一种电炉高效还原高铁赤泥提取金属铁的方法

本发明涉及直接还原，尤其涉及一种电炉冶炼工艺条件下高铁赤泥高效利用的方法。

背景技术：

1、赤泥是铝土矿生产氧化铝过程中排出的强碱性废渣。统计数据表明，氧化铝生产企业每生产1吨氧化铝，就会产生0.6～1.5吨赤泥，赤泥中主要化学成分为al2o3、sio2、fe2o3和cao，提取其中的金属铁具有较高的经济价值。

2、目前，赤泥中有价金属元素铁的提取主要有三种工艺：第一种为还原焙烧-磁选法；第二种为酸浸法回收铁；第三种工艺为物理法回收铁(主要包括磁选法和重选法)。这三种工艺中只有强磁选提铁法实现了工业应用，其优点为工艺简单，生产成本低，缺点是回收率偏低，铁产物与杂质弥散交互分布难以分离，且磁选精矿中杂质含量高。

3、本发明提出对高铁赤泥配碳造球后加入电炉高温钢水中进行直接还原融分的方法，其良好的高温热力学条件，不仅可以快速高效还原高铁赤泥中铁，而且能使所还原的铁元素下沉进入钢液，杂质上浮进入渣相，从而实现金属与杂质有效分离，直接获得高价值的钢水。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电炉高效还原高铁赤泥提取金属铁的方法，实现废物资源高铁赤泥的有效利用。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种电炉高效还原高铁赤泥提取金属铁的方法，包括如下步骤：

4、(1)高铁赤泥球团制备：选用烟煤或无烟煤作为碳源，将高铁赤泥与碳源充分混合，加入粘结剂，制备高铁赤泥球团并烘干；

5、(2)废钢冶炼：将废钢分批次加入电炉，第一批次加入后即开始送电融化，每一批次融化完全后加入下一批次，直至全部加入，得到电炉正常冶炼钢水一半的钢水量后，将钢水温度升至1600-1650℃；

6、(3)高铁赤泥球团冶炼：将步骤(1)获得的高铁赤泥球团分批加入电炉中与步骤(2)中的钢水进行直接还原，同时采用氮气做载体使用碳枪在赤泥球团还原过程中喷入碳粉保持还原性气氛和加强钢渣界面搅拌动力，还原完成后排渣，获得钢水。

7、进一步地，步骤(1)所使用的高铁赤泥铁品位为40-55％，使用的碳源为烟煤或无烟煤，严格要求碳氧比保持在1.2～1.5，加入的粘结剂含量为高铁赤泥球团总量的3％，造球完成后确保高铁赤泥球团干燥，控制水分不超过1％。

8、进一步地，步骤(2)所述将废钢分批加入电炉融化，每批次为废钢总量的30-40％，其总量为电炉标准吨位的50％，且废钢完全融化后将钢水温度提升至1600～1650℃。

9、进一步地，步骤(3)所述将高铁赤泥球团分批加入电炉时，需每间隔五分钟加入钢水总量5-10％的高铁赤泥球团进行高温直接还原。

10、进一步地，步骤(3)所述高铁赤泥球团分批加入电炉直接还原时，需在使用氮气作为载体的条件下，使用碳枪持续喷碳，保证电炉为弱还原性气氛且加强钢渣界面搅拌动力，且当钢液面渣厚达到40-50mm时进行排渣处理，然后重新分批加入高铁配碳赤泥球团进行还原，直至钢水总量达到电炉标准吨位。

11、本发明还提供了一种电炉高效提取高铁赤泥中有价金属元素铁的方法。

12、本发明通过对高铁赤泥配碳造球，将废钢在电炉中熔炼成高温钢水后，分批将配碳高铁赤泥球团加入钢液中，快速还原高铁赤泥中的铁，并实现渣铁分离，使还原的金属铁融入钢水中，实现对赤泥中的铁有效回收。本发明通过电炉炼钢冶炼工艺，基于直接还原和融分原理，利用电炉良好的高温热力学条件，还原高铁赤泥中的铁元素使其进入钢液，没有被还原的部分进入渣相，高铁赤泥中的金属铁回收率可达80％以上，该工艺很好地解决了采用其他还原工艺还原高铁赤泥后铁与渣弥散交互分布造成的渣铁无法分离的缺陷，对赤泥的综合应用及固废处理有重要意义。

技术特征：

1.一种电炉高效还原高铁赤泥提取金属铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所使用的高铁赤泥铁品位为40-55％，使用的碳源为烟煤或无烟煤，造球过程中严格要求碳氧比保持在1.2～1.5，加入的粘结剂含量为高铁赤泥球团总量的3％，造球制备完成后确保高铁赤泥球团干燥，控制水分不超过1％。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将废钢分批加入电炉融化，每批次为废钢总量的30-40％，废钢总量为电炉标准吨位的50％，且废钢全部融化后将钢水温度提升至1600～1650℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，将高铁赤泥球团分批加入电炉时，需每间隔五分钟加入钢水总量5-10％的高铁赤泥球团进行高温直接还原。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，高铁赤泥球团分批加入电炉直接还原时，需在氮气作为载体的条件下，使用碳枪持续喷碳，保证电炉为弱还原性气氛且加强钢渣界面搅拌动力，且当钢液面渣厚达到40-50mm时进行排渣处理，然后重新分批加入高铁配碳赤泥球团进行还原，直至钢水总量达到电炉标准吨位。

6.一种权利要求1～5中任一项所述的方法在实现赤泥中的铁有效回收中的应用。

技术总结本发明提供了一种电炉高效还原高铁赤泥提取金属铁的方法，属于直接还原领域。本发明通过对高铁赤泥配碳造球，将废钢在电炉中熔炼成高温钢水后，分批将配碳高铁赤泥球团加入钢液中，快速还原高铁赤泥中的铁，并实现渣铁分离，使还原的金属铁融入钢水中，实现对赤泥中的铁有效回收。本发明利用电炉炼钢冶炼工艺，基于直接还原和融分原理，利用电炉良好的高温热力学条件，还原高铁赤泥中的铁元素并使其进入钢液，且没有被还原的部分进入渣相，高铁赤泥中的金属铁回收率可达80％以上，该工艺很好地解决了采用其他还原工艺还原高铁赤泥后铁与渣弥散交互分布造成的渣铁无法分离的缺陷，对赤泥的综合应用及固废处理具有重要意义。技术研发人员：孟征兵,冯丁华,王业峰,周浩宇,姚聪林受保护的技术使用者：桂林理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5