利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)公開了一種利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：混合溶出裝置，所述混合溶出裝置具有赤泥入口、堿液入口和固液混合物出口；分離裝置，所述分離裝置具有固液混合物入口、高堿度溶液出口和脫鋁赤泥出口，所述固液混合物入口與所述固液混合物出口相連；冶煉裝置，所述冶煉裝置具有脫鋁赤泥入口、碳質(zhì)還原劑入口、硅石入口和硅鐵出口，所述脫鋁赤泥入口與所述脫鋁赤泥出口相連。采用該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)赤泥的資源化利用，而且可以顯著降低硅鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于冶金
，具體而言，本技術(shù)涉及一種利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
硅鐵主要是由鐵和硅組成的鐵合金，由于硅和氧很容易結(jié)合成二氧化硅，所以硅鐵常用于煉鋼時作脫氧劑，氧化反應(yīng)本身又是放熱反應(yīng)，脫氧的同時又能提高鋼水溫度。同時，硅鐵還可以作為合金元素添加劑，廣泛應(yīng)用于低合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼及電工硅鋼中，硅鐵在鐵合金生產(chǎn)及化學(xué)工業(yè)中，常用作還原劑。硅鐵的生產(chǎn)是以天然硅石為原料，利用冶金焦作還原劑并配加一定量的含鐵料在礦熱電爐中冶煉，采用該工藝生產(chǎn)硅鐵時為了保證礦熱爐料面的透氣性，硅石及焦粒的粒度都比較大，硅石粒度一般60～120mm，焦粒的粒度一般為5～22mm，二氧化硅在鐵存在的條件下被碳還原的反應(yīng)開始理論還原溫度為1623℃，實際硅鐵冶煉溫度均在1700℃以上。赤泥，是鋁土礦提煉氧化鋁過程中產(chǎn)生的廢棄物，因其為赤紅色泥漿而得名。隨著鋁工業(yè)的不斷發(fā)展，目前全世界每年產(chǎn)出6000萬噸赤泥，我國的赤泥排放量每年為450萬噸以上。世界上大多數(shù)氧化鋁廠是將赤泥堆積或者傾入深海。赤泥中含有大量的鐵、鋁、鈉、鈣等金屬，赤泥的堆存不僅占用大量的土地和農(nóng)田，耗費(fèi)較多的堆場建設(shè)及維護(hù)費(fèi)用，造成嚴(yán)重的水質(zhì)污染，且浪費(fèi)了大量的金屬資源。因此，赤泥的綜合治理及其金屬資源的有效回收成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點。目前還未有關(guān)于利用赤泥作為硅鐵冶煉生產(chǎn)原料的報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本技術(shù)的一個目的在于提出一種利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了赤泥的資源化利用，而且可以顯著降低硅鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。在本技術(shù)的一個方面，本技術(shù)提出了一種利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)。根據(jù)本技術(shù)的實施例，該系統(tǒng)包括：混合溶出裝置，所述混合溶出裝置具有赤泥入口、堿液入口和固液混合物出口；分離裝置，所述分離裝置具有固液混合物入口、高堿度溶液出口和脫鋁赤泥出口，所述固液混合物入口與所述固液混合物出口相連；冶煉裝置，所述冶煉裝置具有脫鋁赤泥入口、碳質(zhì)還原劑入口、硅石入口和硅鐵出口，所述脫鋁赤泥入口與所述脫鋁赤泥出口相連。由此，根據(jù)本技術(shù)實施例的利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)通過采用堿液對赤泥進(jìn)行溶出處理，使得赤泥中的氧化鋁等可溶于堿液的組分進(jìn)入到堿液中，從而經(jīng)后續(xù)分離可以得到含鐵和硅的脫鋁赤泥，即使得赤泥中的鐵氧化物和二氧化硅上升為主要原料，從而可以利用脫鋁赤泥替代鋼屑以及部分硅石冶煉制硅鐵產(chǎn)品，進(jìn)而顯著降低硅鐵的生產(chǎn)成本，同時可以解決現(xiàn)有技術(shù)中赤泥大量堆積或傾入深海導(dǎo)致的占地、資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染問題。由此，采用本申請的系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了赤泥的資源化利用，而且可以顯著降低硅鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。任選的，所述冶煉裝置為礦熱爐。由此，可以顯著提高硅鐵的生產(chǎn)效率。本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實踐了解到。附圖說明本技術(shù)的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據(jù)本技術(shù)一個實施例的利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用本技術(shù)一個實施例的利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)實施利用赤泥制備硅鐵的方法流程示意圖。具體實施方式下面詳細(xì)描述本技術(shù)的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本技術(shù)，而不能理解為對本技術(shù)的限制。在本技術(shù)中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本技術(shù)中的具體含義。在本技術(shù)的一個方面，本技術(shù)提出了一種利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)。