本發(fā)明涉及資源再生利用領(lǐng)域，并且更具體地涉及一種從赤泥中提取鐵和氧化鋁的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：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，自2005年到2015年，中國氧化鋁產(chǎn)量從859萬噸/年發(fā)展到5898萬噸/年，全球氧化鋁產(chǎn)量從5616萬噸/年發(fā)展到12471萬噸/年。赤泥為氧化鋁工業(yè)提取氧化鋁時排出的污染性廢渣，一般平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，可副產(chǎn)1～2噸赤泥。我國氧化鋁赤泥的年新增量可達(dá)7000萬噸以上，歷史累計(jì)堆存量已超過3.5億噸。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。赤泥中所含有價金屬組分如fe2o3、al2o3、na2o、tio2，多為經(jīng)濟(jì)價值較低的堿金屬，單獨(dú)就某一種元素進(jìn)行回收利用不能很好地解決工藝經(jīng)濟(jì)性和赤泥堆存量巨大的問題，必須采用多種金屬聯(lián)合回收技術(shù)才能真正的實(shí)現(xiàn)赤泥的綜合利用和減量化。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(diǎn)。經(jīng)過檢索現(xiàn)有文獻(xiàn)和專利，已有通過隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、豎爐或轉(zhuǎn)底爐處理這些赤泥生產(chǎn)金屬化球團(tuán)，進(jìn)而磨礦磁選生產(chǎn)金屬鐵粉的工藝。這些工藝所需的溫度較高，且只能從赤泥中回收鐵元素。因此，期望的是，提出一種新的方法和系統(tǒng)從赤泥中提取鐵元素和鋁元素，實(shí)現(xiàn)綜合回收利用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種從赤泥中提取鐵和氧化鋁的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明采用的方法總體上是：將烘干的赤泥、還原劑、添加劑(鈣系添加劑和碳酸鈉)按一定比例混合均勻，然后將混合物料按照設(shè)定的溫度進(jìn)行燒結(jié)，隨后冷卻至室溫，磨細(xì)后首先采用磁選回收鐵，之后用堿液溶出磁選尾渣，即可將氧化鋁溶出，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合回收利用。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種從赤泥中提取鐵和氧化鋁的方法，包含：將烘干的赤泥、還原劑、鈣系添加劑和碳酸鈉按比例進(jìn)行配料并混合均勻，得到混合物料；將混合物料進(jìn)行燒結(jié)，得到燒結(jié)物料；將燒結(jié)物料進(jìn)行冷卻，得到冷卻物料；將冷卻物料磨成細(xì)粉，得到磨細(xì)物料；將磨細(xì)物料進(jìn)行磁選回收，得到磁選鐵精粉和磁選尾渣。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包含將磁選尾渣用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，將赤泥、還原劑、鈣系添加劑和碳酸鈉按照赤泥90重量份、還原劑9-18重量份、鈣系添加劑27-45重量份和碳酸鈉13.5-36重量份的比例配料混合。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，混合物料中，n(na2o)/n(al2o3)＝1；且n(cao)/n(sio2)＝2。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，還原劑為蘭炭、焦炭和非煉焦煤中的一種或多種，粒度在1mm-3mm。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，鈣系添加劑為生石灰、石灰石、碳酸鈣和白云石中的一種或多種，粒度在0.074mm以下。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，燒結(jié)的溫度為1100℃-1200℃，燒結(jié)的時間為60min-90min。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，磨細(xì)物料的粒度在0.074mm以下的占80％-90％。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，赤泥的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％-35％。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，赤泥的粒度在0.046mm以下的占85％-90％。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，赤泥是拜耳法赤泥和/或聯(lián)合法赤泥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種采用上述方法從赤泥中提取鐵和氧化鋁的系統(tǒng)，包含：混料裝置，混料裝置設(shè)置有赤泥入口、還原劑入口、鈣系添加劑入口、碳酸鈉入口和混合物料出口；燒結(jié)裝置，燒結(jié)裝置設(shè)置有混合物料入口和燒結(jié)物料出口，混合物料入口與混合物料出口連通；冷卻裝置，冷卻裝置設(shè)置有燒結(jié)物料入口和冷卻物料出口，燒結(jié)物料入口與燒結(jié)物料出口連通；磨細(xì)裝置，磨細(xì)裝置設(shè)置有冷卻物料入口和磨細(xì)物料出口，冷卻物料入口與冷卻物料出口連通；以及磁選裝置，磁選裝置設(shè)置有磨細(xì)物料入口、磁選鐵精粉出口和磁選尾渣出口，磨細(xì)物料入口與磨細(xì)物料出口連通。