磁化提取赤泥中精铁粉的方法及磁化提取系统与流程

1.本发明属于有色冶金和工业废渣的综合利用技术领域，涉及制铝工业排放的赤泥综合利用回收精铁粉的方法，具体涉及磁化提取赤泥中精铁粉的方法及磁化提取系统。


背景技术：

2.赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，氧化铁含量大。由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质，对于赤泥的无害化利用一直以来难以进行。而对赤泥的销纳主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量也日益增加，堆存处置所带来的一系列问题随之而出，造成了严重的环境问题。
3.现有的对赤泥的处理是使用磁选机对排出的赤泥再进行选矿处理，提选出其中的铁矿物，剩余物制成免烧砖，用作建筑材料。目前我国采用直接氧化焙烧、磁选制得铁精矿产品之后，进一步将铁分离后的残渣即对铁提取后、仍占原赤泥总量60％以上的残渣用于生产建筑材料，从而实现拜耳法赤泥零排放。广西冶金研究院开展赤泥炼海绵-磁选分离铁的研究，使铁的回收率从30％上升到85.86％。另外还有采用焙烧氧化-磁选-浸出工艺、直接浸出-提取工艺回收fe等，回收率达到90％以上。
4.现有技术还存在以下问题：
5.1.物料发生氧化反应，可以将赤泥中的三氧化二铁氧化成四氧化三铁，但是与此同时会有部分三氧化二铁转变成铁的复合硅酸盐和粒铁，这部分铁无法提取出精铁粉；
6.2.氧化过程中会产生氧化废气，目前氧化废气的回收利用有难度，直接排放会造成环境污染；
7.3.磁选机只能根据磁性强度梯度提取精铁粉，如果磁性强度设置较高，会有部分磁性较弱的精铁粉无法被提取，如果磁性强度设置较低，部分其它金属也含有磁性，提取出来的精铁粉纯度不够。


技术实现要素：

8.为解决上述现有技术问题，本发明提供磁化提取赤泥中精铁粉的方法及磁化提取系统。
9.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
10.磁化提取赤泥中精铁粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.s1、对赤泥进行烘干处理，得到物料a和尾气a，对尾气a进行净化处理；
12.s2、将物料a与氧化剂、分离插层剂进行混料处理，得到物料b；
13.s3、对物料b进行热反应处理，物料b中的三氧化二铁被氧化成四氧化三铁，得到物料c和尾气b，对尾气b进行净化处理；
14.s4、对物料c进行裂变处理，物料c中铁的复合物在分离插层剂的作用下转变成四氧化三铁，得到物料d；
15.s5、对物料d进行搅拌处理，得到物料e；
16.s6、对物料e进行磁选分离处理，得到物料f；
17.s7、对物料f进行重选处理，得到物料g；
18.s8、对物料g进行过滤处理，得到物料h；
19.s9、对物料h进行烘干处理，得到物料i和尾气c，对尾气c进行净化处理；
20.s10、对物料i进行弧分处理，将物料i中的导体和非导体区分开来，得到精铁粉；
21.优选的，s6中，物料e进行一阶磁选分离，将含有铁元素的物料分离出来，得到物料j；
22.优选的，首先，提高物料j的浓度，得到物料k；
23.其次，对物料k进行一级球磨处理，处理后进行分级，得到物料l和物料m；
24.其中，物料m与物料l相比颗粒更粗；
25.最后，对物料l进行二阶磁选分离，将含有铁元素的物料分离出来，得到物料o，对物料m再次进行一级球磨处理；
26.优选的，首先，提高物料o的浓度，得到物料p；
27.其次，对物料p进行二级球磨处理，得到物料q；
28.最后，对物料q进行三阶磁选分离，设置第一磁场强度，将物料q分为物料r和尾料，对尾料再次进行二阶磁选分离处理，所述第一磁场强度可调节；
29.磁化提取赤泥中精铁粉的磁化提取系统包括：
30.权利要求1-4所述的磁化提取赤泥中精铁粉的方法；
31.烘干机，用于烘干物料；
32.混料机，用于混合物料与氧化剂、分离插层剂；
33.热反应釜，用于将三氧化二铁氧化为四氧化三铁；
34.裂变仓，用于将铁的复合物转变成四氧化三铁；
35.搅拌机，用于搅拌物料；
36.紊流电磁分离机，用于提取物料中的铁元素；
37.高压旋流分离机，用于提高物料浓度；
