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赤泥是從鋁土礦中提煉氧化鋁后排出的工業(yè)固體廢渣。它的基本物理性質(zhì)是：粒度D50-50微米，比重2.8-2.8，熔點1200-1250。生產(chǎn)一噸氧化鋁大約需要排出2.0噸左右的赤泥，燒結(jié)法赤泥鈣含量高，本可以在建筑材料中摻加。但由于國家對鈉含量的限制，水泥摻加量也受到一定限制。而拜耳法赤泥由于細度小、脫水難度大，鐵和堿含量高，現(xiàn)在一直也沒有很好的利用。2013年全國氧化鋁產(chǎn)量4400萬噸，主要分布在河南(1210萬噸)、山東(1180萬噸)、山西(780萬噸)，赤泥排出量在9000萬噸左右。其中山東鋁業(yè)公司赤泥排出量約600萬噸。河南豫暉礦山機械有限公司正是以山東鋁業(yè)的赤泥為原料，提出赤泥在回轉(zhuǎn)窯中直接還原鐵項目，并進行了磁化焙燒和深度還原實驗(金屬化深度還原——弱選磁分工藝)。
一、赤泥在回轉(zhuǎn)窯深度還原的工藝流程
工藝過程：將生產(chǎn)氧化鋁的尾礦(赤泥)、還原劑、添加劑按照一定比例配制均勻后送入回轉(zhuǎn)窯，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)不斷翻滾，在重力作用下向前移動，與窯內(nèi)高溫氣流通過熱交換，水分蒸發(fā)、物料繼續(xù)前移，溫度逐漸升高。生料中過量的C與氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成還原性氣氛，在還原性氣氛作用下，氧化鐵等金屬氧化物逐漸被還原成單質(zhì)。當(dāng)溫度達到1150時，還原出的鐵顆粒開始聚合并逐漸增大。
物料在加熱過程中鈉被氧化，隨氣流進入余熱鍋爐或收塵系統(tǒng)，通過沉降、電等進行鈉的收集。
還原后的物料通過球磨機進行磨細，然后經(jīng)過磁選工藝后進行渣鐵分離。
流程圖如下：
二、工藝條件的確立及實驗
1、配料：由于赤泥的水分較大，粒度小，粘性大，能否和還原劑、添加劑充分混合是配料過程的關(guān)鍵，如果選用預(yù)烘干方式效果是較好的，但成本較高。
我公司現(xiàn)有的配料方式是通過用裝載機將物料按一定比例打堆，然后采用斷面取料的方式進行配制。但這種方式配制的物料不均勻，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行磁化焙燒效果還可以，在進行深度還原時效果不理想。下一步的改進思路是用混料機進行配料，即將一定量的赤泥送入混料機內(nèi)先進行打散，然后在根據(jù)赤泥量配入一定比例的還原劑、添加劑。赤泥經(jīng)過打散后在進行配制，混合效果會更好。
2、還原：赤泥屬于高鐵、高鋁復(fù)合伴生礦，硅、鈦含量也較高，合適的還原時間和還原溫度決定了赤泥的還原效果，同時還原效果也影響著選分效果。我們分別用幾種不同配碳比的物料進行了不同時間和不同溫度的還原。
主要反應(yīng)：
2C+O2=2CO
3Fe2O3+ CO= 2Fe3O4+ CO2
Fe3O4+ 4CO=3 Fe+ 4CO2
CaO+ SiO2= CaO•SiO2
Na2O+ CO2= Na2CO3
3、磁選
弱磁場磁選(一)
原樣粉磨后過200目篩處理，選擇磁場強度500(Oe)高斯的磁選機，進行定磁場磁選，將磁選出的樣烘干進行全鐵分析。
弱磁場磁選(二)
原樣粉磨后過120目篩處理，選擇磁場強度1600(Oe)高斯的磁選機，進行定磁場磁選，將磁選出的樣烘干進行全鐵分析。
三、實驗結(jié)論
通過試驗，主要得出以下幾點結(jié)論：
(1)利用回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)還原拜耳法赤泥中的氧化鐵是可行的。
(2)拜耳法赤泥水分較大，配制均勻的物料是還原工作的基礎(chǔ)。
(3)還原時間、還原氣氛的控制是深度還原程度的關(guān)鍵。
(4)赤泥在燒結(jié)過程中，窯壁結(jié)圈問題仍然存在。
(5)對于赤泥還原后鐵鋁鈦完全分離是我們今后的研究重點。
四、目前遇到的困難
上述實驗在實驗條件上并沒有完全達到我們實驗的要求，因此結(jié)果只作為參考。我們目前在工藝上主要遇到的困難和疑惑如下：
1、配料環(huán)節(jié)。赤泥水分大粘度大，配料存在不均勻，上料難的問題。如果用烘干則投資太大，能否有更經(jīng)濟合理的配料方法。
2、深度還原從資料上有3-15個小時不等的還原時間，接合我們自身的回轉(zhuǎn)窯條件(5*125米)，以及赤泥中鐵、鈦、鋁粒度細且互相嵌布，我們?nèi)晕疵鞒鲇薪?jīng)濟性的還原時間。
3、在做深度還原時水萃冷卻和冷卻筒冷卻對產(chǎn)品品質(zhì)的影響。
4、目前市場上對低于88%品味的還原鐵接受程度如何。