Способ пирометаллугрической переработки красных шламов

Красный шлам плавят в топливокислородном гарнисажном плавильном агрегате, восстанавливают железо углеродистым восстановителем и раздельно выпускают металл и шлак. Дополнительно нагревают и сушат шлам в сушильном устройстве до влажности 6-10% теплом отходящих из плавильного агрегата газов с температурой 1750-1850°С с добавлением к влажному шламу 3-6% от массы шлама отходов производства извести. Высушенный шлам герметичным загрузочным устройством загружают из сушильного устройства на расплавленный шлак, нагретый до 1640-1680°С, со скоростью 1,2-1,4 тонны на 1 м2 зеркала расплавленного шлака в час, Восстановление железа из расплавленной шихты производят углеродсодержашими материалами, загружаемыми на шлак в количестве, обеспечивающем содержание оксидов железа в восстановленном конечном шлаке в пределах 3-5%. Раздельный слив продуктов плавки осуществляют непрерывно или периодически, поддерживая колебания уровня расплава в плавильном агрегате не более, чем на 200-300 мм путем изменения скорости слива и количества продуктов плавки. Обеспечивается создание высокопроизводительного непрерывного одностадийного процесса переработки красных шламов и упрощение процесса переработки.

В соответствии с заявляемым способом термическую обработку сырьевой смеси осуществляют при температурах, достигающих 1300-1500 град. С. В процессе повышения температуры происходит разложение известкового компонента на окись кальция СаО и углекислый газ СО₂. Затем в результате взаимодействия частиц красного шлама с восстановительным газом начинается процесс восстановления железа из окислов, содержащихся в красном шламе.

При достижении температуры около 1450 град. С начинается плавление сырьевой смеси. Необходимость плавления сырьевой смеси вызвана тем, что в жидкой фазе процессы гомогенизации смеси по химическому составу происходят в несколько раз быстрее, чем в твердой фазе, и соответственно, ускоряется процесс образования новых минеральных соединений. Тем самым обеспечивается более высокая интенсивность процесса переработки исходной смеси в новый продукт.

При повышении температуры до 1800 град. С расплав становится более подвижным. При понижении вязкости расплава интенсифицируется процесс отделения железосодержащего продукта от минеральной массы. Наличие частиц металла в массе расплава не дает возможность произвести его грануляцию. Таким образом, повышение температуры до 1800 град. С обеспечивает получение конечного продукта более высокого качества, что позволяет, в свою очередь, вовлечь в производство большее количество красного шлама, что и является задачей заявляемого способа. Полученный при указанной температуре железосодержащий продукт представляет собой ферросилиций - смесь железа с окислами других металлов, например никеля, хрома. Он является ценным сырьем для металлургической промышленности, и его реализация позитивно влияет на экономические показатели заявляемого способа.

При понижении температуры расплава до 1500 град. С происходит частичная регенерация его тепловой энергии, которая используется в технологическом процессе, например для предварительного нагрева сырьевой смеси. При этом обеспечивается экономия топливно-энергетических ресурсов, что положительно отражается на экономической эффективности заявляемого способа.

Гранулирование расплава позволяет сохранить стекловидную структуру полученного продукта и его скрытую гидравлическую активность, которая теряется при постепенном охлаждении расплава и его кристаллизации. Помол гранулята приводит его в состояние, когда частицы готовы взаимодействовать друг с другом при добавлении в продукт помола активного компонента.

При добавлении в продукт помола мелкодисперсного наполнителя, преимущественно красного шлама, получают гидравлическое вяжущее с максимальным содержанием указанного отхода глиноземного производства, что и является задачей заявляемого способа. Количество добавляемого красного шлама прямо пропорционально качеству (активности) полученного продукта помола и определяется соотношением продукт помола/наполнитель = 1: (0,1-1). При содержании наполнителя, меньшем чем 0,1 от веса продукта помола, уменьшается количество используемого красного шлама, а активность получаемого гидравлического вяжущего становится неоправданно завышенной, что увеличивает его себестоимость (вследствие уменьшения выхода) и сужает рамки возможного, эффективного с экономической точки зрения использования. При содержании наполнителя в количестве, большем чем вес продукта помола, получается вяжущее пониженной активности, которое также имеет более узкую сферу применения. Таким образом, приведенные пределы содержания мелкодисперсного наполнителя являются оптимальными.

В смесь продукта помола гранулята и мелкодисперсного наполнителя добавляют активный компонент, представленный перечнем растворов веществ NaOH, и/или КОН, и/или Na₂СО₃, и/или Na₂SO₃, и/или К₂SO₃, и/или СаSO₃, причем соотношение указанных веществ к продукту помола составляет 2-10 мас. %, что отвечает необходимому качеству получаемого вяжущего.

Полученное таким образом гидравлическое вяжущее используют так же, как, например, портландцемент.