38.球磨机，用于磨碎物料；
39.磁选机，用于根据磁性强弱提取物料；
40.摇床，用于重选物料；
41.转股，用于过滤物料；
42.弧分机，用于弧分物料。
43.优选的，所述紊流电磁分离机包括：
44.进料口；至少一个挡板；具有内壁a的滚筒；
45.尾料口；精料口；卸矿水管；
46.具有连接部的中心轴；
47.具有内壁b和外壁c的磁系；
48.具有通孔的端盖；驱动装置；
49.具有第一端面、第二端面、第三端面、第四端面的槽体；底座；
50.其中，所述磁系长度略小于滚筒的长度；且，
51.所述磁系的横截面为弧形；且，
52.所述磁系的曲率与滚筒的曲率相同；
53.其中，所述磁系的内壁b与连接部拆卸链接；
54.其中，所述磁系的外壁c与位于滚筒的内部，与内壁a不贴合；
55.其中，所述中心轴位于滚筒的中心，在滚筒的两端突出；
56.其中，所述通孔的直径大小与中心轴横截面的直径大小相同；且，
57.所述通孔套入中心轴后，沿中心轴产生位移至端盖与滚筒的两端连接停止；且，
58.所述两个端盖与滚筒两端连接后，滚筒成为一个封闭的腔体；
59.其中，所述驱动装置安装在中心轴的一端上；且，
60.所述驱动装置用于驱动滚筒在圆周方向上旋转；
61.其中，所述滚筒轴向放置在槽体内部；
62.其中，所述卸矿水管与第一端面拆卸连接；
63.其中，所述精料口与第二端面固定连接；且，
64.所述精料口的位置位于卸矿水管的下方；
65.其中，所述进料口与第三端面固定连接；且，
66.所述进料口的位置不低于滚筒；
67.其中，所述挡板与第一端面拆卸连接；且，
68.所述挡板的位置低于精料口；
69.其中，所述尾料口位于第四端面上；且，
70.所述尾料孔位于滚筒的下方；
71.其中，所述第四端面与底座拆卸连接；
72.优选的，所述紊流电磁分离机包括：
73.具有上端和下端的滑道；
74.其中，所述上端与进料口拆卸连接；且，
75.所述下端正对着挡板，与挡板不连接；
76.优选的，所述滑道下端设置有调节板；
77.其中，所述调节板与水平方向的夹角可调节；
78.优选的，所述挡板的横截面为弧形；
79.优选的，所述紊流电磁分离机包括：
80.多个挡板；
81.螺纹连接件；
82.其中，所述挡板上具有螺纹孔；且，
83.所述挡板之间通过螺纹连接件穿过螺纹孔连接；
84.优选的，所述紊流电磁分离机包括：
85.磁系调整装置；
86.其中，所述磁系调整装置与中心轴的另一端拆卸连接；且，
87.所述磁系调整装置用于调整磁系偏角；
88.优选的，所述滚筒的直径为1m-2m。
89.本发明的有益效果体现在，提供一种磁化提取赤泥中精铁粉的方法及提取系统，
准确把控深度氧化反应过程和氧化反应的废气净化排放，能够抑制反应中铁的复合硅酸盐以及粒铁的生成，磁选分离处理可直接将物料中的铁元素提取出来，提高精铁粉的提取率，可根据需求选择精铁粉的纯度。
附图说明：
90.图1为本发明磁化提取精铁粉方法的流程图；
91.图2为本发明磁选分离处理的流程图；
92.图3为本发明实施例磁化提取精铁粉方法的综合流程图；
93.图4为本发明实施例紊流电磁分离机的结构示意图；
94.图5为本发明实施例挡板反射物料示意图；
95.图6为本发明实施例横截面为弧形的挡板反射物料示意图。
具体实施方式
96.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
97.请参阅图1-5所示，本发明提供的具体实施例如下：
98.实施例1：
99.磁化提取赤泥中精铁粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
100.s1、对赤泥进行烘干处理，得到物料a和尾气a，对尾气a进行净化处理；
101.s2、将物料a与氧化剂、分离插层剂进行混料处理，得到物料b；
102.s3、对物料b进行热反应处理，物料b中的三氧化二铁被氧化成四氧化三铁，得到物料c和尾气b，对尾气b进行净化处理；
103.s4、对物料c进行裂变处理，物料c中铁的复合物在分离插层剂的作用下转变成四氧化三铁，得到物料d；
104.s5、对物料d进行搅拌处理，得到物料e；
105.s6、对物料e进行磁选分离处理，得到物料f；
106.s7、对物料f进行重选处理，得到物料g；
107.s8、对物料g进行过滤处理，得到物料h；
