在上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办的AICE 2025 SMM （第十四届）铝产业年会上，中国铝业股份有限公司赤泥综合利用技术中心 教授级高级工程师 董红军分享了高铁赤泥焙烧技术分析报告。

富氧侧吹熔池熔炼

富氧侧吹熔池熔炼---熔炼原理与特点

熔炼过程实质：将物料连续加入1500～1600℃强烈搅拌的熔融炉渣熔池，快速熔化生成金属液滴。

高效传质传热：气体给予熔池高搅拌能，传质和传热快，各相组成趋于平衡，分离迅速。

熔炼原理阐述：通过炉身两侧风嘴鼓入富氧空气，使熔体强烈搅动，实现高效传热传质，促进金属液滴与炉渣分离。

富氧侧吹熔池熔炼---主要工艺参数

1. 铁水温度：维持在1450℃，确保铁水具有足够流动性和反应活性，使物料充分混合。

2. 炉渣与烟气温度：炉渣温度设定1550℃，利于流动性和渣铁分离；烟气温度控制在1500℃。

3. 床能力与鼓风压力：床能力30到40吨每平方小时，处理量较大；鼓风压力0.1到0.2兆帕，确保稳定鼓风且避免熔体溅出。

4. 富氧浓度：控制在60%到80%之间，满足熔炼需求并促进燃烧反应。

富氧侧吹熔池熔炼

•原料及产品构成

•进入炉原料含高铁赤泥球团、粉煤、造渣剂（如石英）及富氧空气，产品为含硅、钙等元素的生铁，副产品有水淬渣、蒸汽等。

•研究内容一

•高铝赤泥基球团物料还原过程合理渣型构建。

•研究内容二

•合理还原熔炉工艺参数构建及熔炼过程有价金属、有害元素迁移机理研究。

•研究内容三

•提高产品纯度的方法研究。

富氧侧吹熔池熔炼---主要技术特点

核心设备概述：富氧侧吹熔池熔炼炉是实现富氧侧吹熔池熔炼技术的核心设备，主要包括炉缸、炉身、炉顶、钢结构、虹吸室、一次风嘴、二次风嘴等；

冷却系统与设计：炉缸采用耐火材料精心砌筑，而炉缸以上的部分则采用铜水套冷却件进行拼接，以确保在整个冶炼过程中，炉缸部位能够保持稳定的温度。

风嘴设置与功能：炉身两侧设有一次风嘴和二次风嘴，这些风嘴在冶炼过程中发挥着至关重要的作用，它们不仅确保了空气的精确供应，还促进了熔体与空气的充分混合。

技术优势与应用：技术凭借结构简单、床能率高、原料适应性强以及能耗低等特点，在铜、镍、铅、锑冶炼及有色金属综合回收等领域展现出了广泛的应用前景。

气基氢还原竖炉

气基氢还原竖炉---原理与工艺

熔炼过程要点

在特定金属化率下，矿热电炉熔炼获取铁水和富铝渣，达成铁矿石高效还原与金属化，提供优质原料。

竖炉工艺概述

高铁赤泥基球团装入竖炉等容器，经还原气体处理，氧化铁中氧以H2O或CO2形式去除，转化为金属铁。

气基还原法简介

利用还原气体（氢气），在低于熔化温度时还原铁矿石为海绵铁，实现高效金属化。

气基氢还原竖炉---主要工艺参数

还原温度：800-950℃，可灵活调整以确保最佳还原效果。

还原时间：60至120分钟，确保赤泥基球团充分还原达到理想金属化率。

还原气体比例与流量：H₂与CO比例1.0到2.0，总流量260至300立方米/吨赤泥，保证还原效果和气体稳定。

气体负压：0.15至0.6MPa，精细调控确保气体流动均匀稳定。

气基氢还原竖炉---原料及产品

原料基础：气基还原竖炉技术主要使用氢气和赤泥。