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包含浸出裝置，浸出裝置設(shè)置有磁選尾渣入口、浸出渣出口和浸出液出口，磁選尾渣入口與磁選尾渣出口連通。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，系統(tǒng)還包括烘干設(shè)備，烘干設(shè)備包括赤泥烘干裝置、還原劑烘干裝置和鈣系添加劑烘干裝置；其中赤泥烘干裝置的出口連通赤泥入口，還原劑烘干裝置的出口連通還原劑入口，鈣系添加劑烘干裝置的出口連通鈣系添加劑入口。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，混料裝置內(nèi)還設(shè)置有混勻攪拌機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，冷卻裝置包括待冷卻物容置腔和冷卻介質(zhì)回路，冷卻介質(zhì)回路設(shè)置在待冷卻物容置腔內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，冷卻介質(zhì)回路在待冷卻物容置腔內(nèi)呈螺旋狀設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，冷卻裝置包括待冷卻物容置腔和冷卻介質(zhì)回路，冷卻介質(zhì)回路設(shè)置在待冷卻物容置腔的腔壁上。通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)本發(fā)明的整個工藝過程原料不需要進(jìn)行成型處理，工藝簡單。2)本發(fā)明的工藝所需反應(yīng)溫度低于常規(guī)工藝如隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、豎爐或轉(zhuǎn)底爐處理赤泥所需溫度，能耗低。3)本發(fā)明提出的系統(tǒng)和方法與傳統(tǒng)工藝不同，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合回收利用。附圖說明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)在與附圖結(jié)合對實(shí)施例進(jìn)行的描述中將更加明顯并容易理解，其中：圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的從赤泥中提取鐵和氧化鋁的方法的流程示意圖；圖2示出了采用本發(fā)明的方法從赤泥中提取鐵和氧化鋁的系統(tǒng)的示意圖。附圖標(biāo)記說明1混料裝置、11赤泥入口、12還原劑入口、13鈣系添加劑入口、14碳酸鈉入口、15混合物料出口、2燒結(jié)裝置、21混合物料入口、22燒結(jié)物料出口、3冷卻裝置、31燒結(jié)物料入口、32冷卻物料出口、4磨細(xì)裝置、41冷卻物料入口、42磨細(xì)物料出口、5磁選裝置、51磨細(xì)物料入口、52磁選鐵精粉出口、53磁選尾渣出口、6浸出裝置、61磁選尾渣入口、62浸出渣出口、63浸出液出口。具體實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)理解，在示例性實(shí)施例中所示的本發(fā)明的實(shí)施例僅是說明性的。雖然在本發(fā)明中僅對少數(shù)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易領(lǐng)會在未實(shí)質(zhì)脫離本發(fā)明主題的教導(dǎo)情況下，多種修改是可行的。相應(yīng)地，所有這樣的修改都應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對以下示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和參數(shù)等做出其他的替換、修改、變化和刪減。參照圖1，本發(fā)明提供一種從赤泥中提取鐵和氧化鋁的方法，包括：將烘干的赤泥、還原劑、鈣系添加劑和碳酸鈉按比例進(jìn)行配料并混合均勻，得到混合物料；將混合物料進(jìn)行燒結(jié)，得到燒結(jié)物料；將燒結(jié)物料進(jìn)行冷卻，得到冷卻物料；將冷卻物料磨成細(xì)粉，得到磨細(xì)物料；將磨細(xì)物料進(jìn)行磁選回收，得到磁選鐵精粉和磁選尾渣。在上述方法中，該方法進(jìn)一步包括將磁選尾渣用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液。在上述方法中，原料赤泥可以是拜耳法赤泥和/或聯(lián)合法赤泥。在上述方法中，將赤泥、還原劑、鈣系添加劑和碳酸鈉按照赤泥90重量份、還原劑9-18重量份、鈣系添加劑27-45重量份和碳酸鈉13.5-36重量份的比例配料混合。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，還原劑為蘭炭、焦碳和非煉焦煤中的一種或多種，粒度為1-3mm。在上述方法中，鈣系添加劑為生石灰、石灰石、碳酸鈣和白云石中的一種或多種，粒度在0.074mm以下。在上述方法中，燒結(jié)的溫度為1100℃-1200℃，燒結(jié)的時間為60min-90min。