一種從熱態冶金渣中提取氧化鋁的方法和系統與流程

2023-05-23 01:43:51

本發明涉及資源再生利用領域，並且更具體地涉及一種從熱態冶金渣中提取氧化鋁的方法和系統。
背景技術：
：我國鐵礦資源具有「貧」、「細」、「雜」的主要特點，平均鐵品位32％，比世界平均鐵品位低11個百分點。鐵礦石作為鋼鐵行業的主要原料，通常需要經過選礦富集後才能進入高爐冶煉。隨著鋼鐵工業的快速發展，一些易選鐵礦和鐵品位較高的富礦不斷消耗。因此如何有效開發利用一些低品位難選鐵礦(例如鋁土礦、高磷鮞狀赤鐵礦等)和一些工業固體廢棄物(例如拜耳法赤泥、銅渣、鎳渣、鉛鋅冶煉渣等含鐵資源)成為主要的研究方向。經過檢索現有文獻和專利，已有通過隧道窯、迴轉窯、豎爐或轉底爐處理這些含鐵資源生產金屬化球團，進而熔分生產鐵水的工藝。這些工藝所需的溫度較高，只能從含鐵資源中回收鐵元素，而且經過此流程產生的熱態熔分渣沒有進行充分利用，成為了一種二次固廢。這種熱態冶金渣的溫度在1500℃左右，自身攜帶大量的物理熱，然而在冷卻過程中這些熱量並沒有得到有效利用，造成了能源的白白浪費。假定這些大量餘熱得到利用，則折算回去相當於省去相當可觀的化學燃料和還原劑，即可達到了節能降耗的目的，也能降低生產成本。因此，期望的是，提出一種新的方法或系統處理熱態冶金渣，回收鋁元素，實現資源的綜合利用。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明提供一種從熱態冶金渣中提取氧化鋁的方法和系統。根據本發明的一方面，提供一種從熱態冶金渣中提取氧化鋁的系統，包含：保溫裝置，保溫裝置設置有熱態冶金渣入口、鈣系添加劑和碳酸鈉入口以及混合物料出口；噴吹裝置，噴吹裝置設置在鈣系添加劑和碳酸鈉入口處，且噴吹裝置的噴吹嘴正對鈣系添加劑和碳酸鈉入口，噴吹裝置將鈣系添加劑和碳酸鈉以噴吹的方式加入到保溫裝置中；冷卻裝置，冷卻裝置設置有混合物料入口和冷卻物料出口，混合物料入口與所述混合物料出口連通；磨細裝置，磨細裝置設置有冷卻物料入口和磨細物料出口，冷卻物料入口與所述冷卻物料出口連通；以及浸出裝置，浸出裝置設置有磨細物料入口、浸出液出口和浸出渣出口，磨細物料入口與磨細物料出口連通。根據本發明的一個實施例，保溫裝置內設置有混勻攪拌機構。根據本發明的一個實施例，冷卻裝置包括待冷卻物容置腔和冷卻介質迴路，冷卻介質迴路設置在待冷卻物容置腔內。根據本發明的一個實施例，冷卻介質迴路在待冷卻物容置腔內呈螺旋狀設置。根據本發明的一個實施例，冷卻裝置包括待冷卻物容置腔和冷卻介質迴路，冷卻介質迴路設置在待冷卻物容置腔的腔壁上。根據本發明的另一方面，提供一種採用上述系統從熱態冶金渣中提取氧化鋁的方法，該方法總體上是：首先將熱態冶金渣和添加劑(鈣系添加劑和碳酸鈉)按一定比例混合，並保溫60min-90min得到混合物料，然後將混合物料進行冷卻，待混合物料冷卻至室溫後，磨細用鹼液溶出，即可將氧化鋁溶出，從而實現鋁元素的回收利用。具體地，一種從熱態冶金渣中提取氧化鋁的方法，包含：將熱態冶金渣、鈣系添加劑和碳酸鈉按比例混合併保溫，得到混合物料；將混合物料進行冷卻，得到冷卻物料；將冷卻物料磨成細粉，得到磨細物料；將磨細物料用鹼液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液。根據本發明的一個實施例，熱態冶金渣的熱態溫度為1300℃-1500℃。根據本發明的一個實施例，將熱態冶金渣、鈣系添加劑和碳酸鈉按照熱態冶金渣70重量份、鈣系添加劑35-49重量份和碳酸鈉17.5-35重量份的比例混合。根據本發明的一個實施例，混合物料中，n(na2o)/n(al2o3)＝1；且n(cao)/n(sio2)＝2。根據本發明的一個實施例，熱態冶金渣中全鐵質量分數為1％-3％。根據本發明的一個實施例，鈣系添加劑為生石灰、石灰石、碳酸鈣和白雲石中的一種或多種，粒度在0.074mm以下。根據本發明的一個實施例，保溫的時間為60min-90min。根據本發明的一個實施例，磨細物料的粒度在0.074mm以下的佔70％-90％。根據本發明的一個實施例，鹼液成分為naoh或koh。根據本發明的一個實施例，naoh或koh的濃度為30-50g/l。通過採用上述技術方案，本發明相比於現有技術具有如下優點：1)本發明提出的方法和系統通過將熱態冶金渣的熱量用於熱態冶金渣與鈣系添加劑和碳酸鈉的反應，可以實現能源的充分利用，從而顯著降低生產能耗。