回转窑法资源化处理赤泥的工艺及回转窑制造技术

本发明专利技术提供一种回转窑法资源化处理赤泥的工艺，将掺入含碳物料的赤泥混合物料加入到回转窑中，通过在回转窑的冶化反应将赤泥进行分离分解，提取金属及硅化物。本发明专利技术提供的回转窑法资源化处理赤泥的工艺及回转窑，使有害的赤泥固体废料，有效的转化为工业和生活资源化物质，处理工艺安全、节能，可靠，可以进入产业化大量生产，以弥补日益匮乏的资源。

【技术实现步骤摘要】
回转窑法资源化处理赤泥的工艺及回转窑
本专利技术属于冶金固废及再利用领域，具体涉及一种回转窑法资源化处理赤泥的工艺及回转窑。
技术介绍
我国是世界上最大的铝生产国和消费国。铝的原料是铝矾土。先把铝矾土原料细磨至300目左右，然后把铝矾土细粉放入钠碱溶液中浸泡分解，提取次酸铝去生产铝，剩下来的就是高饱和度密相铁酸钠水玻璃和残余的铝酸钠溶液混合溶液，将沉积下来的氧化铁、氧化钛、硅酸钙浸泡于其中，成为赤泥。每生产一吨氢氧化铝，大约同时产生赤泥1.4-1.6吨。赤泥全部由0-10μm的细微粉组成，浸泡在活泼的铁酸钠水玻璃饱和液体中，呈泥膏状堆放保存在地面渣库。据我国工业环保部门统计，每年我国新增加数千万吨赤泥，日积月累，占据大量土壤地面，对我国水源土壤空气造成环境污染，被我国定为“固废”。下表1示出某一区域的赤泥成分。表1中国某一区域的赤泥成分表目前，对赤泥的处理方式主要有以下3种：(1)掺入均化的“植被改良法”把少量的赤泥加入大量的普通黏土，直接铺设在地面种植植物，曰“土壤植被改造”。这种对赤泥搬家的方法危险而可怕。因为，10％的赤泥需要90％的“干净的黏土”来调配，此过程并没有发生分解式的冶金物理化学反应，反而将有害的活泼的钠碱被人为的迅速均匀的掺入“90％干净的土壤”，造成10倍于原赤泥的污染扩散，出现“人造盐碱地”！(2)掺入均化的“建筑物填充法”:把少量的赤泥加入建筑混凝土、灰渣砖、建筑陶粒，这种方法属于“对赤泥搬家”，而并非对赤泥进行“无害化”处理。这种办法也不可取。因为，水泥内的钠指标的物质性，来源于水泥矿物的天然固有成分，有稳定的组织结构；而赤泥中的复杂的重碱溶液与硅铝共溶物的结合，是一种缺失了分子稳定性的既非硅酸凝胶也非铝酸凝胶的具有分子缺陷的不稳定的微细份的团聚对混凝土进行掺杂。赤泥加入水泥或者黏土构筑物，会先于水泥的硅凝胶对建材基质料浸润起反应，取代部分原本建筑结构的凝聚硬化模式反应。但是，赤泥的不稳定分子结构并没有在构筑物中稳定下来。重碱赤泥凝胶在水泥或黏土结合的建材基体中，会直接的、持久的进行穿行和迁移，破坏和降低建筑构件产品的稳定性，引起一系列的严重的衍生后果。(3)赤泥物理选铁减量法：将赤泥进行压滤除去部分液体，再进行焙砂将赤泥中部分铁元素活化分离，然后对赤泥中的铁磁物进行磁选，取出部分铁磁物。这是一种赤泥综合利用的方式，而非赤泥“无害化”或者“减量化”处理。因为，虽然提走了部分铁磁物，但是赤泥总量的有害物质并没有减少。造成了剩余赤泥的堆积密度更小，钠盐浓度更大，使干赤泥更接近可燃爆炸物的“危废”标准。因此，赤泥的处理和利用是世界难题。现有技术中对赤泥的处理存在以下难点：1、需要处理的赤泥量太大。不算历年积存赤泥，每年我国铝行业新产出的赤泥就达到数千万吨，必须采用大型设备，稳定的工艺进行产业化处理才有意义。2、赤泥全部是钠碱溶液浸泡的粘性细微粉。赤泥分为烧结法赤泥和拜耳法赤泥两种，组分上有所不同。但是，有一点是相同的，就是都由0-10μm的细微粉组成，且都是浸泡在高饱和度密相铁酸钠水玻璃和残余的铝酸钠溶液混合溶液中的细微粉的氧化铁、氧化钛、硅酸钙悬浮物和沉淀物，粘度很大。如何使把赤泥进行有效合适的分散分解，和对赤泥进行资源化处理时的过渡过程的把控，是工艺的关键。如果不能把赤泥进行有效的分散分解，就不能把赤泥完全转化，将导致处理过程的失败。如果采用多工艺段的逐步分解的方法去除碱再分离的方法分离赤泥，成本高而看不到经济效益，面对堆积如山赤泥，将令人望而却步。如果以突发集聚的高能量试图快速破解赤泥或者进行施以高温吹炼，由于赤泥是由比表面积很大的钠碱细粉组成，则有可能瞬间产生爆炸式分离，形成微细份团雾，细粉团雾类物质密度太小，没有接受和承载高温冶化能量的能力，再也无法对赤泥进行有效的转化分解，使处理过程失败。3、由于我国已经对节水，用湿法对赤泥的铁酸钠重碱进行洗涤处理，已经行不通。4、用固定容积式工业炉窑进行赤泥的热法破解不占优势。因为赤泥微粉团聚结构，需要在炉体设置大量烟气空腔，需要把炉体做得很大，使热效率降低。同时，赤泥是含有高比例的活性粘液的微粉团，无论何种方法都无法将赤泥钠碱液体清除干净，把带铁酸钠重碱溶液的赤泥加入固定容积的强化冶化炉窑中，有引发爆炸的风险，需要设置特殊的微粉体防爆工艺和装置。5、赤泥也无法实施“无害化处理”。因为，即使处理的赤泥达到了我国“无害化”的成分指标，可同时又出现了“微尘颗粒飞扬”的在成百上千倍范围内的对周围环境的物理性粉尘污染，更加可怕。以成本较低的、安全的、大量的处理赤泥、对赤泥进行资源化的转化处理，变成大宗生产生活物资走向市场，是多年来冶金工业人的追求目标。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种回转窑法资源化处理赤泥的工艺及回转窑，解决现有技术中缺乏对赤泥有效的资源化处理，现有处理方法能耗大、成本高、存在污染和危害性的技术问题。为达到上述目的，本专利技术提供一个技术方案：回转窑法资源化处理赤泥的工艺，将掺入含碳物料的赤泥混合物料加入到回转窑中，通过在回转窑的冶化反应将赤泥进行分离分解，提取铁磁金属及硅化物。优选的，所述冶化反应为：混合物料进入到回转窑前先进行混合搅拌，在混合搅拌中引入回转窑尾部烟气的余热，使混合物料活化，然后加入到回转窑中；在回转窑中，混合物料随温度上升、混合物料在回转窑中逐步向深处滚动，经窑尾120℃-250℃、窑内250℃-500℃、窑内500℃-800℃-1000℃、临近窑头1200℃-1300℃、窑头1350℃-1400℃的5段反应。优选的，所述含碳物料的固定碳含量60-80％。优选的，冶化反应后依次提取铁、硅铁、高温二氧化硅熟料块、工业琉璃，以及在烟尘收集到的钠盐超细粉和气相沉积的硅微粉。优选的，在对混合物料的搅拌中，将回转窑尾部排出的高温钠碱重烟气引入至混合搅拌工序对混合物料进行蒸化加热。优选的，在赤泥混合物料进入回转窑前，对赤泥进行压滤以控制赤泥含钠重碱溶液的含量范围在30-36wt％，然后将赤泥、含碳物料混合搅拌。优选的，所述赤泥混合物料进入回转窑的形式为抛料机抛料。本专利技术还提供一个技术方案：一种回转窑法资源化处理赤泥的工艺的回转窑，在回转窑窑头和窑尾两端设置烟尘收集系统，并且两端分别配置抽风和送风设备；在窑尾进料低温区设置分料锥分料格栅；在窑头高温区设置出料挡料圈。在回转窑窑头、窑尾和筒体中部设置温度测量和压力测量仪表，以及时观察和控制炉体工艺状况。优选的，在窑头高温区钢壳外部设置水冷却系统。有益效果：本专利技术回转窑法资源化处理赤泥的工艺，通过在含钠重碱溶液的赤泥中掺入含碳物料和调整剂，以一条回转窑作为工艺处理主设备，将含钠重碱溶液的赤泥与含碳物料、外加调整剂的混合物料，加入回转窑中，通过在回转窑的冶化反应，以不同于常规的冶化工艺，将赤泥进行分离分解，依次提取铁、硅铁、高温二氧化硅熟料块、工业琉璃，以及在烟尘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.回转窑法资源化处理赤泥的工艺，其特征在于，将掺入含碳物料的赤泥混合物料加入到回转窑中，通过在回转窑的冶化反应将赤泥进行分离分解，提取铁磁金属及硅化物。/n