在上述方法中，將冷卻物料磨成細(xì)粉至細(xì)粉粒度在0.074mm以下的占80％-90％。在上述方法中，赤泥的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％-35％，粒度在0.046mm以下的占85％-90％。通過上述方法，本發(fā)明最終氧化鋁回收率可達(dá)85％-90％，磁選鐵精粉鐵品位為75％-85％，鐵回收率為80％-85％，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合回收利用。本發(fā)明按照上述的原料配比進(jìn)行配料，可以在低于常規(guī)轉(zhuǎn)底爐處理赤泥的溫度下，同時實(shí)現(xiàn)鐵的還原和鋁的物相的調(diào)整，使其既有利于后續(xù)磨礦磁選流程回收鐵，也可以提高堿浸過程中鋁的回收。本發(fā)明的赤泥中的鐵礦物經(jīng)還原后轉(zhuǎn)換為金屬鐵，經(jīng)磁選流程除去鐵以后，可以為后續(xù)浸出流程提供合適的原料，促進(jìn)堿浸過程中鋁的回收。參照圖2，本發(fā)明還提供一種采用上述方法從赤泥中提取鐵和氧化鋁的系統(tǒng)，包括：混料裝置1，混料裝置1設(shè)置有赤泥入口11、還原劑入口12、鈣系添加劑入口13、碳酸鈉入口14和混合物料出口15；燒結(jié)裝置2，燒結(jié)裝置2設(shè)置有混合物料入口21和燒結(jié)物料出口22，混合物料入口21與混合物料出口15連通；冷卻裝置3，冷卻裝置3設(shè)置有燒結(jié)物料入口31和冷卻物料出口32，燒結(jié)物料入口31與燒結(jié)物料出口22連通；磨細(xì)裝置4，磨細(xì)裝置4設(shè)置有冷卻物料入口41和磨細(xì)物料出口42，冷卻物料入口41與冷卻物料出口32連通；以及磁選裝置5，磁選裝置5設(shè)置有磨細(xì)物料入口51、磁選鐵精粉出口52和磁選尾渣出口53，磨細(xì)物料入口51與磨細(xì)物料出口42連通。在上述系統(tǒng)中，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括浸出裝置6，浸出裝置6設(shè)置有磁選尾渣入口61、浸出渣出口62和浸出液出口63，磁選尾渣入口61與磁選尾渣出口53連通。在上述系統(tǒng)，系統(tǒng)還包括烘干設(shè)備，烘干設(shè)備包括赤泥烘干裝置、還原劑烘干裝置和鈣系添加劑烘干裝置；赤泥烘干裝置的出口連通赤泥入口11，還原劑烘干裝置的出口連通還原劑入口12，鈣系添加劑烘干裝置的出口連通鈣系添加劑入口13。在上述系統(tǒng)中，混料裝置1內(nèi)還設(shè)置有混勻攪拌機(jī)構(gòu)。在上述系統(tǒng)中，冷卻裝置3包括待冷卻物容置腔和冷卻介質(zhì)回路，冷卻介質(zhì)回路設(shè)置在待冷卻物容置腔內(nèi)。在上述系統(tǒng)中，冷卻介質(zhì)回路在待冷卻物容置腔內(nèi)呈螺旋狀設(shè)置。在上述系統(tǒng)中，冷卻裝置3包括待冷卻物容置腔和冷卻介質(zhì)回路，冷卻介質(zhì)回路設(shè)置在待冷卻物容置腔的腔壁上。下面參照具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明。實(shí)施例1參照圖1-2，在混料裝置1中，將全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％和粒度為0.046mm以下的顆粒占80％的拜耳法赤泥、粒度為1mm的還原劑蘭炭(固定碳83％，灰分9％)、石灰石和碳酸鈉按照赤泥90重量份、蘭炭9重量份、石灰石45重量份和碳酸鈉13.5重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，將混合物料置于燒結(jié)裝置2中在1100℃下燒結(jié)60min，接著將燒結(jié)物料在冷卻裝置3中冷卻至室溫后將所得物料在磨細(xì)裝置4中磨成細(xì)粉至粒度在0.074mm以下的占80％，然后將磨細(xì)的物料在磁選裝置5中進(jìn)行磁選得到磁選鐵精粉和磁選尾渣，最后將磁選尾渣在浸出裝置6中用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合利用。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用上述技術(shù)方案氧化鋁回收率為86.4％，磁選精鐵粉鐵品位為76％，鐵回收率為82.9％。實(shí)施例2參照圖1-2，在混料裝置1中，將全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.61％和粒度為0.046mm以下的顆粒占87％的拜耳法赤泥、粒度為2mm的還原劑蘭炭(固定碳83％，灰分9％)、石灰石和碳酸鈉按照赤泥90重量份、蘭炭9重量份、石灰石31.5重量份和碳酸鈉16.2重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，將混合物料置于燒結(jié)裝置2中在1100℃下燒結(jié)60min，接著將燒結(jié)物料在冷卻裝置3中冷卻至室溫后將所得物料在磨細(xì)裝置4中磨成細(xì)粉至粒度在0.074mm以下的占80％，然后將磨細(xì)的物料在磁選裝置5中進(jìn)行磁選得到磁選鐵精粉和磁選尾渣，最后將磁選尾渣在浸出裝置6中用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合利用。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用上述技術(shù)方案氧化鋁回收率為85％，磁選精鐵粉鐵品位為75％，鐵回收率為83％。