基本信息
- 項目名稱：
- 赤泥的無害化綜合回利用收及管理優(yōu)化系統(tǒng)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中排出的廢棄物，具有高堿性和放射性，由于沒有成熟的處理方法，赤泥目前被大量筑壩濕法堆積或者干法存放，不僅污染環(huán)境，占用土地，且極易發(fā)生潰壩、滲漏事故，并造成了大量有用礦物的流失。為減少赤泥的環(huán)境污染、資源浪費和安全隱患，研發(fā)了一套“赤泥的無害化綜合回收利用及管理優(yōu)化系統(tǒng)”，用來提選赤泥中的鐵礦，脫除放射性礦物，將赤泥尾礦“變廢為寶”，實現(xiàn)了赤泥的大規(guī)模資源化利用。
- 詳細介紹：
- “赤泥的無害化綜合回收利用及管理優(yōu)化系統(tǒng)”是一套從源頭上對赤泥進行全方位回收和利用的解決方案，可用于脫除赤泥中堿性物，并大量提選赤泥中的鐵礦等有用礦物，將具有放射性的礦物如鋯石、獨居石等從赤泥中分離出來，分離后的赤泥尾礦作為大宗原料用于水泥加工、磚瓦燒制、筑路等，將赤泥礦物“變廢為寶”、“吃干榨凈”，實現(xiàn)了赤泥的大規(guī)模資源化利用。 本項目通過實驗研究和比較，找出了赤泥分選的最佳優(yōu)化條件；將重力選礦、浮選提純、磁選除鐵和電選降低放射性等選礦技術(shù)進行了有機集成，提出了完整的赤泥利用解決方案；在系統(tǒng)內(nèi)嵌入式植入了整套的管理優(yōu)化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全流程的統(tǒng)一指揮和優(yōu)化管理；采用了數(shù)學建模的方式論證了本系統(tǒng)用于赤泥的綜合利用具有巨大的比較優(yōu)勢。 和傳統(tǒng)的赤泥筑壩堆積的方式相比，本項目的實施，如一條500t/h的生產(chǎn)線，每年能夠為氧化鋁企業(yè)處理數(shù)百萬噸赤泥尾礦，減少了大量赤泥排放，節(jié)約數(shù)億元赤泥尾礦壩的維護費用，提純的鐵礦和水泥原料每年可以為企業(yè)創(chuàng)造1.3億元以上的經(jīng)濟效益。同時達到節(jié)能減排和環(huán)境保護的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目前赤泥沒有成熟的處理方法，往往筑壩堆積或干法存放，不僅污染環(huán)境，且極易發(fā)生潰壩、滲漏事故，造成了大量有用礦物的流失。因此實現(xiàn)赤泥的無害化、全方位利用便成了氧化鋁行業(yè)迫切需要解決的難題。 本項目創(chuàng)新性地提出了“赤泥的無害化綜合回收利用及管理優(yōu)化系統(tǒng)”。利用離心沉降技術(shù)脫堿；脫堿后采用重力分選技術(shù)分離赤泥中不同密度的礦物，將比重輕的礦物進行浮選以分離出氧化鋁礦物，將比重大的礦物進行高溫焙燒和兩段磁選耦合工藝提選赤泥中氧化鐵精礦，并將磁選后的尾礦進行摩擦電選來分離出放射性礦物，以降低赤泥尾礦的放射性，為赤泥尾礦用于建筑材料等提供合格的原料。在系統(tǒng)內(nèi)嵌入式植入了整套的管理優(yōu)化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)全流程的統(tǒng)一指揮和優(yōu)化管理。 1、根據(jù)赤泥中不同礦物成分性質(zhì)的差異，采用了重選、浮選、磁選、摩擦電選聯(lián)合選礦工藝，分類提質(zhì)，實現(xiàn)了赤泥的全流程、多層次的綜合利用，實現(xiàn)了資源利用的最大化。2、首次將摩擦電選引入到赤泥尾礦的處理中。將含有放射性的礦物如鋯石、獨居石等與其他礦物分離，有效降低了赤泥的放射性，為赤泥尾礦大規(guī)模用于建筑材料創(chuàng)造了條件。3、創(chuàng)造性地提出采用兩段磁選聯(lián)合工藝，用于提選赤泥中鐵礦物，一段精選，一段掃選，并將高溫焙燒改性和磁選提純兩項工藝相耦合，提高了赤泥中鐵礦的回收率。4、運用數(shù)學模型詳細論證了本系統(tǒng)的合理性及傳統(tǒng)赤泥處理方式不具有的優(yōu)勢。 技術(shù)指標： 處理量500t/h，鐵回收率60～90%，焙燒溫度800℃，焙燒時間30min，磁選機磁場0.8-1.0T，PH值低于7.5。
