具体实施方式

本发明提供了一种含铁废弃物焙烧还原回收铁精矿的方法，包括以下步 骤：

(1)在隔绝空气的条件下，将含铁废弃物进行焙烧还原，得到焙烧料； 所述焙烧还原的还原气氛中包括CO、H₂、CO₂和水蒸汽，其中CO的体积 百分含量为20～30％，H₂的体积百分含量为15～25％，CO₂的体积百分含量 为25～35％，水蒸气的体积百分含量为10～25％；所述的含铁废弃物，包括含 铁废渣和/或含铁污泥；

(2)将所述焙烧料进行磁选后干燥，得到铁精矿。

本发明在隔绝空气的条件下，将含铁废弃物进行焙烧还原，得到焙烧料。 在本发明中，所述含铁废弃物包括含铁废渣和/或含铁污泥；所述含铁废渣优 选包括转炉渣、硫铁废渣、钒铁渣、铬铁废渣、硫金精矿废渣和瓦斯灰中的 一种或几种；所述的含铁污泥优选包括钢材酸洗污泥、赤泥和中的一种或几 种。

在本发明中，所述焙烧还原前，优选还包括将含铁废弃物依次进行干燥 和破碎筛分；所述干燥优选为将含铁废弃物干燥至水分≤30％，更优选为≤ 15％；所述破碎筛分所得物料的粒度≤0.2mm，更优选为0.05～0.1mm。在本 发明的具体实施例中，优选使用后续焙烧产生的焙烧气以及燃烧烟气的余热 对含铁废弃物进行干燥。

在本发明中，所述焙烧还原的还原气氛中包括CO、H₂、CO₂和水蒸汽， 其中CO的体积百分含量为20～30％，优选为25～30，H₂的体积百分含量为 15～25％，优选为15～23％，CO₂的体积百分含量为25～35％，优选为25～32％， 水蒸气的体积百分含量为10～25％，优选为10～22％；所述还原气氛中H₂和 CO的体积比优选为1：1～2，更优选为1:1.3～1.5；在本发明中，所述还原气 氛由添加剂和含铁废弃物在焙烧过程中热裂解产生，因而还原气氛中还含有 一些杂质气体，在此不做具体限定，只要CO、H₂、CO₂和水蒸汽的百分含 量符合上述要求即可。

在本发明中，所述焙烧还原具体优选为：将含铁废弃物和添加剂混合， 然后在隔绝空气的条件下进行焙烧还原。在本发明中，所述添加剂的组成元 素优选包括碳、铁、钙、氢和氧，所述添加剂中各元素的质量百分含量优选 为：C 70～85％，Fe 3～8％，Ca 5～15％，H 1～6％，O 2～7％，更优选为C 75～80％， Fe 4～6％，Ca 6～13％，H 1.5～5％，O2.5～6％；本发明对所述添加剂中各个元 素的存在形式没有特殊要求，利用本领域技术人员熟知的上述元素的单质、 氧化物、氢氧化物或上述元素组成的有机化合物等进行配制，最终所得添加 剂中的元素种类及含量符合上述要求即可；在本发明的具体实施例中，所述添加剂在配制过程中还可能会引入其他杂质元素，在此不做具体限定，只要 铁、钙、碳、氢和氧的含量符合上述百分比例即可。

在本发明中，所述添加剂的加入量优选为含铁废弃物质量的1～35％，更 优选为2～30％。

在本发明中，所述焙烧还原的温度优选为380～900℃，更优选为 450～850℃，保温时间优选为0.5～2h，更优选为1～1.5h，升温速率优选为 5～80℃/min，更优选为10～75℃/min。在本发明中，所述焙烧还原优选为在 热处理炉中进行，具体如回转窑、流化床炉或竖式炉等。

在本发明中，在焙烧还原过程中，所述添加剂和含铁废弃物首先发生热 裂解反应，形成含有CO、H₂、CO₂和水蒸气的还原气氛，然后在还原气氛 的作用下，进一步将含铁废弃物中的Fe₂O₃还原为Fe₃O₄；本发明优选在焙 烧还原之前，对含铁废弃物的基础组成成分进行分析，根据含铁废弃物的组 成成分，确定添加剂的具体添加量以及添加剂中各个元素的具体含量，根据 原料的入料水分含量、添加剂及其用量以及原料组成和性质，通过调节升温 速率和焙烧温度，控制焙烧气体的组成，形成适宜的还原气氛，保证反应生 成的还原气氛中CO、H₂、CO₂、和水蒸气的含量在上述范围内，从而使铁 矿物得到充分还原。