108.s9、对物料h进行烘干处理，得到物料i和尾气c，对尾气c进行净化处理；
109.s10、对物料i进行弧分处理，将物料i中的导体和非导体区分开来，得到精铁粉。
110.从赤泥中提取精铁粉时，物料发生氧化反应，将赤泥中的三氧化二铁氧化成四氧化三铁，与此同时会有部分三氧化二铁转变成铁的复合硅酸盐和粒铁，降低精铁粉的回收率，氧化过程中会产生氧化废气，目前氧化废气的回收利用有难度，直接排放会造成环境污染。
111.在本实施例中，本发明提供的磁化提取赤泥中精铁粉的方法，s1、对赤泥进行烘干处理，得到物料a和尾气a，尾气中含有硫、氮等有毒有害气体，对尾气a进行净化处理。s2混料处理让物料a与氧化剂、分离插层剂混合更加充分，防止物料因出现板结成块等现象，使
得成块的物料内部无法进行后续热反应，影响精铁粉的回收。s3热反应产生的氧化尾气在其产生的同时收集起来进行净化处理，达到排放标准后排放。s4裂变处理在分离插层剂的作用下将紧紧包裹起来的铁元素和其它元素拆解开来，重新配对生成四氧化三铁，阻止铁的复合硅酸盐和粒铁的生成，提高铁矿物的回收率。s5搅拌处理，将反应后的物料搅拌开来，如果不通过搅拌处理会有部分已反应过的物料仍旧粘连在一起，进行磁选分离时，粘连在一起的物料因含有精铁粉被提取出来，但实际精铁粉的含量并不高，影响下一步磁选分离的效果。现有的磁选机只能根据磁性强度提取精铁粉，如果磁性强度设置较低，会有部分磁性较弱的精铁粉无法被提取，如果磁性强度设置较高，部分其它金属也含有磁性，提取出来的精铁粉纯度不够，本实施例s6磁选分离处理只将物料中的铁元素提取出来，提取率更高，纯度也更高；s7、重选处理根据密度、粒度提取出只含有铁元素的物料；s8、对重选后的物料进行过滤处理，将大部分水分过滤出去；s9烘干处理后，进行s10弧分处理，弧分处理是区分导体和非导体，水是导体，所以在弧分处理前必须进行烘干处理，根据其导电性再进行一次筛选，得到的精铁粉品位更高。采用本实施例提供的方法，从赤泥中提取的铁粉品质达到58％以上，实现铁回收率达到70％以上。
112.实施例2：
113.s6中，物料e进行一阶磁选分离，将含有铁元素的物料分离出来，得到物料j。
114.在本实施例中，本发明提供的磁化提取赤泥中精铁粉的方法，s6中，如果精铁粉的使用者对于精铁粉的品质不做要求，本实施例只对物料e进行一阶磁选分离，将含有铁元素的物料分离出来，直接对其进行步骤s7、s8、s9、s10得到精铁粉，精铁粉的提取率更高。
115.实施例3：
116.首先，提高物料j的浓度，得到物料k；
117.其次，对物料k进行一级球磨处理，处理后进行分级，得到物料l和物料m；
118.其中，物料m与物料l相比颗粒更粗；
119.最后，对物料l进行二阶磁选分离，将含有铁元素的物料分离出来，得到物料o，对物料m再次进行一级球磨处理。
120.如果使用者对于精铁粉品位有要求，只对物料进行一阶磁选分离后，直接进行步骤s7、s8、s9、s10得到的精铁粉品位无法达到要求。
121.在本实施例中，本发明提供的磁化提取赤泥中精铁粉的方法，一阶磁选分离后，提高物料j的浓度，得到物料k，物料k的浓度满足进行一级球磨处理的条件，对物料k进行一级球磨处理，球磨后的物料颗粒更小，然后进行分级，得到颗粒较细的物料l和颗粒较粗的物料m，对物料l进行二阶磁选分离，将含有铁元素的物料分离出来，再对其进行步骤s7、s8、s9、s10得到精铁粉，满足需求，对物料m再次进行一级球磨处理，循环这一过程。
122.实施例4：
123.首先，提高物料o的浓度，得到物料p；
124.其次，对物料p进行二级球磨处理，得到物料q；
125.最后，对物料q进行三阶磁选分离，设置第一磁场强度，将物料q分为物料r和尾料，对尾料再次进行二阶磁选分离处理，所述第一磁场强度可调节。
126.如果使用者对于精铁粉品位有更高的要求，对物料进行一阶磁选分离、二阶磁选分离后，进行步骤s7、s8、s9、s10得到的精铁粉品位依旧无法达到需求。
127.在本实施例中，本发明提供的磁化提取赤泥中精铁粉的方法，s6中，提高物料o的浓度，得到物料p，物料p的浓度满足进行二级球磨处理的条件，对物料p进行二级球磨处理，球磨后的物料颗粒更小，对物料q进行三阶磁选分离，根据磁性强弱将物料q分为物料r和尾料，颗粒小的物料如果磁性较强，含铁量一定更高，物料r进行步骤s7、s8、s9、s10得到品质更高的精铁粉，满足需求，对尾料再次进行二阶磁选分离处理，循环这一过程。
