本發(fā)明屬于固廢資源利用，尤其涉及一種余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法。

背景技術(shù)：

1、這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，而不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、鋼渣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的副產(chǎn)物，熱燜法是鋼渣主要的處理方法之一，具有適用范圍廣，處理后的鋼渣的穩(wěn)定性好、粉化率高、渣鐵分離充分等優(yōu)點(diǎn)。鋼渣熱燜法（也稱(chēng)“燜渣”）是將熔融鋼渣倒入燜渣池，在燜渣池蓋上熱燜裝置蓋進(jìn)行密封，內(nèi)部進(jìn)行噴水，高溫鋼渣遇水產(chǎn)生大量飽和蒸汽，鋼渣在蒸汽形成的高壓下破碎粉化，鋼渣中的生石灰、氧化鎂等雜質(zhì)在高溫下與水反應(yīng)，消除了鋼渣中的游離cao、游離mgo。熱燜后的鋼渣經(jīng)過(guò)破碎、篩分、磁選后，提取其中的金屬鐵粒與鐵精粉，剩余的鋼渣尾渣具有較好的安定性和一定的活性，可以在建材中進(jìn)行應(yīng)用。然而該方法需要消耗大量的水，且熔融鋼渣中的余熱沒(méi)有得到很好的回收利用，或者需要添加專(zhuān)門(mén)的余熱回收裝置，增加生產(chǎn)成本。

3、鐵尾礦是鐵礦石開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)粗選或精選后剩余的固體廢物，當(dāng)前我國(guó)鐵尾礦堆積總量超過(guò)70億噸，綜合利用率僅為11%。赤泥是氧化鋁產(chǎn)業(yè)中是鋁土礦提取al2o3時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)堿性固體廢物，我國(guó)每年產(chǎn)生大宗赤泥約1億噸，累計(jì)堆存量約為5億噸，綜合利用率僅為4%。鐵尾礦與赤泥是兩種典型的難處理高含水含鐵固廢，主要有以下原因：

4、鐵尾礦形成過(guò)程中要通過(guò)濕法研磨、濕法磁選、浮選、濃縮過(guò)程，形成濃度為40%~60%的鐵尾礦礦漿，通過(guò)管道輸送到尾礦庫(kù)。赤泥同樣以濃度為25%-50%的赤泥礦漿的形式通過(guò)管道輸送到尾礦庫(kù)。礦漿輸送到尾礦庫(kù)后，需要大量的時(shí)間進(jìn)行沉積，礦漿回水率低、速度慢，還導(dǎo)致尾礦庫(kù)有極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，還存在污染地下水的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

5、鐵尾礦與赤泥中具有sio2、al2o3、cao等成分，具有一定的火山灰活性，可以被用作水泥混合材、混凝土摻合料，也可以用來(lái)制備固廢基膠凝材料。但是鐵尾礦與赤泥的活性較低，需要進(jìn)行高溫加熱、機(jī)械研磨等方法激發(fā)其活性，然而這些方法能耗高、成本高、碳排放高，制約了尾礦與赤泥在建材中的應(yīng)用。此外，為減少運(yùn)輸費(fèi)用，鐵尾礦與赤泥在使用前需要烘干，同樣消耗大量能源。

6、另一方面，鐵尾礦與赤泥中含有大量的弱磁性氧化鐵，鐵尾礦中的tfe含量在25%左右，赤泥中的tfe含量在40%-50%之間。部分方法嘗試通過(guò)磁化還原焙燒的方法二次提取其中鐵成分，主要步驟為：將鐵尾礦與赤泥在h2與co還原氣氛中高溫焙燒，將弱磁性fe2o3還原為強(qiáng)磁性fe3o4，然后通過(guò)弱磁選工藝磁選出鐵精粉，剩余的尾渣作為建材使用。然而，該方法需要700℃-1000℃的高溫焙燒，需要消耗大量能源，這制約了該種方法的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，包括如下步驟：

4、s1：將鐵尾礦礦漿或/和赤泥礦漿與碳粉按比例混合均勻得到混合礦漿；

5、s2：將熔融鋼渣倒入燜渣池；

6、s3：將混合礦漿噴灑在熔融鋼渣表面；

7、s4：當(dāng)混合礦漿的水分蒸干后，將鋼渣破碎、翻渣，使被烘干、還原的鐵尾礦和/或赤泥與剩余碳粉拌入鋼渣內(nèi)部，形成鋼渣混合料；

8、s5：重復(fù)s2~s4，直至鋼渣混合料達(dá)到悶渣池額定容量，蓋上悶渣池蓋；

9、s6：向悶渣池注水，進(jìn)行燜渣；

10、s7：將燜渣后的鋼渣混合料粉碎后，提取金屬鐵粒；

11、s8：將剩余物料球磨后，提取鐵精粉；

12、s9：剩余尾渣用作建材原料。

13、在一些實(shí)施例中，所述鐵尾礦礦漿中的水分含量為10%-60%，%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

14、所述赤泥礦漿中的水分含量為20%-75%，%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

15、優(yōu)選的，所述鐵尾礦礦漿中的水分含量為40%-60%，%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