根據(jù)本技術(shù)的實施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：混合溶出裝置100、分離裝置200和冶煉裝置300。根據(jù)本技術(shù)的實施例，混合溶出裝置100具有赤泥入口101、堿液入口102和固液混合物出口102，且適于將赤泥與堿液進(jìn)行混合溶出，得到固液混合物。具體的，赤泥干基成分為全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％～60％，Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～25％，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～30％，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～15％，將赤泥與堿液倒入反應(yīng)釜中混合均勻，在攪拌下將體系快速升溫進(jìn)行溶出，赤泥中的氧化鋁等可溶于堿液的組分進(jìn)入堿液中，而鐵和二氧化硅仍以固體形式存在，待溶出反應(yīng)完成后，通冷卻水，使體系快速降溫至100℃后開釜取料，得到含有高堿度溶液和脫鋁赤泥的固液混合物。根據(jù)本技術(shù)的一個實施例，赤泥可以為選自拜耳法赤泥、燒結(jié)法赤泥和聯(lián)合法赤泥中的至少一種。根據(jù)本技術(shù)的再一個實施例，堿液的堿度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本技術(shù)的一個具體實施例，堿液的濃度可以為4～8mol/L，優(yōu)選6mol/L。專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，采用該堿度的堿液可以顯著提高赤泥中氧化鋁等的溶出效率，從而提高后續(xù)所得硅鐵產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)本技術(shù)的又一個實施例，堿液的具體類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本技術(shù)的一個具體實施例，堿液可以為選自氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種，優(yōu)選氫氧化鈉。專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，采用該類堿液可以顯著優(yōu)于其他堿液保證得到較高質(zhì)量的硅鐵產(chǎn)品。根據(jù)本技術(shù)的又一個實施例，赤泥與堿液的混合比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本技術(shù)的一個具體實施例，赤泥與堿液的混合比例可以按照赤泥干基與堿液的固液比為1g：(6～8)mL進(jìn)行混合。專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，堿液加入量過少，使得堿液不足以去除去赤泥中的鋁，導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)的硅鐵中含鋁過高，嚴(yán)重影響硅鐵產(chǎn)品的品質(zhì)；而堿液加入量過高，嚴(yán)重增加處理成本。根據(jù)本技術(shù)的又一個實施例，混合溶出的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本技術(shù)的一個具體實施例，混合溶出的溫度可以為230～300攝氏度，時間可以為2～3小時。由此，可以顯著提高赤泥中氧化鋁等組分的溶出效率，從而進(jìn)一步提高所得硅鐵產(chǎn)品的質(zhì)量。根據(jù)本技術(shù)的實施例，分離裝置200具有固液混合物入口201、高堿度溶液出口202和脫鋁赤泥出口203，固液混合物入口201與固液混合物出口103相連，且適于將上述得到的固液混合物進(jìn)行分離處理，得到高堿度溶液和脫鋁赤泥，并且對分離所得脫鋁赤泥進(jìn)行多次洗滌，然后將其烘干。而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要將所得高堿度溶液進(jìn)行再利用，例如可以返回拜耳法赤泥生產(chǎn)流程實現(xiàn)再利用。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對分離處理的具體方式進(jìn)行選擇。根據(jù)本技術(shù)的實施例，冶煉裝置300具有脫鋁赤泥入口301、碳質(zhì)還原劑入口302、硅石入口303和硅鐵出口304，脫鋁赤泥入口301與脫鋁赤泥出口203相連，且適于將上述得到的脫鋁赤泥與碳質(zhì)還原劑和硅石進(jìn)行冶煉處理，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)，其特征在于，包括：混合溶出裝置，所述混合溶出裝置具有赤泥入口、堿液入口和固液混合物出口；分離裝置，所述分離裝置具有固液混合物入口、高堿度溶液出口和脫鋁赤泥出口，所述固液混合物入口與所述固液混合物出口相連；冶煉裝置，所述冶煉裝置具有脫鋁赤泥入口、碳質(zhì)還原劑入口、硅石入口和硅鐵出口，所述脫鋁赤泥入口與所述脫鋁赤泥出口相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用赤泥制備硅鐵的系統(tǒng)，其特征在于，包括：混合溶出裝置，所述混合溶出裝置具有赤泥入口、堿液入口和固液混合物出口；分離裝置，所述分離裝置具有固液混合物入口、高堿度溶液出口和脫鋁赤泥出口，所述固液混合物入...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王健月，王福佳，吳佩佩，曹志成，薛遜，吳道洪，
申請(專利權(quán))人：江蘇省冶金設(shè)計院有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32