在本发明中，所述焙烧还原过程中产生的气态物质(混合气)优选冷凝 进行酸液的回收，所述冷凝的温度优选为92～135℃，更优选为95～120℃； 所述冷凝具体优选为使用冷却介质循环冷凝；本发明对冷却介质的种类以及 冷凝的具体操作方法没有特殊要求，按照本领域技术人员熟知的方法进行即 可。

在本发明中，所述冷凝后剩余的未被冷凝的少量气体优选通过碱液进行 吸收，以达到GB13271-2017国家锅炉大气污染物的排放标准；本发明对碱 液吸收的具体操作方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法即 可。

焙烧完成后，本发明优选将所得焙烧料进行磁选，得到铁精矿。在本发 明中，所述磁选优选为湿式磁选；所述湿式磁选具体为：将焙烧料和水混合 后调浆，然后进行磁选；所述焙烧料和水的用量比优选为1g:10～100mL，更 优选为1g:15～95mL；所述磁选的磁场强度优选为50～1000mT，更优选为 50～800mT，进一步优选为50～600mT，单元磁选时间优选为1～20min，更优 选为3～10min。在本发明中，所述铁精矿的TFe含量优选＞55％。

磁选完成后，本发明优选将磁选得到的铁精矿干燥至水分≤10％；本发 明优选利用焙烧气和燃烧烟气的余热进行干燥。

在本发明的具体实施例中，所述磁选剩余的尾渣优选经过余热干燥后， 配加建筑废弃物和少量粘土，制备透水砖或者混凝土掺合料；本发明对具体 的制备方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法进行制备即可。

在本发明中，酸液回收后形成的冷凝水以及磁选产生的废水优选经常规 的污水处理工艺处理，达到地表水IV类水的标准后，循环应用于冷凝和磁 选调浆过程中。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整 地描述。

实施例1

某钢材酸洗污泥1#，水分为74.91％，经过干燥至水分13.38％，其组分 组成见表1所示，然后进行焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加剂A (C74％，Fe 6％，Ca10.5％，H5.8％，O3.2％，余量的杂质元素)按质量比 2.5％的比例与干燥污泥混合均匀后，称取50g混合样，在室温下置入管式炉 进行程序升温焙烧还原；升温速率为10℃/min，焙烧终温为800℃，终温下 停留时间为45min，焙烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO 28.5％、H₂23.8％、CO₂32.7％、水蒸气11.9％。冷却后取出5g样品，加入到495mL 水中，调浆后进行磁选实验。磁选条件为：磁场强度为50mT，磁选时间为 3.5min，磁选回收率为67.65％，铁精矿的组分组成如表2所示。

表1 1#污泥的组分组成(％)

表2 1#污泥焙烧还原后铁精矿的组分组成(％)

换算得出，磁选回收的铁精矿，其TFe含量达到62.98％。

实施例2

对某钢材酸洗污泥2#，水分为68.65％，经过干燥至水分15.27％，其组 分组成见表3所示，然后进行焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加剂 B(C76.5％，Fe 5.0％，Ca10.8％，H4.6％，O2.9％，余量的杂质元素)按质 量比3.0％的比例与干燥污泥混合均匀后，称取50g混合样在室温下置入管 式炉进行程序升温焙烧还原实验，升温速率为25℃/min，焙烧终温为600℃， 终温下停留时间为60min，焙烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含量为： CO25.9％、H₂21.9％、CO₂30.5％、水蒸气13.7％。冷却后取出5g样品，加 入到595mL水中调浆后进行磁选实验。磁选条件为：磁场强度为100mT， 磁选时间为3min，磁选回收率为63.91％。铁精矿的组分组成如表4所示。

表3 2#污泥的组分组成(％)

表4 2#污泥焙烧还原后铁精矿的组分组成(％)

可见，磁选回收的铁精矿，其TFe含量达到61.78％。

实施例3

对某钢材酸洗污泥3#，水分为41.62％，经过干燥至水分15.01％，其组 分组成见表5所示，然后进行了焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加 剂C(C75.0％，Fe5.6％，Ca12.5％，H3.5％，O2.9％，余量的杂质元素)按 质量比3.5％的比例与干燥污泥混合均匀后，称取50g混合样，在室温下置 入管式炉进行程序升温焙烧还原；升温速率为20℃/min，焙烧终温为700℃， 终温下停留时间为50min，焙烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO25.4％、H₂21.5％、CO₂31.3％、水蒸气13.6％。冷却后取出5g样品，加 入到595mL水中，调浆后进行磁选实验。磁选条件为：磁场强度为150mT， 磁选时间为3min，磁选回收率为54.39％。铁精矿的组分组成如表6所示。

