路還可以設置在待冷卻物容置腔的腔壁上。

實際使用過程中，物料儲存在存儲罐中，通過氣體噴吹作用將物料由儲存罐中通過噴吹管道21噴至保溫裝置1中，具體地，噴吹機構啟動，向物料儲存罐輸出帶壓氣體，該帶壓氣體將物料儲存罐中的物料帶出至噴吹管道內，并繼續(xù)在該帶壓氣體的作用下由噴吹管道與粉煤灰入口的連接處進入保溫裝置中。保溫一定時間后，物料通過混合物料出口12進入到混合物料入口31中，從而進入到冷卻裝置3中，冷卻至室溫后通過冷卻物料出口32進入到冷卻混合物料入口41中，從而進入到磨細裝置4中，物料磨細后通過磨細物料出口42進入到磨細物料入口51中，從而進入到浸出裝置5中，用鹽酸進行酸浸后，通過浸出產品出口52進入到浸出產品入口61中，從而進入到過濾裝置6中，過濾得到濾液，濾液通過濾出液出口62進入到浸出液入口71中，從而進入到聚合陳化裝置7中，聚合陳化后得到聚合氯化鋁鐵液體產品，通過產品出口72流出，該裝置結構簡單，易于制造。

綜上所述，本發(fā)明的利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的裝置，至少具有如下優(yōu)點：

1.該裝置結構簡單，易于制造。

2.利用熱態(tài)冶金渣的熱量，能耗低。

參考圖2，利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的方法，包括以下步驟：

1)將溫度為1300-1500℃的熱態(tài)冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，混合物料的混合比例為熱態(tài)冶金渣70重量份，粉煤灰35-49重量份，熱態(tài)冶金渣包括赤泥、紅土鎳礦和銅渣中的一種或幾種；

2)將混合物料保溫60-90min；

3)待混合物料冷卻至室溫后，磨細得到磨細物料，磨細物料的粒度不高于0.074mm的占80％-85％重量份；

4)將所述磨細物料用鹽酸浸出后進行過濾，得到濾液，鹽酸濃度為4-6mol/l，鹽酸的體積與磨細物料的質量比為2:1-4:1；

5)將所述濾液加堿液進行聚合，堿液為naoh或koh，堿液濃度為4-6mol/l，濾液與堿液的體積比為2:1-4:1，經陳化后得到聚合氯化鋁鐵溶液；

6)將所述氯化鋁鐵溶液干燥后得到聚合氯化鋁鐵固體產品。

其中，原料配比可以將混合后物料的成分調整至適合利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的范圍；

將溫度控制在1300-1500℃，因為該溫度范圍的熱態(tài)冶金渣含有的熱量較高，渣呈液態(tài)，可以使粉煤灰和熱態(tài)冶金渣充分混合均勻，使混合物料的成分調整至合適范圍。若溫度低于此溫度范圍，則渣呈半熔融態(tài)或固態(tài)，粉煤灰不能與渣充分混合；

磨礦細度的具體參數(shù)限定，是因為粒度過粗，不能充分反應，粒度過細，增加原料處理的能耗。

為了進一步解釋和說明本發(fā)明，請參考以下具體實施例，但下述的實施例并非用于對本發(fā)明的限制。

實施例1

某赤泥熱態(tài)熔分渣的全鐵質量分數(shù)為1.57％，熱態(tài)溫度為1300℃，將其按照熱態(tài)冶金渣：粉煤灰＝70:38.5進行配料，然后將混合物料保溫60min，待混合物料冷卻至室溫后，磨細至不高于0.074mm占80％后得到磨細物料，用4mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積和磨細物料的質量比為2:1，然后進行過濾，濾液中加5mol/l的naoh進行聚合，濾液的體積與naoh的體積比為2:1，經陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產品。絮凝試驗表明，最終聚合氯化鋁鐵(pafc)的絮凝性能優(yōu)于pac和pfc，對cod、濁度和色度的去除率分別達到86％、97％和70％。

