一种硫酸渣与粉煤灰全资源化利用的方法与流程

本发明涉及工业固废资源化利用技术领域，特别涉及一种硫酸渣与粉煤灰全资源化利用的方法。

背景技术：

当前，我国优质矿产资源短缺，国内铁、硅和铝等供需矛盾突出，对国外优质矿石资源的依赖程度较高。随着我国工业化程度的加快，我国矿产资源消耗量将进一步增加，未来可能会导致矿产资源出现不同程度的短缺。而我国工业固废量较大，固废资源化已经成为有效缓解矿产资源短缺矛盾的有效途径。如何综合利用尾矿、冶炼渣等工业固废中所含有的有价金属组分，具有重要的经济效应和社会效益。

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固废。随着电力工业的发展，粉煤灰排放量逐年增加，成为当前我国排放量较大的工业固废之一。若不加处理，不仅占有大量的堆存面积，而且还会污染大气、水资源等，进而危害人体健康。粉煤灰中含有硅、铁、铝等有价金属元素，利用价值较高。多年来，对粉煤灰的资源化利用成为了社会各界研究和关注的热点所在。

经过文献检索发现，公开号为cn1291047c的中国专利公开了一种用粉煤灰为原料生产铝硅铁合金的方法，实现了粉煤灰中有价组分的全提取。其配方主要成分有粉煤灰、煤泥、石油焦，但此法要求温度达到1700～1900℃，对能耗和设备要求很高。检索中还发现粉煤灰碳热还原过程配加fe2o3试剂可有效促进硅铁合金的生成，降低反应温度(余文轴,李杰,游志雄,党杰,吕学伟.粉煤灰碳热还原制备硅铁合金的研究[c]//第十一届中国钢铁年会.)。但此法需要配加较大量的fe2o3，生产成本较高。

通过检索现有专利和文献，未发现以硫酸渣和粉煤灰复合固废为主要原料生产铁硅合金和提取氧化铝的相关报导。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种硫酸渣与粉煤灰全资源化利用的方法，采用该方法可以同时实现硫酸渣与粉煤灰的综合利用，实现fe、si元素的提取和al2o3的同步分离。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种硫酸渣与粉煤灰全资源化利用的方法，以硫酸渣铁品位为60～65％，硫含量低于1％；要求粉煤灰含sio2超过35％，含al2o3超过25％，硫含量低于1％作为原料，具体包括以下操作步骤：

(1)压块：将硫酸渣、粉煤灰、还原剂和粘结剂充分混匀后压成圆柱形压块；

(2)干燥：将步骤(1)制得的圆柱形压块进行干燥，去除多余水分；

(3)共还原：将步骤(2)制得的干燥后的圆柱形压块在高温保护气氛下下进行直接还原反应，然后随炉冷到室温得到还原产物；

(4)磁选：将步骤(3)所得到的还原后产物经破碎、粉磨、磁选、干燥得到硅铁合金粉。

作为本发明的一种优选技术方案，所述硫酸渣、粉煤灰、还原剂的配料质量比为11～15：20：6～10；硫酸渣、粉煤灰、还原剂需经过球磨预处理，使其粒度小于200目占80％以上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述粘结剂为质量分数为10～15％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣、粉煤灰和还原剂总质量的10～15wt％。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(1)中还原剂为无烟煤；其中，无烟煤中固定碳含量大于等于85％，灰分含量小于7％，挥发分含量小于4％，水分含量小于3％，硫含量小于0.8％。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(1)中，圆柱形压块的压制力为12～15mpa，所述圆柱形压块的尺寸为：直径20mm，高度18～24mm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述圆柱形压块需在烘箱中进行干燥处理，去除多余的水分，干燥温度为120～150℃，干燥时间为2～4h。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(3)中，所述还原温度为1280～1360℃，还原时间为1.5～2.5h。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤(4)中，破碎、粉磨是将还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上，所述磁选采用的是湿法磁选，磁场强度为：0.08～0.12t。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤(4)中得到的粉状铁硅合金，fe68～74％，si16～19％，硫、磷含量小于0.06％，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝达70％以上，回收率达到80％以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的协同处理硫酸渣和粉煤灰的方法，采用活性较高且硫含量较低的无烟煤作为还原剂，实现了多种固废的综合利用价值；具有成本低，能耗少，生产过程简捷的优点；制得了铁硅合金粉，并同步分离提取得到高品位的氧化铝，实现了硫酸渣和粉煤灰全组分的综合利用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(1)压块：以硫酸渣和粉煤灰为原料，无烟煤为还原剂，首先原料和还原剂需经过球磨预处理，使其粒度小于200目的达80％以上，然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形压块；其中，硫酸渣、粉煤灰、无烟煤质量配比为15：20：9；粘结剂为质量分数为12％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣、粉煤灰和还原剂总质量的14wt％，压块压制力为15mpa。