表5 3#污泥的组分组成(％)

表6 3#污泥焙烧还原后铁精矿的组分组成(％)

换算得出，磁选回收的铁精矿，其TFe含量达到61.59％。

实施例4

对某钢材酸洗污泥4#，水分为38.74％，经过干燥至水分14.06％，其组 分组成见表7所示，然后进行了焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加 剂D(C75.3％，Fe6.0％，Ca12.2％，H3.4％，O2.9％，余量的杂质元素)按 质量比4％的比例与干燥污泥混合均匀后，称取50g混合样，在室温下置入 管式炉进行程序升温焙烧还原实验；升温速率为35℃/min，焙烧终温为650℃，终温下停留时间为55min，焙烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含 量为：CO24.7％、H₂20.3％、CO₂31.1％、水蒸气13.3％。冷却后取出5g样 品，加入到600mL水中调浆后进行磁选实验。磁选条件为：磁场强度为 200mT，磁选时间为3min，磁选回收率为60.33％。铁精矿的组分组成如表8 所示。

表7 4#污泥的组分组成(％)

表8 4#污泥焙烧还原后铁精矿的组分组成(％)

可见，磁选回收的铁精矿，其TFe含量达到65.18％。

实施例5

对某钢材酸洗污泥5#，水分为64.93％，经过干燥至水分13.85％，其组 分组成见表9所示，然后进行了焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加 剂E(C73.6％，Fe6.1％，Ca13.5％，H2.6％，O2.8％，余量的杂质元素)按 质量比5.0％的比例与干燥污泥混合均匀后，称取50g混合样，在室温下置 入管式炉进行程序升温焙烧还原；升温速率50℃/min，焙烧终温850℃，终 温下停留时间40min，焙烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO24.2％、H₂16.9％、CO₂30.6％、水蒸气12.7％。冷却至室温后取出5g样品，加入到 625mL水中调浆后，进行磁选实验。磁选条件为：磁场强度为50mT，磁选 时间为3min，磁选回收率为56.56％。铁精矿的组分组成如表10所示。

表9 5#污泥组成分析结果

表10 5#污泥焙烧还原后铁精矿的组成分析结果

可见，磁选回收的铁矿其TFe含量达到64.34％。

实施例6

对某硫铁废渣6#，水分为8.21％，其组分组成见表11所示，然后进行 了焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加剂F(C73.8％，Fe6.5％，Ca10.9％， H3.8％，O2.9％，余量的杂质元素)按质量比4.8％的比例与废渣混合均匀后， 称取50g混合样，在室温下置入管式炉进行程序升温焙烧还原实验；升温速 率15℃/min，焙烧终温625℃，终温下停留时间60min，焙烧气体中CO、 H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO24.2％、H₂21.9％、CO₂30.6％、水蒸气10.17％。 冷却至室温后取出5g样品，加入到615mL水中调浆后，进行磁选实验。磁 选条件为：磁场强度为100mT，磁选时间为3min，磁选回收率为76.30％。 铁精矿的组分组成如表12所示。

表11 6#硫铁废渣的组分组成(％)

表12 6#硫铁废渣焙烧还原后铁精矿的组成分析结果

可见，磁选回收的铁矿其TFe含量达到65.85％。

实施例7

对某拜耳法赤泥样品7#，水分为61.39％，经过干燥至水分16.39％，其 组分组成见表13所示，然后进行了焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将 添加剂G(C72.3％，Fe6.4％，Ca12.1％，H4.0％，O2.8％，余量的杂质元素) 按质量比5.8％的比例与干燥赤泥混合均匀后，称取50g混合样，在室温下 置入管式炉进行程序升温焙烧还原实验；升温速率50℃/min，焙烧终温 650℃，终温下停留时间40min，焙烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO22.9％、H₂22.5％、CO₂31.1％、水蒸气14.2％。冷却至室温后取出 5g样品，加入到605mL水中调浆后，进行磁选实验。磁选条件为：磁场强 度为50mT，磁选时间为3min，磁选回收率为56.56％。铁精矿的组分组成如 表14所示。