2)本發明可以直接將粉料進行使用，進而節省了原料成型成本，從而顯著降低生產成本。附圖說明本發明的上述和/或附加的方面和優點在與附圖結合對實施例進行的描述中將更加明顯並容易理解，其中：圖1示出了根據本發明的從熱態冶金渣中提取氧化鋁的系統的示意圖；圖2示出了利用圖1的系統從熱態冶金渣中提取氧化鋁的方法的流程示意圖。附圖標記說明1保溫裝置、11熱態冶金入口、12鈣系添加劑和碳酸鈉入口、13混合物料出口、2噴吹裝置、3冷卻裝置、31混合物料入口、32冷卻物料出口、4磨細裝置、41冷卻物料入口、42磨細物料出口、5浸出裝置、51磨細物料入口、52浸出液出口、53浸出渣出口。具體實施方式應當理解，在示例性實施例中所示的本發明的實施例僅是說明性的。雖然在本發明中僅對少數實施例進行了詳細描述，但本領域技術人員很容易領會在未實質脫離本發明主題的教導情況下，多種修改是可行的。相應地，所有這樣的修改都應當被包括在本發明的範圍內。在不脫離本發明的主旨的情況下，可以對以下示例性實施例的設計、操作條件和參數等做出其他的替換、修改、變化和刪減。參照圖1，本發明提供一種從熱態冶金渣中提取氧化鋁的系統，包含：保溫裝置1，保溫1裝置設置有熱態冶金渣入口11、鈣系添加劑和碳酸鈉入口12、以及混合物料出口13；噴吹裝置2，噴吹裝置2與鈣系添加劑和碳酸鈉入口12連通，噴吹裝置2將鈣系添加劑和碳酸鈉以噴吹的方式加入到保溫裝置1中；冷卻裝置3，冷卻裝置3設置有混合物料入口31和冷卻物料出口32，混合物料入口31與混合物料出口13連通；磨細裝置4，磨細裝置4設置有冷卻物料入口41和磨細物料出口42，冷卻物料入口41與冷卻物料出口32連通；以及浸出裝置5，浸出裝置5設置有磨細物料入口51、浸出液出口52和浸出渣出口53，磨細物料入口51與磨細物料出口42連通。在上述系統，保溫裝置1內設置有混勻攪拌機構，保溫裝置1將各種原料混合均勻並且進行保溫。在上述系統中，冷卻裝置3包括待冷卻物容置腔和冷卻介質迴路，冷卻介質迴路設置在待冷卻物容置腔內。在上述系統中，冷卻介質迴路在待冷卻物容置腔內呈螺旋狀設置。在上述系統中，冷卻裝置3包括待冷卻物容置腔和冷卻介質迴路，冷卻介質迴路設置在待冷卻物容置腔的腔壁上。參照圖2，本發明提供一種從熱態冶金渣中提取氧化鋁的方法，包含：將高溫熱態冶金渣、鈣系添加劑和碳酸鈉按比例混合併保溫，得到混合物料；將混合物料進行冷卻，得到冷卻物料；將冷卻物料磨成細粉，得到磨細物料；將磨細物料用鹼液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液。在上述方法中，高溫熱態冶金渣的熱態溫度為1300℃-1500℃。在上述方法中，將熱態冶金渣、鈣系添加劑和碳酸鈉按照熱態冶金渣70重量份、鈣系添加劑35-49重量份和碳酸鈉17.5-35重量份的比例混合。在上述方法中，混合物料中，n(na2o)/n(al2o3)＝1；且n(cao)/n(sio2)＝2。在上述方法中，熱態冶金渣中全鐵質量分數為1％-3％。在上述方法中，鈣系添加劑為生石灰、石灰石、碳酸鈣和白雲石中的一種或多種，粒度在0.074mm以下。在上述方法中，保溫的時間為60min-90min。在上述方法中，磨細物料的粒度在0.074mm以下的佔70％-90％。在上述方法中，鹼液成分為naoh和/或koh。在上述方法中，naoh和/或koh的濃度為30-50g/l。通過上述系統和方法，本發明最終氧化鋁回收率可達85％-90％，從而實現鋁元素的綜合回收利用。本發明的原料配比可以將混合物料的成分調整至有利於氧化鋁溶出的範圍，從而實現鋁元素的回收。本發明溫度範圍的熱態冶金渣含有的熱量較高，渣呈液態，可以使鈣系添加劑和碳酸鈉以及熱態冶金渣充分混合均勻，使混合物料的成分調整至合適範圍。若溫度低於此溫度範圍，則渣呈半熔融態或固態，鈣系添加劑和碳酸鈉不能與渣充分混合。下面參照具體實施例，對本發明進行說明。實施例1參照圖1-2，將全鐵質量分數為1％和熱態溫度為1300℃的鉛鋅冶煉渣熱態熔分渣、石灰石和碳酸鈉按照熱態熔分渣70重量份、石灰石35重量份和碳酸鈉20重量份的比例混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，並且保溫60min，得到混合物料，然後將混合物料冷卻至室溫，接著將冷卻後的物料磨成細粉至粒度在0.074mm以下的佔70％，然後用濃度為30g/l的naoh鹼液進行浸出，即可以得到含有氧化鋁的浸出液，從而實現鋁元素的回收利用。