主要原料成分为：硫酸渣主要成分质量百分比：tfe＝64.76％，sio21.82％，al2o30.38％，cao0.46％，so31.64％，na2o0.61％。粉煤灰主要质量百分比：sio254.72％，al2o325.60％，fe2o35.93％，cao6.71％，tio21.28％，so31.06％，k2o2.63％。无烟煤主要质量百分比：固定碳含量88.64％，灰分含量6.37％，挥发分为2.93％，水分含量2.06％，硫含量0.74％。

(2)干燥：将步骤(1)中所制得的圆柱形压块在130℃温度下干燥3h，去除多余的水分。

(3)还原：将步骤(2)中干燥后的圆柱形压块在1350℃温度下还原1.5h，保护气氛为氩气。高温还原结束后，随炉冷却至室温得到还原产物。

(4)磁选：将步骤(3)所得到的还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上。然后采用湿法磁选得到铁硅合金粉末，磁场强度为：0.10t。

得到的粉状铁硅合金，fe73.26％，si18.39％，硫、磷含量小于0.06％。同时，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝70.81％，回收率达到81.24％。

实施例2

(1)压块：以硫酸渣和粉煤灰为原料，无烟煤为还原剂，首先原料和还原剂需经过球磨预处理，使其粒度小于200目的达80％以上；然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形压块；其中，硫酸渣、粉煤灰、无烟煤质量配比为14.5：20：8；粘结剂为质量分数为15％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣、粉煤灰和还原剂总质量的10wt％，压块压制力为13mpa。

主要原料成分为：硫酸渣主要成分质量百分比：tfe＝60.72％，sio23.87％，al2o32.32％，cao2.14％，so31.83％，na2o0.76％。粉煤灰主要质量百分比：sio246.63％，al2o337.47％，fe2o33.26％，cao5.75％，tio21.62％，so30.94％，k2o2.42％。无烟煤主要质量百分比：固定碳含量86.74％，灰分含量6.93％，挥发分为3.61％，水分含量2.72％，硫含量0.78％。

(2)干燥：将步骤(1)中所制得的圆柱形压块在150℃温度下干燥2h，去除多余的水分。

(3)还原：将步骤(2)中制得的干燥后的圆柱形压块在1280℃温度下还原2.5h，保护气氛为氩气。高温还原结束后，随炉冷却至室温得到还原产物。

(4)磁选：将步骤(3)所得到的还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上，然后采用湿法磁选得到铁硅合金粉末，磁场强度为：0.09t。

得到的粉状铁硅合金，fe70.54％，si17.43％，硫、磷含量小于0.06％。同时，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝75.36％，回收率达到85.12％。

实施例3

(1)压块：以硫酸渣和粉煤灰为原料，无烟煤为还原剂，首先原料和还原剂需经过球磨预处理，使其粒度小于200目的达80％以上；然后加入粘结剂充分混合均匀，压制成圆柱形压块；其中，硫酸渣、粉煤灰、无烟煤质量配比为11：20：6.5；粘结剂为质量分数为10％的聚乙烯醇，添加量为硫酸渣、粉煤灰和还原剂总质量的15wt％，压块压制力为11mpa。

主要原料成分为：硫酸渣主要成分质量百分比：tfe＝63.23％，sio23.16％，al2o31.42％，cao1.07％，so31.72％，na2o0.65％。粉煤灰主要质量百分比：sio237.54％，al2o348.35％，fe2o32.81％，cao4.96％，tio21.47％，so30.88％，k2o2.28％。无烟煤主要质量百分比：固定碳含量90.74％，灰分含量5.32％，挥发分为2.41％，水分含量1.53％，硫含量0.63％。

(2)干燥：将步骤(1)中所制得的圆柱形压块在120℃温度下干燥4h，去除多余的水分。

(3)还原：将步骤(2)中制得的干燥后的圆柱形压块在1320℃温度下还原2.0h，保护气氛为氩气。高温还原结束后，随炉冷却至室温得到还原产物。

(4)磁选：将步骤(3)所得到的还原后产物破碎、粉磨至粒度小于200目的占还原产品总质量的85％以上，然后采用湿法磁选得到铁硅合金粉末，磁场强度为：0.11t。

得到的粉状铁硅合金，fe68.73％，si16.84％，硫、磷含量小于0.06％。同时，磁选后剩余的尾渣中含氧化铝79.47％，回收率达到89.33％。

本发明中，mm代表毫米，h代表小时，wt％代表重量百分比，mpa代表压力兆帕，t代表磁场强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的协同处理硫酸渣和粉煤灰的方法，采用活性较高且硫含量较低的无烟煤作为还原剂，实现了多种固废的综合利用价值；具有成本低，能耗少，生产过程简捷的优点；制得了铁硅合金粉，并同步分离提取得到高品位的氧化铝，实现了硫酸渣和粉煤灰全组分的综合利用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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