表13 7#赤泥的组分组成(％)

表14 7#赤泥焙烧还原后铁精矿的组成分析结果

可见，磁选回收的铁精矿其TFe含量达到61.34％。

实施例8

对某钒渣8#，水分为5.69％，其组分组成见表15所示，然后进行了焙 烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加剂C(C75.0％，Fe5.6％，Ca12.5％， H3.5％，O2.9％，余量的杂质元素)按质量比7.5％的比例与钒渣混合均匀后， 称取50g混合样，在室温下置入管式炉进行程序升温焙烧还原实验；升温速 率50℃/min，焙烧终温700℃，终温下停留时间40min，焙烧气体中CO、 H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO28.7％、H₂23.8％、CO₂30.6％、水蒸气14.1％。冷却至室温后取出5g样品，加入到995mL水中调浆后，进行磁选实验。磁 选条件为：磁场强度为50mT，磁选时间为3min，磁选回收率为63.56％。铁 精矿的组分组成如表16所示。

表15 8#钒渣的组成分析结果

表16 8#钒渣焙烧还原后铁精矿的组成分析结果

可见，磁选回收的铁精矿其TFe含量达到64.34％。

实施例9

对某硫金精矿废渣9#，水分为2.93％，其组分组成见表17所示，然后 进行了焙烧还原和磁选回收实验。焙烧过程为：将添加剂A(C74％，Fe 6％， Ca10.5％，H5.8％，O3.2％，余量的杂质元素)按质量比6.29％的比例与废 渣混合均匀后，称取50g混合样，在室温下置入管式炉进行程序升温焙烧还 原实验；升温速率50℃/min，焙烧终温850℃，终温下停留时间40min，焙 烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO24.9％、H₂23.1％、CO₂31.3％、 水蒸气12.1％。冷却至室温后取出5g样品，加入到605mL水中调浆后，进 行磁选实验。磁选条件为：磁场强度为50mT，磁选时间为3min，磁选回收 率为69.72％。铁精矿的组分组成如表18所示。

表17 9#硫金精矿废渣的组成分析结果

表18 9#硫金精矿废渣焙烧还原后铁精矿的组成分析结果

可见，磁选回收的铁矿其TFe含量达到67.69％。

实施例10

对某瓦斯灰10#，水分为34.93％，经过干燥至水分16.95％，其组分组 成见表19所示，然后进行了焙烧还原和磁选回收。焙烧过程为：将添加剂B (C76.5％，Fe 5.0％，Ca10.8％，H4.6％，O2.9％，余量的杂质元素)按质量 比3.9％的比例与干燥瓦斯灰混合均匀后，称取50g混合样，在室温下置入 管式炉进行程序升温焙烧还原实验；升温速率50℃/min，焙烧终温750℃， 终温下停留时间40min，焙烧气体中CO、H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO25.4％、H₂22.7％、CO₂30.6％、水蒸气15.1％。冷却至室温后取出5g样 品，加入到605mL水中调浆后，进行磁选实验。磁选条件为：磁场强度为 50mT，磁选时间为3min，磁选回收率为70.87％。铁精矿的组分组成如表20 所示。

表19 10#瓦斯灰的组成分析结果

表20 10#瓦斯泥焙烧还原后磁选物料的组成分析结果

可见，磁选回收的铁矿其TFe含量达到69.19％。

实施例11

对某转炉渣11#，水分为5.25％，其组分组成见表21所示，然后进行了 焙烧还原和铁矿磁选回收。焙烧过程为：将添加剂A(C74％，Fe 6％，Ca10.5％，H5.8％，O3.2％，余量的杂质元素)按质量比19.8％的比例与炉渣混合均匀 后，称取50g混合样，在室温下置入管式炉进行程序升温焙烧还原实验；升 温速率50℃/min，焙烧终温650℃，终温下停留时间40min，焙烧气体中CO、 H₂、CO₂和水蒸气的含量为：CO23.4％、H₂21.9％、CO₂32.3％、水蒸气10.6％。 冷却至室温后取出5g样品，加入到605mL水中调浆后，进行磁选实验。磁 选条件为：磁场强度为50mT，磁选时间为3min，磁选回收率为52.35％。铁 精矿的组分组成如表22所示。

表21 11#转炉渣的组成分析结果

表22 11#转炉渣焙烧还原后铁精矿的组成分析结果

可见，磁选回收的铁精矿其TFe含量达到61.06％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。