實施例2

某紅土鎳礦熱態(tài)熔分渣的全鐵質量分數(shù)為1.83％，熱態(tài)溫度為1350℃。將其按照熱態(tài)冶金渣：粉煤灰＝70:43.4進行配料，然后將混合物料保溫65min。待混合物料冷卻至室溫后，磨細至不高于0.074mm占83％后得到磨細物料，用4.5mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積和磨細物料的質量比為2.5:1，然后進行過濾，濾液加5.5mol/l的koh進行聚合，濾液的體積與koh的體積比為2.5:1，經陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產品。絮凝試驗表明，最終聚合氯化鋁鐵(pafc)的絮凝性能優(yōu)于pac和pfc，對cod、濁度和色度的去除率分別達到86％、97％和70％。

實施例3

某銅渣熱態(tài)熔分渣的全鐵質量分數(shù)為2.60％，熱態(tài)溫度為1450℃。將其按照熱態(tài)冶金渣：粉煤灰＝70:49進行配料，然后將混合物料保溫80min。待混合物料冷卻至室溫后，磨細至不高于0.074mm占85％后得到磨細物料，用4.5mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積和磨細物料的質量比為2.5:1，然后進行過濾，濾液加5mol/l的naoh進行聚合，濾液的體積與naoh的體積比為2.5:1，經陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產品。絮凝試驗表明，最終聚合氯化鋁鐵(pafc)的絮凝性能優(yōu)于pac和pfc，對cod、濁度和色度的去除率分別達到86％、97％和70％。

實施例4

將溫度為1400℃的赤泥熱態(tài)冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，赤泥熱態(tài)冶金渣的全鐵質量分數(shù)為1.57％，混合物料的混合比例為熱態(tài)冶金渣70重量份，粉煤灰43.4重量份，將混合物料保溫70min，待混合物料冷卻至室溫后，磨細至不高于0.074mm占83％后得到磨細物料，用5mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積和磨細物料的質量比為3:1，然后進行過濾，濾液加5mol/l的koh進行聚合，濾液的體積與koh的體積比為3:1，經陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產品。絮凝試驗表明，最終聚合氯化鋁鐵(pafc)的絮凝性能優(yōu)于pac和pfc，對cod、濁度和色度的去除率分別達到86％、97％和70％。

實施例5

將溫度為1300℃的紅土鎳礦熱態(tài)冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，紅土鎳礦熱態(tài)冶金渣的全鐵質量分數(shù)為1.83％，混合物料的混合比例為熱態(tài)冶金渣70重量份，粉煤灰35重量份，將混合物料保溫60min，待混合物料冷卻至室溫后，磨細至不高于0.074mm占80％后得到磨細物料，用4mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積和磨細物料的質量比為2:1，然后進行過濾，濾液加4mol/l的naoh進行聚合，濾液的體積與naoh的體積比為2:1，經陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產品。絮凝試驗表明，最終聚合氯化鋁鐵(pafc)的絮凝性能優(yōu)于pac和pfc，對cod、濁度和色度的去除率分別達到86％、97％和70％。

實施例6

將溫度為1500℃的銅渣熱態(tài)冶金渣和粉煤灰混合，得到混合物料，銅渣熱態(tài)冶金渣的全鐵質量分數(shù)為2.60％，混合物料的混合比例為熱態(tài)冶金渣70重量份，粉煤灰49重量份，將混合物料保溫90min，待混合物料冷卻至室溫后，磨細至不高于0.074mm占85％后得到磨細物料，用6mol/l的鹽酸浸出，鹽酸的體積和磨細物料的質量比為4:1，然后進行過濾，濾液加6mol/l的koh進行聚合，濾液的體積與koh的體積比為4:1，經陳化后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)液體產品，干燥后即可得到聚合氯化鋁鐵(pafc)固體產品。絮凝試驗表明，最終聚合氯化鋁鐵(pafc)的絮凝性能優(yōu)于pac和pfc，對cod、濁度和色度的去除率分別達到86％、97％和70％。

綜上所述，本發(fā)明的利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的方法，至少具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明提供的利用熱態(tài)冶金渣制備聚合氯化鋁鐵的方法可以利用工業(yè)固體廢棄物生產高附加值產品，過程簡單，易于推廣。

2.可以利用熱態(tài)冶金渣的熱量，能耗低。

3.能同時實現(xiàn)熱態(tài)冶金渣和粉煤灰的綜合利用。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發(fā)明權利要求的保護范圍當中。