原料优势：为气基氢还原竖炉技术的广泛应用提供了坚实基础。

产品构成：该技术的主要产品是金属铁和富铝渣。

产品用途：金属铁可直接用于钢铁生产，富铝渣可作为有价值的工业副产品进行综合利用。

气基氢还原竖炉---研究内容与难点

气基氢还原竖炉---经济及技术指标

氧化球团强度：

氧化球团的抗压强度需严格控制在大于2500N/个的范围内，以确保其在后续处理过程中能够保持稳定的物理结构。

直接还原指标：

直接还原球团矿的铁品位需达到或超过38%，同时金属化率需达到92%以上，抗压强度则需达到1000N/个的标准。

有害元素控制：

在直接还原球团矿中，硫和磷的含量必须严格控制在低于0.03%的范围内，以确保产品的质量和后续应用的可靠性。

转底炉方案概述

转底炉---原理及方案

1. 转底炉直接还原原理

通过配料、混料等处理后的含碳球团，在1350℃炉膛温度下，随炉底旋转，利用碳还原铁矿粉。

2. 转底炉应用与规模

广泛应用于电炉铁水供应等，宝武环科技术领先，国内市占率约50%，单台最大产能40万吨/年，具备100万吨/年设计制造能力。

3. 转底炉工艺应用

铁矿粉含铁品位67%以上用直接还原工艺，产品为金属化球团；低于62%用熔融还原铁工艺，产品为铁水，金属化率可达80%以上。

4. 高铁赤泥转底炉处理

高铁赤泥含铁35-45%，可用转底炉-熔分炉工艺还原，残渣可提取铝、锌、钛等金属，实现资源综合利用。

5. 转底炉工艺流程

包括原辅料配料装运、混合压球、烘干、转底炉还原、金属球团冷却与尾气超净排放，环形炉膛分预热区、还原区与卸料区。

转底炉---原料及产品

原料概述：转底炉工艺主要采用粉煤和煤气作为原料。

原料反应：粉煤和煤气经高温还原反应，生成产品。

主要产品：金属化球团为转底炉工艺核心产品。

产品特性：金属化球团经冷却处理，物理机械性能优异。

转底炉---研究内容与难点

含碳球团成球技术优化：

研究赤泥粉与碳质配比，改进成型工艺，提升球团抗压强度和稳定性。

转底炉喂料出料系统设计：

设计并优化喂料与出料系统，确保物料顺畅进出炉膛，提高生产效率。

金属化球团冷却工艺开发：

开发高效精细冷却工艺与设备，快速均匀冷却金属化球团，保持物理性能。

转底炉热工制度优化：

研究并优化热工制度，包括温度控制、气氛调节，提高能源利用效率与产品质量。

转底炉---主要工艺参数及经济、技术指标

铁金属化率：稳定在约80%，高效还原铁矿粉为金属化球团，提供优质原料。

炉内运行温度：约为1200℃，是铁矿粉还原反应的最佳条件，保障球团质量。

铁精矿产能与效益：年产TFe55%铁精矿75万吨，降至TFe45%时产能提升至130万吨，赤泥消纳潜力大。

成本与市场策略：探索铁精矿品位降低带来的成本降低及市场销售价格降低对整体成本的影响。

低温闪速磁化焙烧

低温闪速磁化焙烧---原理与工艺

磁化焙烧原理：高铁赤泥经多级预热后进入反应炉，气体燃料在入炉前点火燃烧。

磁化矿相转化：反应炉内，一氧化碳还原性气体将弱磁性矿石转化为强磁性铁矿物，反应仅需几十秒。

烟气热交换方式：悬浮物固相及气相分离采用旋风分离，高温烟气与低温物料逆流热交换，烟气携颗粒料并流运行。

矿石处理及选矿：焙烧矿石经换热、冷却、水淬后弱磁选，得合格铁精矿，尾矿可材料化或生态化利用。

