高品位赤泥在冶金领域的应用
高品位赤泥在冶金领域的应用
【摘 要】本文介绍了高品位赤泥冷固压球后在炼钢、炼铁过程及赤泥还原铁在炼钢过程的应用实践，拓展了赤泥的应用的领域。
【关键词】赤泥;冶金;循环利用
1 引言
赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的固体废渣，每生产1吨氧化铝，大约产生赤泥0.8～2.0吨，预计到2015年，世界累计堆存量将达3.5亿吨。目前，我国赤泥的综合利用率只有约4%。
赤泥陆地堆放，占用农田，污染水系，干燥后随风飘扬，又污染大气。
赤泥的综合利用是一项世界性难题，随着全球环保意识的增强，已经成为严重制约着氧化铝工业的可持续发展的问题。随着赤泥存量不断增长，对其作为二次资源在冶金领域循环利用，突破了赤泥在冶金行业的应用瓶颈，减少了赤泥储存耕地的占用和对环境的污染。
2 赤泥冷固压球
2.1 对原料的要求
原料选用经磁选后含铁品位较高的赤泥，成分范围见表1
表1 高品位赤泥成分(%)
TFe SiO2 P S 水分
≥50 ≤9.0 ≤0.07 ≤0.05 ≤15
2.2 赤泥冷固压球工艺流程
赤泥晾晒：在干燥通风的环境中晾晒1～3天，至赤泥含水量小于等于5%;
配料时加入1～4%的N型粘结剂，混料时加入2～6%的P型粘结剂。
赤泥炼铁用冷固球配料时加入10～30%的氧化铁皮提高品位，以满足炼铁的需要。
赤泥冷固球生产还原铁，球配料时加入10～30%的氧化铁粉、还原煤及添加剂。
2.3赤泥冷固球压制
压制采用中压压制煤球用压球机，针对压制赤泥的特殊性，对其混料、布料、液压等系统进行改造，以适用压制赤泥氧化铁球。新压制的赤泥氧化铁球水分为6～12%，要保证在运输过程中不能摔碎，经过200℃，1.5小时的烘干后，赤泥冷固球的水分降为2～4%，强度可达到每个球1500牛。
2.4赤泥炼钢冷却剂成分
表2炼钢冷却剂成分要求(%)
TFe SiO2 P S 水分
≥45 ≤9.0 ≤0.07 ≤0.05 ≤4
2.5炼铁赤泥冷固球成分
表3 炼铁赤泥冷固球成分要求(%)
TFe SiO2 P S 水分
≥55 ≤9.0 ≤0.10 ≤0.08 ≤4
3 赤泥冷固球冷却剂在炼钢中的应用
赤泥氧化铁球在钢厂作为冷却剂使用，赤泥冷固球取代矿石作为转炉冷却调渣剂具有外观质量好，水分少，夹杂低，加入转炉反应平稳，调渣迅速，不产生剧烈反应造成飞溅，有利于提高金属的收得率。
每炉出钢42t，加入100kg矿石和赤泥氧化铁球作为冷却调渣剂，矿石温降11℃、吹损8.9%、渣碱度3.3，赤泥氧化铁冷却剂温降9℃、吹损8.3%、渣碱度3.
7。在加入量相同的情况下，赤泥氧化铁球作为冷却调渣剂温降小，操作平稳，减少吹损0.6%，提高钢铁料所得率，渣碱度的提高降低了萤石的消耗。钢铁料所得率的提高及萤石消耗的降低，带来了较明显的经济效益。
4 赤泥冷固球在炼铁的应用
高炉炼铁料层厚、炉料下降过程冲击力大、受热时间长，为此，要求赤泥冷固球有较高的强度，其单个球的强度应大于1200N以上，且在受热过程不破损。
赤泥冷固球中含铁量较高，可代替矿石，在高炉中还原炼铁，高炉配料加入5%的赤泥冷固球，可降低焦耗1.9kg，提高产能0.6%。
5 赤泥直接还原铁用于炼钢金属炉料
用固体碳作为还原剂对铁的氧化物进行还原，生成的气相产物是CO，称为直接还原。赤泥在软化和熔化之前，直接与还原剂接触的面积很小，反应速度慢，还原过程受到限制。在高温区的还原主要有两个过程：
(1)CO 间接还原过程，Fe3O4 + CO=3FeO + CO2，FeO+CO=Fe+CO(放热13 600 kJ);(2)间接还原产生的CO2与固体还原剂发生反应(贝-波反应)，CO2+C=2CO(吸热165 800 kJ)。
上述反应的最终结果即FeO+C=Fe+CO(吸热152 200 kJ)。两个反应中，实际上还是CO 起还原作用，但是就整个过程来说，还原剂消耗的还是固体碳，所以称这个过程为直接还原。
为提高赤泥还原铁的品位，在配料时含铁物料按赤泥∶氧化铁粉=67∶33的'质量配比进行配料。赤泥配加碳作为还原剂，配加CaO、Na2CO3 和CaF2作助剂促进赤泥的还原，选择赤泥∶氧化铁粉∶还原煤∶添加剂质量配比为56∶27∶13∶4配料，混合均匀后压制成球，送入隧道窑进行还原。
还原焙烧温度为1100～1200℃，还原焙烧时间为1.5～2h，得到赤泥还原铁，还原铁含铁品位达到88%，铁回收率为91.42%。
赤泥还原铁可作为炼钢过程的金属炉料加入铁水中进行炼钢，实现了赤泥的短流程、较大量的利用，具有较高的社会效益和经济效益。
6 结语
对含铁较高的赤泥加入一定比例的添加剂，采用改造过的压球机可压制成赤泥冷固球，作为炼钢冷却剂、炼铁炉料、生产还原铁在冶炼过程应用，代替部分矿石、减少资源消耗，炼钢、炼铁指标也得到提高，具有较好的经济效益。
把赤泥作为二次资源循环利用，降低了耕地的占用、减少了对环境的污染，同时也具有较为明显的社会效益。
参考文献：
[1]南相莉，张廷安，刘燕，豆志河.我国赤泥综合利用分析[J].过程工程学报，2010(4).
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