採用本方法的檢測結果如表1所示。由表1可知，採用上述技術方案氧化鋁回收率為86.7％。實施例2參照圖1-2，將全鐵質量分數為1.57％和熱態溫度為1400℃的赤泥熱態熔分渣、石灰石和碳酸鈉按照熱態熔分渣70重量份、石灰石38.5重量份和碳酸鈉19.6重量份的比例混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，並且保溫75min，得到混合物料，然後將混合物料冷卻至室溫，接著將冷卻後的物料磨成細粉至粒度在0.074mm以下的佔70％，然後用濃度為40g/l的naoh鹼液進行浸出，即可以得到含有氧化鋁的浸出液，從而實現鋁元素的回收利用。採用本方法的檢測結果如表1所示。由表1可知，採用上述技術方案氧化鋁回收率為85％。實施例3參照圖1-2，將全鐵質量分數為1.83％和熱態溫度為1450℃的紅土鎳礦熱態熔分渣、生石灰和碳酸鈉按照熱態熔分渣70重量份、生石灰43.4重量份和碳酸鈉21.7重量份的比例混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，並且保溫70min，得到混合物料，然後將混合物料冷卻至室溫，接著將冷卻後的物料磨成細粉至粒度在0.074mm以下的佔78％，然後用濃度為40g/l的koh鹼液進行浸出，即可以得到含有氧化鋁的浸出液，從而實現鋁元素的回收利用。採用本方法的檢測結果如表1所示。由表1可知，採用上述技術方案氧化鋁回收率為87％。實施例4參照圖1-2，將全鐵質量分數為2.60％和熱態溫度為1420℃的銅渣熱態熔分渣、白雲石和碳酸鈉按照熱態熔分渣70重量份、生石灰49重量份和碳酸鈉42重量份的比例混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，並且保溫63min，得到混合物料，然後將混合物料冷卻至室溫，接著將冷卻後的物料磨成細粉至粒度在0.074mm以下的佔90％，然後用濃度為40g/l的koh鹼液進行浸出，即可以得到含有氧化鋁的浸出液，從而實現鋁元素的回收利用。採用本方法的檢測結果如表1所示。由表1可知，採用上述技術方案氧化鋁回收率為90％。實施例5參照圖1-2，將全鐵質量分數為3％和熱態溫度為1500℃的紅土鎳礦熱態熔分渣、碳酸鈣和碳酸鈉按照熱態熔分渣70重量份、碳酸鈣49重量份和碳酸鈉17.5重量份的比例混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，並且保溫90min，得到混合物料，然後將混合物料冷卻至室溫，接著將冷卻後的物料磨成細粉至粒度在0.074mm以下的佔80％，然後用濃度為35g/l的naoh鹼液進行浸出，即可以得到含有氧化鋁的浸出液，從而實現鋁元素的回收利用。採用本方法的檢測結果如表1所示。由表1可知，採用上述技術方案氧化鋁回收率為88.6％。實施例6參照圖1-2，將全鐵質量分數為3％和熱態溫度為1500℃的銅渣熱態熔分渣、白雲石和碳酸鈉按照熱態熔分渣70重量份、白雲石40重量份和碳酸鈉35重量份的比例混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，並且保溫80min，得到混合物料，然後將混合物料冷卻至室溫，接著將冷卻後的物料磨成細粉至粒度在0.074mm以下的佔88％，然後用濃度為50g/l的koh鹼液進行浸出，即可以得到含有氧化鋁的浸出液，從而實現鋁元素的回收利用。採用本方法的檢測結果如表1所示。由表1可知，採用上述技術方案氧化鋁回收率為89.2％。表1不同示例方法得到的檢測結果序號氧化鋁回收率(％)實施例186.7實施例285實施例387實施例490實施例588.6實施例689.2從表1可以看出，本發明最終氧化鋁回收率可達85％-90％，從而實現鋁元素的綜合回收利用。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍；如果不脫離本發明的精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明權利要求的保護範圍當中。當前第1頁12