16、所述赤泥礦漿中的水分含量為40%-60%，%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

17、優(yōu)選的，鐵尾礦礦漿或/和赤泥礦漿中的固體與碳粉的質(zhì)量比為100:1-5。

18、在一些實(shí)施例中，混合礦漿占熔融鋼渣質(zhì)量的20%-40%。碳粉和水在熔融鋼渣提供的高溫環(huán)境中生成h2、co等還原性氣體，還原性氣體在高溫環(huán)境中將鐵尾礦和/或赤泥中的弱磁性赤鐵礦還原成強(qiáng)磁性磁鐵礦，進(jìn)而可以采用弱磁選工藝磁選出鐵精粉，使得鐵尾礦或赤泥中的鐵組分得到有效回收。

19、在一些實(shí)施例中，燜渣的時(shí)間為4-8小時(shí)。

20、優(yōu)選的，所述注水的方式為燜渣池頂部噴水或底部注水。

21、優(yōu)選的，將燜渣后的粉化鋼渣粉碎后的粒徑小于5mm。

22、在一些實(shí)施例中，采用除鐵器提取其中的金屬鐵粒。金屬鐵粒是指煉鋼剩余的小型鐵塊或顆粒，金屬鐵粒的tfe品位在90%以上。提取金屬鐵粒后的剩余物料中含有大量的無(wú)磁性的脈石（對(duì)于鋼鐵冶煉無(wú)用的非金屬礦物），此時(shí)磁性較弱，且對(duì)冶鐵效率不利，需要進(jìn)一步研磨使強(qiáng)磁性fe3o4與無(wú)磁性的脈石分離，再通過(guò)磁選提取強(qiáng)磁性fe3o4。

23、在一些實(shí)施例中，將剩余物料濕法球磨后的粒徑小于0.075mm。

24、在一些實(shí)施例中，采用弱磁選裝置提取其中的鐵精粉，鐵精粉的tfe品位在40%以上。

25、在一些實(shí)施例中，所述剩余尾渣作為水泥混合料、混凝土摻合料或固廢基膠凝材料的原料。

26、上述本發(fā)明的一種或多種實(shí)施例取得的有益效果如下：

27、利用熔融鋼渣的余熱實(shí)現(xiàn)了鐵尾礦或赤泥的烘干、還原磁化焙燒與熱活化（鐵尾礦或赤泥經(jīng)過(guò)700℃~800℃的加熱后，鐵尾礦或赤泥中的黏土礦物完全分解成活性sio2和al2o3，作為建材的活性會(huì)得到提高），節(jié)約了熱能消耗，有效回收了鐵尾礦或赤泥中的鐵組分。

28、利用鐵尾礦礦漿或赤泥礦漿中水分對(duì)熔融鋼渣進(jìn)行降溫，實(shí)現(xiàn)了礦漿水分的二次利用。利用鋼渣混合料的球磨，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵尾礦或赤泥的機(jī)械活化。含有大量a12o3和oh-的赤泥可以補(bǔ)充鋼渣混合料尾渣的鋁組分、提供堿環(huán)境，含有大量sio2的鐵尾礦可以補(bǔ)充鋼渣混合料尾渣中的硅組分，調(diào)整鋼渣混合料尾渣中的鋁、鈣、硅的比例，使得鋼渣混合料尾渣具有更高的活性，可以更好地用作建材。

29、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多源固廢的協(xié)同處置，實(shí)現(xiàn)了熔融鋼渣余熱與礦漿廢水的二次利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

技術(shù)特征：

1.余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：所述鐵尾礦礦漿中的水分含量為10%-60%，%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：所述鐵尾礦礦漿中的水分含量為40%-60%，%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：所述赤泥礦漿中的水分含量為40%-60%，%為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：混合礦漿占熔融鋼渣質(zhì)量的20%-40%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：燜渣的時(shí)間為4-8小時(shí)；將燜渣后的粉化鋼渣粉碎后的粒徑小于5mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：采用除鐵器提取其中的金屬鐵粒。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：將剩余物料濕法球磨后的粒徑小于0.075mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：采用弱磁選裝置提取其中的鐵精粉。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，其特征在于：所述剩余尾渣作為水泥混合料、混凝土摻合料或固廢基膠凝材料的原料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于固廢資源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種余熱還原高含水含鐵固廢的鋼渣熱燜提鐵及建材化方法，包括如下步驟：S1：將鐵尾礦礦漿或/和赤泥礦漿與碳粉按比例混合均勻得到混合礦漿；S2：將熔融鋼渣倒入燜渣池；S3：將混合礦漿噴灑在熔融鋼渣表面；S4：當(dāng)混合礦漿的水分蒸干后，將鋼渣破碎、翻渣，形成鋼渣混合料；S5：重復(fù)S2~S4，直至鋼渣混合料達(dá)到悶渣池額定容量，蓋上悶渣池蓋；S6：向悶渣池注水，進(jìn)行燜渣；S7：將燜渣后的鋼渣混合料粉碎后，提取金屬鐵粒；S8：將剩余物料球磨后，提取鐵精粉；S9：剩余尾渣用作建材原料。實(shí)現(xiàn)了多源固廢的協(xié)同處置以及熔融鋼渣余熱與礦漿廢水的二次利用。

技術(shù)研發(fā)人員：崔新壯,孫皓,張小寧,金青,王藝霖,崔社強(qiáng),張旭,孟華銘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9