[发明专利]一种分步还原实现赤泥高值化利用的工艺

说明书

本发明公开了一种分步还原实现赤泥高值化利用的工艺，该工艺为将碱液、赤泥、还原铁粉和表面活性剂进行水热还原处理，水热还原渣经过干燥、破碎及磁选分离处理，得到磁铁矿和磁选尾渣；磁铁矿和还原剂通过高温还原处理，得到还原铁粉，还原铁粉作为商品铁或返回水热还原过程；水热还原滤液和磁选尾渣进行脱碱处理，脱碱渣进行高温焙烧处理，得到水泥原料。该工艺不但实现了赤泥中铁的高效分离回收，而且可以实现铁的循环利用，同时将水热还原废碱液和磁选废渣也同时得到有效利用，获得高附加值的水泥原料，对赤泥的资源利用率高，最大程度地将赤泥“吃干榨尽”，真正实现了赤泥综合利用。

技术领域

本发明涉及赤泥处理工艺，特别涉及一种分步还原实现赤泥高值化利用的工艺，属于冶金与环保领域。

背景技术

赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，其成分复杂。以拜耳法赤泥为例，其中SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、TiO₂等含量分别为3～20％、10～20％、2～8％、30～60％、微量～10％之间。据测算，工业中每生产1t氧化铝，便附带产生1～2t赤泥。我国作为世界上最大的氧化铝生产国，每年排放的赤泥量高达数千万吨。当前，赤泥多以大面积堆场堆放或筑坝湿法堆存的方式保存，这不仅占用大量土地，导致维护费用高，造成环境严重污染，还使得赤泥中含有的大量有价元素完全浪费。放眼全球，随着铝加工工业的不断发展，赤泥排放量和堆存量越来越大。合理处理和高效利用赤泥，不仅符合“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念，也符合当今国际社会对环保的要求，有助于人类社会的可持续发展。

为缓解日益增加的赤泥处理压力，本领域技术人员做了大量地探索。例如，中国专利(CN201110225589)和中国专利(CN201210164515)中技术人员提出先将含铁物料用无机酸等酸化处理、再加碱中和并制取氢氧化铁沉淀、再焙烧制取氧化铁，但这些方法采用化学试剂种类过多，易造成设备腐蚀，工序繁杂不易控制，也不利于环保；中国专利(CN201710291417)公开一种氧化铝赤泥的综合利用方法，该方法以碳或铝为还原剂，在真空条件下使氧化铁还原为金属铁，使氧化钠还原为金属钠并被蒸馏出来，同时使其它有价物质被还原为金属态并与铝形成合金，该方法可实现赤泥无害化处理和有价元素回收利用，没有废气、废水和废渣等排放，但其工艺较长，同时真空还原和蒸馏等工序对设备要求高而生产成本比较高；中国专利(CN201811246887)公开一种由混料、烘干、还原焙烧、磁选分离、尾矿压滤等工艺组成的赤泥磁化焙烧综合利用工艺，该工艺可利用赤泥生产出铁矿粉和建筑材料，但其总体工艺较长，不利于提高生产效率。

发明内容

针对现有技术中赤泥处理面临工艺复杂和综合利用率低等问题，本发明的目的旨在提供一种利用水热还原及高温还原等分步还原步骤来实现赤泥以高附加值单质铁及水泥原料产品回收，同时实现铁的有效循环和回收及铝的综合利用的工艺，该工艺原料廉价易得，工艺简单且合理，对设备要求低，可操作性强，可高效批量处理赤泥，能将赤泥“吃干榨尽”，具有较好的经济和社会效益。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种分步还原实现赤泥高值化利用的工艺，其包括以下步骤：

1)将碱液、赤泥、还原铁粉和表面活性剂进行水热还原处理，水热还原产物经过固液分离，得到还原渣和还原滤液；

2)将还原渣经过干燥、破碎及磁选分离处理，得到磁铁矿和磁选尾渣；

3)将磁铁矿和碳质还原剂一起进行高温还原处理，得到还原铁粉，还原铁粉作为商品铁或者返回水热还原处理过程；

4)将还原滤液和磁选尾渣一起进行脱碱处理，得到脱碱渣；

5)将脱碱渣进行高温焙烧处理，得到水泥原料。

优选的方案，所述碱液为质量百分比浓度为10～15％的氢氧化钠溶液。