低温闪速磁化焙烧---主要工艺参数

1. 预选提质工艺

针对高铁赤泥，强磁预选采用一粗一扫流程，粗选场强1.3T，扫选场强1.5T。

2. 低温脱水参数

预选精矿滤饼水份＜25%，低温干燥后水份＜7%。

3. 悬浮焙烧条件

焙烧温度800~850℃，还原气体CO浓度1.8~2.1%。

4. 弱磁选铁流程

采用一粗一精流程，粗选场强0.3T，扫选场强0.25T，确保高效回收铁矿成分。

低温闪速磁化焙烧---主要原料及产品

1. 进口铝土矿原料：主要原料为几内亚等地进口的优质铝土矿，溶出处理后产生赤泥。

2. 铁精矿产品特性：产品为TFe含量大于56%的铁精矿，是钢铁行业合格原料。

3. 尾矿资源化利用：弱磁选尾矿可材料化利用，预选尾矿经调控后可生态化利用。

低温闪速磁化焙烧---研究内容与难点

低温梯级脱水难点：

赤泥黏度大、滤饼水份高（>30%），干燥及焙烧能耗大，需强磁预选提质，改善粒度分布与脱水性能。

高温矿相转化挑战：

几内亚铝土矿溶出赤泥物相组成中铝针铁矿占比超40%，其比磁化系数低，强磁选难获合格铁精矿（TFe≥56%）。

选铁尾矿利用技术：

预选尾矿粒度细、碱性且养分少，需通过多重手段改善其性质后，方可用于耐性作物种植。

低温闪速磁化焙烧---经济技术指标

技术指标提升：

项目开发的赤泥预选-梯级脱水技术，使滤饼水份降低6%以上，干燥成本降55%以上，铁精矿产率提高12%以上。

经济指标示例：

以100万吨/年几内亚铝土矿溶出赤泥选铁为例，生产成本为104.93元/吨-赤泥，铁精矿价格450元/吨，弱磁选尾矿80元/吨。

经济效益预期：

技术产业化后，可显著降低赤泥处理成本，同时提高铁精矿产出，带来可观的经济收益。

流化床磁化焙烧

流化床磁化焙烧---原理及方案

磁化还原过程

赤泥经多级预热后，在流化床反应器中与高浓度还原性气体进行磁化还原反应。

显热回收环节

反应后，在流态化冷却器中回收高温焙烧矿的显热。

预热前处理

进入流化床反应前，需对赤泥进行干燥、打散，使其呈流态化。

降低能耗措施

为降低焙烧能耗，可先对赤泥进行预选，提高TFe含量。

流化床磁化焙烧---主要工艺参数

还原性气体含量

流化床磁化焙烧时，还原性气体含量维持30%，确保还原反应持续有效。

磁化焙烧温度

磁化焙烧阶段，温度严格调控在510-550摄氏度，提供理想磁化还原条件。

预热温度

流化床焙烧中，赤泥预热温度精确控制在650-700摄氏度，确保后续焙烧活性。

流化床磁化焙烧---主要原料及产品

1. 主要原料来源：原料为进口三水铝石矿和国内堆积型一水硬铝石矿赤泥。

2. 产品铁精矿品质：流化床磁化焙烧后，产出高品质铁精矿，TFe含量达56%以上。

3. 产品应用：铁精矿完全满足钢铁行业对生产原料的高品质要求。

流化床磁化焙烧---研究内容与难点

焙烧条件试验

考察赤泥预热温度、焙烧温度及还原性气体浓度对磁化效果的影响。

磨矿解离试验

针对流化床焙烧后的赤泥，进行磨矿以实现矿物解离。

弱磁选铁试验

开展弱磁选铁工艺及参数试验，旨在达成最佳分选指标。

主要经济及技术指标

磁化率表现

流化床焙烧后矿石针铁矿或赤铁矿的转化率率显著超80%，证明焙烧高效，支持后续分选。