128.实施例5：
129.磁化提取赤泥中精铁粉的磁化提取系统根据磁化提取赤泥中精铁粉的方法包括以下设备：
130.烘干机，用于烘干物料；
131.混料机，用于混合物料与氧化剂、分离插层剂；
132.热反应釜，用于将三氧化二铁氧化为四氧化三铁；
133.裂变仓，用于将铁的复合物转变成四氧化三铁；
134.搅拌机，用于搅拌物料；
135.紊流电磁分离机，用于提取物料中的铁元素；
136.高压旋流分离机，用于提高物料浓度；
137.球磨机，用于磨碎物料；
138.磁选机，用于根据磁性强弱提取物料；
139.摇床，用于重选物料；
140.转股，用于过滤物料；
141.弧分机，用于弧分物料。
142.磁化提取赤泥中精铁粉的方法在生产中实践需要一套系统多个设备去支撑其实行，保证方法的实行效果是非常重要的。
143.在本实施例中，本发明提供的磁化提取赤泥中精铁粉的磁化提取系统，首先，进行原材料预处理，使用烘干机烘干赤泥，使用混料机将烘干处理后的物料与药剂混合；其次，使用给料机将混合后的物料送入热反应釜进行氧化反应，使用裂变仓进行裂变处理，将三氧化二铁和铁的复合物转变为四氧化三铁，使用搅拌机进行搅拌；然后，对搅拌后的物料进行磁选分离，一阶二阶磁选分离使用紊流电磁分离机，三阶磁选分离为磁选机，根据所需铁粉的品质选择进行只进行一阶磁选分离、一阶磁选分离和二阶磁选分离还是三阶磁选分离都进行；最后，物料通过摇床进行重选，使用转股过滤，使用烘干机进行烘干，烘干后使用弧分机选出导体，得到精铁粉。
144.实施例6：
145.所述紊流电磁分离机包括：
146.进料口1；至少一个挡板2；具有内壁a的滚筒3；
147.尾料口4；精料口5；卸矿水管6；
148.具有连接部7的中心轴8；
149.具有内壁b和外壁c的磁系9；
150.具有通孔的端盖10；驱动装置11；
151.具有第一端面12、第二端面13、第三端面14、第四端面15的槽体16；底座17；
152.其中，所述磁系9长度略小于滚筒3的长度；且，
153.所述磁系9的横截面为弧形；且，
154.所述磁系9的曲率与滚筒3的曲率相同；
155.其中，所述磁系9的内壁b与连接部7拆卸链接；
156.其中，所述磁系9的外壁c与位于滚筒3的内部，与内壁a不贴合；
157.其中，所述中心轴8位于滚筒3的中心，在滚筒3的两端突出；
158.其中，所述通孔的直径大小与中心轴8横截面的直径大小相同；且，
159.所述通孔套入中心轴8后，沿中心轴8产生位移至端盖10与滚筒3的两端连接停止；且，
160.所述两个端盖10与滚筒3两端连接后，滚筒3成为一个封闭的腔体；
161.其中，所述驱动装置11安装在中心轴8的一端上；且，
162.所述驱动装置11用于驱动滚筒3在圆周方向上旋转；
163.其中，所述滚筒3轴向放置在槽体16内部；
164.其中，所述卸矿水管6与第一端面12拆卸连接；
165.其中，所述精料口5与第二端面13固定连接；且，
166.所述精料口5的位置位于卸矿水管6的下方；
167.其中，所述进料口1与第三端面14固定连接；且，
168.所述进料口1的位置不低于滚筒3；
169.其中，所述挡板2与第一端面12拆卸连接；且，
170.所述挡板2的位置低于精料口5；
171.其中，所述尾料口4位于第四端面15上；且，
172.所述尾料孔位于滚筒3的下方；
173.其中，所述第四端面15与底座17拆卸连接。
174.有磁选机的工作原理是矿浆移动到滚筒下方时，磁选机将矿浆中的铁粉吸附在滚筒上，吸附完成后尾矿进入尾矿区，铁粉进入精料区。由于整个过程中矿粒并不是单层排布的，部分铁粉颗粒与滚筒之间隔着较多层矿粒，将这些铁粉颗粒吸附在滚筒上不仅需要克服其本身的重力，还要克服颗粒与颗粒之间的作用力，想要被完全吸附是很有难度的。
175.在本实施例中，本发明提供的紊流电磁分离机，进料口的位置不低于滚筒使得矿浆从进料口流下具有一定的速度，随后撞击挡板，挡板将矿浆以一定的方向一定的范围反射使其撞击在滚筒上，撞击到的范围面积小于等于磁系面积，挡板的位置低于滚筒，矿浆被反射在滚筒外壁上，与滚筒产生撞击散开，散开后矿浆中有更多的铁粉直接接触滚筒。此时，颗粒与颗粒之间的作用力在矿浆撞击挡板以及矿浆撞击滚筒外壁彼此散开消失，磁场力只需要克服铁粉本身的重力就可以将铁粉吸附在滚筒上，除铁粉之外的矿浆由于重力作用直接掉落进尾料口，铁粉吸附在滚筒上，随着滚筒旋转，离磁系越来越远，受到的磁场力减小后，卸矿水管喷洒出的水将滚筒上的铁粉冲下来，进入精料口。