科學性、先進性
- 本項目在國家節(jié)能減排的大背景下，全面貫徹科學發(fā)展觀，提高赤泥綜合利用技術(shù)和利用效率為目標，徹底解決了赤泥綜合利用的難題。 傳統(tǒng)方式筑壩將赤泥堆積或干法存放，不僅污染環(huán)境，且極易發(fā)生潰壩、滲漏事故，造成了大量有用礦物的流失。本項目的實施，不僅克服了赤泥濕法或干法堆積引起的環(huán)境問題，將赤泥全部“吃干榨凈”，不僅回收了有用的鐵礦，而且將赤泥轉(zhuǎn)化為了建筑原料，解決了尾礦壩堆積，消除了潰壩隱患，達到了綜合利用目的。 為了論證本系統(tǒng)的技術(shù)合理性，相比傳統(tǒng)的赤泥堆積存放方式而言本系統(tǒng)具有巨大的比較優(yōu)勢，我們計算了本系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)運行情況，給出了本生產(chǎn)線的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，論證了生產(chǎn)的實際情況。 同時建立了數(shù)學模型，以赤泥的綜合效益為目標層，環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益及相關(guān)評價指標為準則層，利用層次分析法對兩種處理赤泥的方案進行了評價分析，結(jié)果顯示，傳統(tǒng)赤泥堆積方案所產(chǎn)生的綜合效益為0.3224，本項目所產(chǎn)生的綜合效益為0.6776。論證了本系統(tǒng)比傳統(tǒng)赤泥處理方式存在著巨大的比較優(yōu)勢。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年經(jīng)河南省第九屆“挑戰(zhàn)杯”贏響中原大學生課外學術(shù)科技作品競賽指導(dǎo)委員會評議，榮獲了“萬奎創(chuàng)意最具投資價值獎”，期間受到了河南省副省長徐濟超、專家組組長吳養(yǎng)潔院士、團省委書記侯紅等領(lǐng)導(dǎo)的高度關(guān)注與評價，予以肯定和指導(dǎo)。 2011年本作品已入圍第五屆全國大學生節(jié)能減排與社會實踐競賽國家決賽。 2011年本作品入圍清華大學“環(huán)境友好科技競賽”決賽。 2010年本作品榮獲河南理工大學第五屆“挑戰(zhàn)杯”課外學術(shù)科技作品競賽一等獎。
作品所處階段
- 與河南捷安科技有限公司簽署了技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議； 與河南中鋁集團旗下的幾個鋁廠有合作意向。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 實物；模型；圖紙；現(xiàn)場演示；圖片；錄像；