實(shí)施例3參照圖1-2，在混料裝置1中，將全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32.61％和粒度為0.046mm以下的顆粒占87％的拜耳法赤泥、粒度為2mm的還原劑焦炭(固定碳77％，灰分9％)、生石灰和碳酸鈉按照赤泥90重量份、焦炭13.5重量份、生石灰36重量份和碳酸鈉22.5重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，將混合物料置于燒結(jié)裝置2中在1150℃下燒結(jié)70min，接著將燒結(jié)物料在冷卻裝置3中冷卻至室溫后將所得物料在磨細(xì)裝置4中磨成細(xì)粉至粒度在0.074mm以下的占85％，然后將磨細(xì)的物料在磁選裝置5中進(jìn)行磁選得到磁選鐵精粉和磁選尾渣，最后將磁選尾渣在浸出裝置6中用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合利用。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用上述技術(shù)方案氧化鋁回收率為87％，磁選精鐵粉鐵品位為78％，鐵回收率為81％。實(shí)施例4參照圖1-2，在混料裝置1中，將全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.57％和粒度為0.046mm以下的顆粒占88％的聯(lián)合法赤泥、粒度為2mm的還原劑蘭炭(固定碳83％，灰分9％)、生石灰和碳酸鈉按照赤泥90重量份、蘭炭18重量份、生石灰40.5重量份和碳酸鈉31.5重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，將混合物料置于燒結(jié)裝置2中在1200℃下燒結(jié)90min，接著將燒結(jié)物料在冷卻裝置3中冷卻至室溫后將所得物料在磨細(xì)裝置4中磨成細(xì)粉至粒度在0.074mm以下的占90％，然后將磨細(xì)的物料在磁選裝置5中進(jìn)行磁選得到磁選鐵精粉和磁選尾渣，最后將磁選尾渣在浸出裝置6中用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合利用。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用上述技術(shù)方案氧化鋁回收率為90％，磁選精鐵粉鐵品位為80％，鐵回收率為80％。實(shí)施例5參照圖1-2，在混料裝置1中，將全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％和粒度為0.046mm以下的顆粒占90％的拜耳法赤泥、粒度為3mm的還原劑非煉焦煤(固定碳78％，灰分9％)、碳酸鈣和碳酸鈉按照赤泥90重量份、非煉焦煤18重量份、碳酸鈣45重量份和碳酸鈉36重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，將混合物料置于燒結(jié)裝置2中在1100℃下燒結(jié)80min，接著將燒結(jié)物料在冷卻裝置3中冷卻至室溫后將所得物料在磨細(xì)裝置4中磨成細(xì)粉至粒度在0.074mm以下的占88％，然后將磨細(xì)的物料在磁選裝置5中進(jìn)行磁選得到磁選鐵精粉和磁選尾渣，最后將磁選尾渣在浸出裝置6中用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合利用。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用上述技術(shù)方案氧化鋁回收率為87.3％，磁選精鐵粉鐵品位為85％，鐵回收率為84.2％。實(shí)施例6參照圖1-2，在混料裝置1中，將全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28％和粒度為0.046mm以下的顆粒占87％的聯(lián)合法赤泥、粒度為2.5mm的還原劑焦炭(固定碳77％，灰分9％)、白云石和碳酸鈉按照赤泥90重量份、焦炭9重量份、白云石27重量份和碳酸鈉20重量份的比例配料混合，使n(na2o)/n(al2o3)＝1和n(cao)/n(sio2)＝2，得到混合物料，將混合物料置于燒結(jié)裝置2中在1200℃下燒結(jié)90min，接著將燒結(jié)物料在冷卻裝置3中冷卻至室溫后將所得物料在磨細(xì)裝置4中磨成細(xì)粉至粒度在0.074mm以下的占90％，然后將磨細(xì)的物料在磁選裝置5中進(jìn)行磁選得到磁選鐵精粉和磁選尾渣，最后將磁選尾渣在浸出裝置6中用堿液處理浸出，得到含有氧化鋁的浸出液，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合利用。采用本方法的檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，采用上述技術(shù)方案氧化鋁回收率為88.5％，磁選精鐵粉鐵品位為79％，鐵回收率為85％。表1不同示例方法得到的檢測結(jié)果序號氧化鋁回收率(％)磁選鐵精粉鐵品位(％)鐵回收率(％)實(shí)施例186.47682.9實(shí)施例2857583實(shí)施例3877881實(shí)施例4908080實(shí)施例587.38584.2實(shí)施例688.57985從表1可以看出，本發(fā)明最終氧化鋁回收率可達(dá)85％-90％，磁選鐵精粉鐵品位為75％-85％，鐵回收率為80％-85％，從而實(shí)現(xiàn)鐵元素和鋁元素的綜合回收利用。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁12