專利名稱：從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法。
背景技術：
我國高鐵三水鋁土礦儲量非常豐富，據(jù)地質(zhì)勘查部門的資料分析，其遠景儲量達10億噸以上，由于多種原因，目前這種類型的鋁土礦還未開發(fā)利用。在我國南方部分省區(qū)，還有大量的高鐵一水硬鋁石礦，這些礦石都是我國鋁工業(yè)和鋼鐵工業(yè)潛在的礦產(chǎn)資源。
高鐵三水鋁土礦主要由三水鋁石、針鐵礦、赤鐵礦和高嶺石組成，次要礦物有伊利石、銳鈦礦、一水硬鋁石、蛋白石等。礦石中含Al2O320～27％，平均27％，F(xiàn)e2O335～48％，平均27％，SiO24～13％，平均9％，鋁硅比平均2～3.5，按其類型劃分，屬于高鐵三水鋁土礦。
若按鋁土礦、鐵礦的標準來考慮，高鐵三水鋁土礦的氧化鋁和氧化鐵含量均較低，都達不到各自工業(yè)利用品位的要求，但礦石中的主要有用礦物三水鋁石、針鐵礦和赤鐵礦之和占礦物總量的70％左右。因此，該礦具有較好的綜合開發(fā)利用價值。目前國內(nèi)外鋁工業(yè)還沒有利用這種類型鋁土礦的工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于采用一種新的工藝方法來處理高鐵鋁土礦將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎后按比例混合，再用燒結機進行燒結，然后進行高爐冶煉，得到生鐵產(chǎn)品，同時得到鋁酸鈣爐渣和CO2爐氣；鋁酸鈣爐渣用碳酸鈉溶液溶解浸出后，進行赤泥分離洗滌、脫硅、碳酸化分解制取氫氧化鋁，再經(jīng)焙燒得到氧化鋁，從而達到綜合利用礦產(chǎn)資源的目的。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎后按CaO∶SiO2＝2，CaO∶Al2O3＝1.7的比例混合配礦，再用燒結機進行燒結，燒結礦經(jīng)破碎、篩分，得到塊度為3～10mm以上高堿度燒結礦，然后將燒結礦進行高爐冶煉，高爐冶煉得到生鐵產(chǎn)品，同時得到鋁酸鈣爐渣和CO2爐氣。鋁酸鈣爐渣冷卻降溫至常溫～100℃后用碳酸鈉溶液溶解浸出，溶出后的料漿進行赤泥分離洗滌、脫硅、碳酸化分解制取氫氧化鋁，再經(jīng)焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品。碳分母液進行蒸發(fā)，除掉多余的水份，蒸發(fā)母液用于爐渣溶出。赤泥分離洗滌后得到的赤泥，送赤泥堆場或用于生產(chǎn)建筑材料。
在燒結前將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎到塊度為3～10mm以下，按鋁酸鈣爐渣的成分進行配礦，配成的礦料中鋁、硅、鈣組成為12CaO.7Al2O3、CaO.SiO2，只有在配料過程中嚴格按此配礦才能得到適合于氧化鋁生產(chǎn)的爐渣。
高爐冶煉焦比控制在1.3～1.5，爐渣溫度1600～1700℃，此溫度可保證爐渣具有較好的流動性。爐渣化學成分為Al2O332～36％；CaO 47～51％；SiO212～14％；其它4～6％，爐渣中Al2O3/SiO2比值為2.5～3.0。
爐渣從高爐出料后在1250℃以上的溫度段采用緩慢冷卻方式降溫，降溫速度為4～10℃/min，在1250℃以下的溫度段采用自然降溫。控制降溫速度可使爐渣中的鈣鋁黃長石充分分解成鋁酸鈣、以及β-2CaO·SiO2充分轉(zhuǎn)變?yōu)棣?2CaO·SiO2，伴隨這種晶型轉(zhuǎn)變，使爐渣能完全自粉化，以利于氧化鋁生產(chǎn)過程中爐渣的溶出。
高爐煙氣引部分(按碳分要求，碳分時CO2利用率大約70％考慮)進行凈化除塵處理，并將其中的CO2含量控制在25％以上，供碳酸化分解使用。
鋁酸鈣爐渣的主要成分為12CaO.7Al2O3、CaO.Al2O3、2CaO.SiO2，此類成分的鋁酸鈣爐渣極易被碳酸鈉溶液溶解浸出，化學反應式如下
利用鋁酸鈣爐渣在冷卻時能自粉化的特點，爐渣可不經(jīng)破碎和磨礦，直接進行常壓溶解浸出。溶出時根據(jù)損耗補入工業(yè)堿粉，由碳分蒸發(fā)工序出來的母液、赤泥洗滌工序得到的赤泥洗液和工業(yè)堿粉混合作為循環(huán)母液。溶出在常壓機械攪拌槽中進行，溶出溫度100～108℃，溶出時間4～7小時(含進出料時間)，間斷溶出，Na2OC濃度為80～110g/l。溶出后的料漿，送赤泥分離沉降工序。
溶出料漿經(jīng)沉降槽分離后，沉降槽溢流送去脫硅，葉濾，精液硅量指數(shù)可達到400以上；赤泥進行5～6次洗滌，由于鋁酸鈣爐渣中氧化鋁含量較低，赤泥量較大，每噸氧化鋁產(chǎn)出赤泥達3.5～4.0噸，赤泥洗水加入量為2t/t-赤泥；赤泥經(jīng)過濾后送赤泥堆場或用于生產(chǎn)建筑材料。
為了保證爐渣溶出所需的碳酸鈉溶液，采用碳酸化分解，便于形成生產(chǎn)閉路循環(huán)。碳酸化分解需要的CO2氣體由高爐產(chǎn)生的煙氣供應，也可以采用氫氧化鋁焙燒爐產(chǎn)生的CO2爐氣，煙氣中CO2濃度為≥25％，精液Al2O3濃度80～90g/l，碳分分解率86～91％。
為了生產(chǎn)系統(tǒng)中的水平衡，碳分母液進行蒸發(fā)，將多余的水份排除掉，蒸發(fā)母液用于爐渣溶出。蒸發(fā)原液Na2OC濃度80～90g/l，蒸發(fā)母液Na2OC濃度120～130g/l。
碳分得到的氫氧化鋁，送焙燒工序，在高溫下脫除附著水及結晶水，得到氧化鋁產(chǎn)品。本工序為氧化鋁廠常規(guī)工藝。另外，赤泥分離洗滌、脫硅、碳酸化分解也為氧化鋁廠常規(guī)工藝。
本發(fā)明所述的高鐵鋁土礦可以是高鐵三水鋁土礦，也可以是高鐵一水硬鋁石或一水軟鋁石。
本發(fā)明的產(chǎn)品為生鐵和冶金級氧化鋁，這兩種產(chǎn)品均是鋁工業(yè)和煉鋼工業(yè)的重要原料。
采用本發(fā)明提供的方法，可同時回收高鐵鋁土礦中的鐵和氧化鋁，達到了綜合利用礦產(chǎn)資源的目的，對開發(fā)利用我國儲量豐富的潛在礦產(chǎn)資源具有重要意義。
本發(fā)明中鋁酸鈣爐渣在冷卻時能自粉化，不需經(jīng)過破碎、磨礦工序，與現(xiàn)有高壓溶出相比較，其工藝非常簡單。


圖1是從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施實例1將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎到塊度為3～10mm以下，按CaO∶SiO2＝2，CaO∶Al2O3＝1.7的比例進行混合配礦，配成的礦料中鋁、硅、鈣組成為12CaO.7Al2O3、CaO.SiO2。再用燒結機進行燒結，燒結礦經(jīng)破碎、篩分，得到塊度為3～10mm以上高堿度燒結礦，然后將燒結礦進行高爐冶煉，高爐冶煉焦比控制在1.4，爐渣溫度1650℃，此溫度可保證爐渣具有較好的流動性。高爐冶煉得到生鐵產(chǎn)品，同時得到鋁酸鈣爐渣和CO2爐氣。
爐渣從高爐出料后在1250℃以上的溫度段采用緩慢冷卻方式降溫，降溫速度為7℃/min，在1250℃以下的溫度段采用自然降溫。高爐煙氣引部分(按碳分要求，碳分時CO2利用率大約70％考慮)進行凈化除塵處理，并將其中的CO2含量控制在25％以上，供碳酸化分解使用。鋁酸鈣爐渣降溫至常溫～100℃后，利用該爐渣在冷卻時能自粉化的特點，不需經(jīng)破碎和磨礦，直接進行常壓溶解浸出。溶出時根據(jù)損耗補入工業(yè)堿粉，由碳分蒸發(fā)工序出來的母液、赤泥洗滌工序得到的赤泥洗液和工業(yè)堿粉混合作為循環(huán)母液。溶出在常壓機械攪拌槽中進行，溶出溫度104℃，溶出時間4～7小時(含進出料時間)，間斷溶出，Na2OC濃度為95g/l。溶出后的料漿送赤泥分離沉降工序，經(jīng)沉降槽分離后，沉降槽溢流送去脫硅，葉濾，精液硅量指數(shù)達400以上；赤泥進行5～6次洗滌，由于鋁酸鈣爐中氧化鋁含量較低，赤泥量較大，每噸氧化鋁產(chǎn)出赤泥達3.5～4.0噸，赤泥洗水加入量為2t/t-赤泥；赤泥經(jīng)過濾后送往赤泥堆場。
脫硅后的精液進行碳酸化分解，所需的CO2氣體由高爐產(chǎn)生的煙氣供應，煙氣中CO2濃度≥25％，精液Al2O3濃度85g/l，碳分分解率89％。碳分母液進行蒸發(fā)，將多余的水份排除掉，蒸發(fā)母液用于爐渣溶出。蒸發(fā)原液Na2OC濃度85g/l，蒸發(fā)母液Na2OC濃度125g/l。碳分得到的氫氧化鋁，送焙燒工序，在高溫下脫除附著水及結晶水，得到氧化鋁產(chǎn)品。
本發(fā)明的實施實例2高鐵鋁土礦可以是高鐵三水鋁土礦，也可以是高鐵一水硬鋁石或一水軟鋁石。碳酸化分解除采用高爐煙氣外，也可以采用氫氧化鋁焙燒爐產(chǎn)生的CO2爐氣。氧化鋁生產(chǎn)過程中得到的赤泥，除送赤泥堆場外，還可用于水泥廠生產(chǎn)水泥或用于建材廠制磚等多種用途。
權利要求
1.一種從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎后按CaO∶SiO2＝2，CaO∶Al2O3＝1.7的比例混合配礦，再用燒結機進行燒結，燒結礦經(jīng)破碎、篩分，得到塊度為3～10mm以上高堿度燒結礦，然后將燒結礦進行高爐冶煉，高爐冶煉得到生鐵產(chǎn)品，同時得到鋁酸鈣爐渣和CO2爐氣；鋁酸鈣爐渣冷卻降溫至常溫～100℃后用碳酸鈉溶液溶解浸出，溶出后的料漿進行赤泥分離洗滌、脫硅、碳酸化分解制取氫氧化鋁，再經(jīng)焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品；碳分母液進行蒸發(fā)，除掉多余的水份，蒸發(fā)母液用于爐渣溶出；赤泥分離洗滌后得到的赤泥，送赤泥堆場或用于生產(chǎn)建筑材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于在燒結前將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎到塊度為3～10mm以下，按鋁酸鈣爐渣的成分進行配礦，配成的礦料中鋁、硅、鈣組成為12CaO.7Al2O3、CaO.SiO2。
3.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于高爐冶煉焦比控制在1.3～1.5，爐渣溫度1600～1700℃，爐渣化學成分為Al2O3 32～36％；CaO 47～51％；SiO2 12～14％；其它4～6％，爐渣中Al2O3/SiO2比值為2.5～3.0。
4.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于爐渣從高爐出料后在1250℃以上的溫度段采用緩慢冷卻降溫，降溫速度為4～10℃/min，在1250℃以下的溫度段采用自然降溫。
5.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于鋁酸鈣爐渣的主要成分為12CaO.7Al2O3、CaO.Al2O3、2CaO.SiO2，被碳酸鈉溶液溶解浸出的化學反應式如下
6.根據(jù)權利要求1或5所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于鋁酸鈣爐渣可不經(jīng)破碎和磨礦，直接進行常壓溶解浸出，溶出時根據(jù)損耗補入工業(yè)堿粉，由碳分蒸發(fā)工序出來的母液、赤泥洗滌工序得到的赤泥洗液和工業(yè)堿粉混合作為循環(huán)母液，溶出溫度100～108℃，溶出時間4～7小時，Na2OC濃度為80～110g/l。
7.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于溶出料漿經(jīng)沉降槽分離后，赤泥進行5～6次洗滌，赤泥洗水加入量為2t/t-赤泥。
8.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于碳酸化分解需要的CO2氣體由高爐產(chǎn)生的煙氣供應，也可以采用氫氧化鋁焙燒爐產(chǎn)生的CO2爐氣，煙氣中CO2濃度為≥25％，精液Al2O3濃度80～90g/l。
9.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于蒸發(fā)原液Na2OC濃度80～90g/l，蒸發(fā)母液Na2OC濃度120～130g/l。
10.根據(jù)權利要求1所述的從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，其特征在于所述的高鐵鋁土礦可以是高鐵三水鋁土礦，也可以是高鐵一水硬鋁石或一水軟鋁石。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從高鐵鋁土礦中提取鐵和鋁的方法，將高鐵鋁土礦、石灰石、煤粉破碎后按比例混合，再用燒結機進行燒結，然后進行高爐冶煉，得到生鐵產(chǎn)品，同時得到鋁酸鈣爐渣和CO2爐氣；鋁酸鈣爐渣用碳酸鈉溶液溶解浸出后，進行赤泥分離洗滌、脫硅、碳酸化分解制取氫氧化鋁，再經(jīng)焙燒得到氧化鋁。采用本發(fā)明提供的方法，可同時回收高鐵鋁土礦中的鐵和氧化鋁，達到了綜合利用礦產(chǎn)資源的目的，對開發(fā)利用我國儲量豐富的潛在礦產(chǎn)資源具有重要意義。
文檔編號C22B1/16GK1766128SQ20051020049
公開日2006年5月3日 申請日期2005年8月25日 優(yōu)先權日2005年8月25日
發(fā)明者陳德, 榮海洪, 徐樹濤 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院