铁精矿产率

弱磁选铁后铁精矿对原矿赤泥的产率超30%，验证分选工艺高效精准。

铁精矿TFe含量

铁精矿TFe含量达56%以上，超越行业要求，品质卓越。

高炉法焙烧

高炉法焙烧---原理与工艺

高炉焙烧原理：

高铁赤泥在特定气氛（如CO、H2、C还原物质及适宜温度）下，通过物化反应获取还原生铁。

高炉焙烧应用：

高炉炼铁是钢铁生产关键环节，技术经济指标佳，工艺简单，产量大，效率高，能耗低，占世界铁总产量95%以上。

高炉焙烧方式：

赤泥与燃料随炉内熔炼下降，与上升煤气相遇，经传热、还原、熔化、脱炭生成生铁，杂质与熔剂结合成渣。

处理及选矿概述：

涉及焙烧后产物的处理与选矿流程（具体细节可根据实际内容补充）。

原料准备与处理

1. 原料预处理：

赤泥经干燥、破碎、分级、洗选确保粒度达标；焦炭需碳化、煅烧；熔剂（如石灰石）调节炉渣成分。

2. 装料与布料及鼓风燃烧：

采用旋转布料器或料钟系统分层装入高炉；热风（1200°C以上）从炉缸风口吹入，焦炭燃烧生成还原性气体，同时喷吹煤粉或天然气辅助燃烧。

3. 铁氧化物还原及熔融分离：

赤泥与还原气体逆流接触，逐级还原为金属铁；铁水与熔渣因密度差分层，定期排放。

4. 煤气回收与净化

高炉煤气经除尘、洗涤后净化，用于预热鼓风、发电或供热，实现能源循环利用。

高炉法焙烧---主要原料及产品

主要原料：

从炉顶装入赤泥（铁矿石）、焦炭、熔剂；下部风口吹进热风（1000～1300℃），喷入油、煤或天然气等燃料。

还原过程：

高温下，焦炭与喷吹物中的碳及燃烧生成的一氧化碳夺取铁矿石中的氧，将其还原成铁。

产品产出：

还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出；脉石、灰分与熔剂结合生成炉渣，分别从出铁口和出渣口排出。

煤气利用：

煤气从炉顶导出，经除尘后作为工业用煤气；现代化高炉利用炉顶高压，导出部分煤气发电。

高炉法焙烧---研究内容与难点

1. 温度梯度精准调控

高炉内部含四个温度区域，需精准调控各区域温度，平衡热量需求。

2. 还原反应层级调整

还原反应有层级机制，需动态调整碳氧比，优化温度带分布。

3. 造渣反应复杂应对

炉渣形成涉及多变量耦合反应，需兼顾粘度控制和硫磷去除。

4. 炉况动态灵活调控

高炉操作需应对异常工况，如处理炉墙结厚，需平衡气流并调整操作。

分析比较与总结

分析比较与总结---适合度比较

闪速磁化焙烧：能耗低，产能大，还原介质为煤气、粉煤，100万吨/年投资约1.6亿，难点为高温矿相转化与超净排放。

流化床焙烧：能耗低，产能小，还原介质为煤气、粉煤，100万吨/年投资约2亿，难点为尾气燃烧结疤及设备大型化。

高炉法/富氧侧吹熔融炉：能耗高，高炉法产能大，富氧侧吹产能小，还原介质均含煤气、粉煤，投资各异，难点分别为煤气回收率不足等与高铝物料渣型构重构难度大。

气基氢还原竖炉/转底炉：气基还原竖炉能耗较低，产能大，还原介质为氢气，绿色环保，100万吨/年投资大，约10亿；转底炉能耗较低，产能大，还原介质为煤气、粉煤，25万吨/年投资2.5-3亿，难点为入炉铁精矿品位与经济性平衡点。

---

》点击查看AICE 2025 SMM （第十四届）铝产业年会专题报道