176.实施例7：
177.所述紊流电磁分离机包括：
178.具有上端和下端的滑道18；
179.其中，所述上端与进料口1拆卸连接；且，
180.所述下端正对着挡板2，与挡板2不连接。
181.在本实施例中，本发明提供的紊流电磁分离机设置了滑道，滑道与第二端面连接，上端与进料口连接，下端正对着挡板，滑道的设置让物料从进料口出来后进入滑道，物料始终按照滑道的方向移动，到达下端时，以一定的角度呈抛物线撞击在挡板上，同时可以分隔尾料和物料。
182.优选的，所述滑道18下端设置有调节板19；
183.其中，所述调节板19与水平方向的夹角可调节。
184.在本实施例优选方案中，滑道下端设置有调节板，所述调节板与水平方向的夹角可调节，技术人员能够通过改变夹角使得物料从滑道抛射出的角度和流速发生变化实现选择不同品位的精铁粉。
185.实施例8：
186.所述挡板2的横截面为弧形。
187.如果调节板调节的抛射角度使得物料散的很开，散开的物料撞击在挡板上也是散的，参看附图5，这样将物料反射出去撞击在滚筒上也是散的，而磁系在滚筒内部的区域是有限的，这样散的撞击极有可能超出磁系范围，降低吸附率，所以必须要考虑抛射角度也就是调节板的调节范围，这样调节板的使用受限。
188.在本实施例中，本发明提供的紊流电磁分离机中的挡板的横截面为弧形，如附图6，弧形挡板受到物料撞击后将物料反射出去，反射的同时聚集物料，即使调节板的抛射角度使得物料散的很开，因为挡板本身是弧形的，散的很开的物料撞击在弧形挡板上反射时被聚集，使得物料以一定的范围撞击滚筒，能够保证每次撞击吸附率。
189.实施例9：
190.所述紊流电磁分离机包括：
191.多个挡板；
192.螺纹连接件；
193.其中，所述挡板上具有螺纹孔；且，
194.所述挡板之间通过螺纹连接件穿过螺纹孔连接。
195.在实际应用中，设备的大小会根据厂房大小和处理量去选的，所需挡板的大小也是不一样的。
196.在本实施例中，本发明提供的紊流电磁分离机包括多个挡板和螺纹连接件，所述挡板上具有螺纹孔，挡板之间通过螺纹连接件穿过螺纹孔连接，设备小时，将几个挡板连接起来组成一个大的挡板使用，设备更大时，将更多的挡板连接在一起组成一个更大的挡板，更加便捷，挡板利用率更高，节省成本。
197.实施例10：
198.磁系调整装置；
199.其中，所述磁系调整装置与中心轴的另一端拆卸连接；且，
200.所述磁系调整装置用于调整磁系的磁场强度。
201.在本实施例中，本发明提供的紊流电磁分离机包括磁系调整装置，用于调整磁系的磁系偏角，从而才能让紊流电磁分离机保持良好的状态，工作效率更加稳定、正常的发挥。
202.实施例11：
203.所述滚筒3的直径为1m-2m。
204.在本实施例中，本发明提供的紊流电磁分离机的滚筒直径为1m-2m，直径大，每个厂房能放置的设备量有限，直径小，每个设备的处理量有限，因此给出直径可选择范围为1m-2m。
205.在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系。
206.在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
207.在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
208.在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，
“‑”
和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a-b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。“a～b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。
209.在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
210.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。