1 清镇市生态文明建设局 贵州贵阳 551400；2 贵阳护理职业学院 贵州贵阳 550081
摘要：为了充分发挥出赤泥优势，针对这种材料组织综合利用试验。首先对直接还原熔分进行分析，了解这种工艺的优势与原理，其次介绍试验设备与原料，得出赤泥中不同物质的存在形式，再次阐述试验结果，并且围绕结果展开论述，明确不同因素对于赤泥还原的影响。最后得出结论，以直接还原熔分为基础的赤泥综合利用，对于发挥赤泥优势而言有极大作用。
关键词：直接还原熔分；赤泥；氧化铝工业；氧化铁
赤泥这种材料主要是氧化铝工业生产所形成的固体废渣，其中氧化铁含量较多，所以颜色为红色。根据不同的生产工艺，赤泥主要有烧结法赤泥、拜耳法赤泥、联合法赤泥三种类型。现如今我国每年赤泥排放量已经超出了3000万t，其中只有一部分被运用在水泥生产以及制砖领域，其余则多为露天堆积。为了实现赤泥资源的充分利用，需要应用直接还原工艺，节省粉矿高温造块环节，缩短冶炼时间，提高生产效率，减少二氧化碳排放。
1直接还原熔分工艺
直接还原熔分工艺也被称作第三代炼铁工艺，是以直接还原为基础形成的一种新技术，对传统生产金属化球团进行了扩展。20世纪末，日本和美国进行合作，将还原温度提高到1350℃，这时海绵铁因为渗碳产生了融化聚集现象，期间渣子也不断熔化。在这一过程中铁水与熔渣的密度、表面张力出现了变化，最终实现渣铁分离[1]。
直接还原熔分工艺的运用，是以铁-碳相图新区域为基础，对其进行深入探究与试验，该区域内含碳复合球团会在1350℃的温度下实施还原与融化操作，这时铁水和渣分离较为迅速。直接还原熔分工艺在固/液两相区内出现了还原反应，与以往所应用的直接还原铁技术有所不同。熔化现象是在还原后出现，残留的Fe0量不足2%。所以，Fe0并不会影响高炉炉衬。
2 试验设备与材料
本次试验所试验的原料是在高铁铝土矿中提取的氧化铝赤泥，其成分包括Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、Na2O以及LOl，物相分析结果显示其含量如表1。由此可知，赤泥内铁的存在形式以Fe2O3为主，铝的存在形式则为钙铝铁硅的氢氧化物复合盐，钛是通过钦酸钙而存在，个别钠的存在形式为氢氧化物复合盐[2]。将其与一般铁矿石进行对比，发现赤泥内并没有大量铁，TFe的含量只有17.12%，Al2O3含量相对较高，Al2O3和Fe2O3含量在赤泥中的总含量超过了40%以上。另外，此次试验中使用的煤粉为无烟煤，
表1 赤泥成分含量表
试验设备主要包括高温加热设备——SJJ-17型井式电炉，电炉加热的最高温度不超过1700 ℃，用于1700℃下产品的烧结。炉材主要以高档轻质炉衬为主，该材质有极高的保温性能，且使用时间长。温度控制设备为AP907程序仪表，根据具体需求进行多段升温曲线的编制。
3 试验结果与分析
3.1 温度
如果还原的温度比较低，可以直接减少能源消耗，但是对于直接还原效果却存在影响；若还原温度较高，虽然有利于赤泥球团的直接还原反应，却会增加能源消耗。因此，为了提高能源利用效率，针对1100℃、1200℃下的赤泥球团直接还原反应组织试验。如果温度在1200℃，这时金属化率会提高至65%。还原温度如果设置为1100℃，球团金属化率则为50%。由此证明，还原温度是动力学反应的重要影响因素。
3.2 配碳量
含碳球团配碳量在本次试验中是非常重要的影响因素。如果配碳量较少，尽管能够降低能源的消耗，但是也会引发配碳量不足的问题。赤泥内铁无法实现还原；如果配碳量较多，一方面会加速能源消耗，另一方面还会使渣铁分离难度加大。因此，赤泥含碳球团配碳量必须要保证适中，才能够实现能源充分利用，并得到最为理想的渣铁分离成效。此次针对C：0进行了试验，主要围绕1.5、1.9、3.0这三组数据制定配料方案。
按照不同的配料方案，将1008赤泥作为标准进行相关物料的称量，并且将其放入到混料罐中，混合时间为2小时。随后再运用人工的方式操作压球机，将其加工成紧密球团，并且放置于150℃的烤箱中烘干，时间为1小时[3]。已经烘干的球团放置在石墨增锅中，使用高温加热炉进行预还原试验，还原的时间为2小时，还原温度设置为1200 ℃。以免还原、取出环节中球团氧化，试验之前可以在球团表面刷一层煤粉。
试验过程中，碳氧比不断加大，球团金属化率按照增加、减少的顺序发生变化，金属化率最高升高至63%。总结可知，赤泥球团所呈现出来的直接还原金属化率整体比较低，可能是因为球团表面的煤粉，取出使因为温度高而发生了二次氧化，使球团金属化率减小。此外，赤泥内铁的品位比较低，仅为17%，与加熔剂搭配之后铁品位降至13%，从而影响了球团金属化率。
3.3 还原时间
还原时间对于赤泥球团而言，是其直接还原非常关键的影响因素，如果还原时间不足，便会缩短铁氧化物和碳反应的时间，进而降低球团金属化率；如果还原时间过长，会使还原铁出现二次氧化现象，并且增加能耗。为此，针对30min、60min和120min组织了试验，试验方案如表2。还原时间如果不断增加，那么赤泥球团的金属化率会显著提升，当还原时间为100min，此时的金属化率最高，从此开始降低。当还原时间设置为30min，此时的球团金属化率为58%，证明赤泥球团会快速产生碳氧直接还原反应，随之将反应的时间增加，恢复A线球团金属化率开始逐渐增加，反应时间为120min时，球团的金属化率提高至65%，随之逐渐降低。以此了解到，反应时间的时间与球团配碳消耗量有直接关系，时间越长消耗量越大，甚至还会导致还原铁二次氧化，最好将赤泥球团直接还原的时间设置为40-60min。
表2 还原时间试验方案
4 结论
第一，赤泥配碳量的碳氧比以1：9为最佳；第二，赤泥直接还原时间最好在40-60min以内，如此才能够提高生产效率；第三，直接还原温度以1200℃为最佳。根据以上结论提出建议，赤泥属于工业化生产所形成的工业废弃物，其中有大量有价金属，由于有价金属的粒度较小，加上成分具有复杂性，所以无法完全将Fe去除，在今后赤泥综合利用中，建议将Fe回收作为工作的重点。除此之外，则要在赤泥综合利用操作中设置准确的温度、时间，保证赤泥还原效果达到最佳。
参考文献：
[1]柳晓，韩跃新，何发钰，李艳军，高鹏，李文博.赤泥的危害及其综合利用研究现状[J].金属矿山，2018（11）：7-12.
[2]何晨凤，张芳娟，梁晓倩，王中玉，田永兰，张化永.添加酸改性赤泥对模拟人工湿地生态系统的影响[J].环境工程，2018，36（07）：51-55+61.
[3]赤泥综合利用项目填补应用空白技术达国际先进水平[J].有色冶金节能，2018，34（01）：61.
论文作者:张登宇1,黄豫2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：球团论文; 金属论文; 时间论文; 温度论文; 时间为论文; 工艺论文; 含量论文; 《基层建设》2019年第5期论文;