【技术特征摘要】
20210517 CN 20211053484781.回转窑法资源化处理赤泥的工艺，其特征在于，将掺入含碳物料的赤泥混合物料加入到回转窑中，通过在回转窑的冶化反应将赤泥进行分离分解，提取铁磁金属及硅化物。


2.根据权利要求1所述的回转窑法资源化处理赤泥的工艺，其特征在于，所述冶化反应为：混合物料进入到回转窑前先进行混合搅拌，在混合搅拌中引入回转窑尾部烟气的余热，使混合物料活化，然后加入到回转窑中；在回转窑中，混合物料随温度上升、混合物料在回转窑中逐步向深处滚动，经窑尾120℃-250℃、窑内250℃-500℃、窑内500℃-800℃-1000℃、临近窑头1200℃-1300℃、窑头1350℃-1400℃的5段反应。


3.根据权利要求2所述的回转窑法资源化处理赤泥的工艺，其特征在于，所述含碳物料的固定碳含量60-80％。


4.根据权利要求2所述的回转窑法资源化处理赤泥的工艺，其特征在于，冶化反应后依次提取铁、硅铁、高温二氧化硅熟料块、工业琉璃，以及在烟尘收集到的钠盐超细粉和高纯气相二氧化硅超细粉。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李朝侠，黄河，
申请(专利权)人：李朝侠，黄河，
类型：发明
国别省市：河南;41