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本項目徹底解決了赤泥綜合回收利用難題，改變了赤泥單一回收利用的方式，實現(xiàn)了赤泥全方位多層次的綜合利用，達到資源利用的最大化。 目前我國赤泥累積堆存量約2億噸，赤泥堆積不僅要防止廢液可能滲透到地下，還要防止?jié)?，其維護費用巨大。如山東鋁業(yè)每年都要對赤泥堆場進行加固和防滲處理，兩堆場維護費用每年高達1.24億元和1.46億元。 如采用本系統(tǒng)對赤泥進行回收，將赤泥的各種礦物充分利用，可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。以一條處理量為500噸/時的生產(chǎn)線為例。經(jīng)過綜合回收，可產(chǎn)生品位為25%的磁鐵礦 9.98萬噸，品位為55%的赤鐵礦1.344萬噸，水泥原料47.784萬噸。 55%的鐵礦市場報價約為1000元/噸，則可實現(xiàn)收入1344萬元；加上品位為25%的磁鐵礦9.98wt,還可增加部分收入；同時產(chǎn)生47,784萬噸的水泥材料，至少可生產(chǎn)水泥20萬噸，水泥的市場價500元/噸，則至少每年增加1億元的收入。保守估計，一條這樣赤泥處理生產(chǎn)線，每年可為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益1.5億元以上。
同類課題研究水平概述
- 美國礦物局研究了將赤泥、石灰石、碳酸鈉與煤混合，磨碎后在800—1000℃條件下進行還原性燒結(jié)，燒結(jié)塊粉碎后用水溶出，鋁有89%被溶出，過濾后濾液返回拜耳法系統(tǒng)回收鋁，溶渣用高強度磁選機分選，磁性部1480℃進行還原熔煉產(chǎn)出生鐵，非磁性部分用硫酸溶解其中的鈦，過濾后鈦的硫酸鹽經(jīng)水解、燃燒制得TiO2。該工藝經(jīng)小型試驗、半工業(yè)試驗，可制得含F(xiàn)e93%～94%、C4%～4.5%的生鐵，鐵回收率達95%，所生成TiO2純度為87%～89%，鈦在非磁性部分中的回收率為73%～79%，該工藝存在的主要問題是能耗大，鐵的磁選效率低。 XiangQinfang，Schiesinger Mark等也報道了一種從赤泥中低溫還原——磁選分離鐵工藝，研究認為：在還原過程中，用煤、炭、鋸木屑、干蔗渣作固相還原介質(zhì)，還原溫度可降低到350℃，還原后的赤泥經(jīng)磁選同樣較好地回收了鐵。 李朝樣等采用一粗一精全磁選流程,采用開路流程時，赤泥中含鐵為18.88%經(jīng)磁選得含鐵為54.16%的鐵精礦,鐵回收率為30.3%；采用閉路流程時，赤泥中含鐵為17～19%經(jīng)磁選得含鐵為54～58%的鐵精礦,鐵回收率為16～36% ,閉路流程72h連續(xù)運轉(zhuǎn)；赤泥中含鐵為18.99%經(jīng)磁選得含鐵為54.65%的鐵精礦，鐵回收率為35.25%。 羅道成等利用氧化鋁廠赤泥，配入A型催化劑，采用煤基直接還原—焙燒渣鐵，磁選分離—冷固成型新工藝流程，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的直接還原鐵團礦。其最佳工藝條件為：赤泥：還原煤：A型還原催化劑的質(zhì)量配比為83：14：3，還原焙燒溫度為1150℃,焙燒時間為2h,磁場強度為2000A/m ，所得產(chǎn)品的金屬化率為92.1%,含鐵品位為92.7%,鐵回收率為94.2%,該產(chǎn)品可作電爐煉鋼的原料。 周軍，梁杰等將干燥后的拜耳赤泥按一定比例與還原煤粉(200目)混勻，用粘結(jié)劑制成直徑為2～5mm球團。然后將球團在高溫(900～1100℃)條件下置于箱式電阻爐中還原焙燒，繼而采用磁選機進行磁選。通過測定精礦、尾礦中Fe203含量等確定的最佳適宜條件：焙燒時間40min，焙燒溫度1050℃、還原鐵粉配量12%，尾礦的Fe203百分含量24.35%。綜合國內(nèi)外的公開發(fā)表的文獻來看，赤泥分選基本方法都要用到焙燒和磁選。焙燒是為了改善物料的性質(zhì)，提高物料的磁選可選性。
