CN106086411A - 利用赤泥制备硅铁的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用赤泥制备硅铁的方法和系统，该方法包括：(1)将赤泥与碱液进行混合溶出，以便得到固液混合物；(2)将所述固液混合物进行分离处理，以便分别得到高碱度溶液和脱铝赤泥；(3)将所述脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石进行冶炼处理，以便得到硅铁。采用该方法不仅可以实现赤泥的资源化利用，而且可以显著降低硅铁产品的生产成本。

Description

利用赤泥制备硅铁的方法和系统

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及一种利用赤泥制备硅铁的方法和系统。

背景技术

硅铁主要是由铁和硅组成的铁合金，由于硅和氧很容易结合成二氧化硅，所以硅铁常用于炼钢时作脱氧剂，氧化反应本身又是放热反应，脱氧的同时又能提高钢水温度。同时，硅铁还可以作为合金元素添加剂，广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢及电工硅钢中，硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。

硅铁的生产是以天然硅石为原料，利用冶金焦作还原剂并配加一定量的含铁料在矿热电炉中冶炼，采用该工艺生产硅铁时为了保证矿热炉料面的透气性，硅石及焦粒的粒度都比较大，硅石粒度一般60～120mm，焦粒的粒度一般为5～22mm，二氧化硅在铁存在的条件下被碳还原的反应开始理论还原温度为1623℃，实际硅铁冶炼温度均在1700℃以上。

赤泥，是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆而得名。随着铝工业的不断发展，目前全世界每年产出6000万吨赤泥，我国的赤泥排放量每年为450万吨以上。世界上大多数氧化铝厂是将赤泥堆积或者倾入深海。赤泥中含有大量的铁、铝、钠、钙等金属，赤泥的堆存不仅占用大量的土地和农田，耗费较多的堆场建设及维护费用，造成严重的水质污染，且浪费了大量的金属资源。因此，赤泥的综合治理及其金属资源的有效回收成为人们日益关注的焦点。目前还未有关于利用赤泥作为硅铁冶炼生产原料的报道。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用赤泥制备硅铁的方法和系统，该方法不仅实现了赤泥的资源化利用，而且可以显著降低硅铁产品的生产成本。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用赤泥制备硅铁的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将赤泥与碱液进行混合溶出，以便得到固液混合物；

(2)将所述固液混合物进行分离处理，以便分别得到高碱度溶液和脱铝赤泥；

(3)将所述脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石进行冶炼处理，以便得到硅铁。

由此，根据本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的方法通过采用碱液对赤泥进行溶出处理，使得赤泥中的氧化铝等可溶于碱液的组分进入到碱液中，从而经后续分离可以得到含铁和硅的脱铝赤泥，即使得赤泥中的铁氧化物和二氧化硅上升为主要原料，从而可以利用脱铝赤泥替代钢屑以及部分硅石冶炼制硅铁产品，进而显著降低硅铁的生产成本，同时可以解决现有技术中赤泥大量堆积或倾入深海导致的占地、资源浪费以及环境污染问题。由此，采用本申请的方法不仅实现了赤泥的资源化利用，而且可以显著降低硅铁产品的生产成本。

另外，根据本发明上述实施例的利用赤泥制备硅铁的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述赤泥为选自拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述碱液的碱度为4～8mol/L，优选6mol/L，

任选的，所述碱液为选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。由此，可以显著提高赤泥中氧化铝等可溶于碱液组分的溶出效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述赤泥干基与所述碱液的固液比为1g：(6～8)mL。由此，可以进一步提高赤泥中氧化铝等可溶于碱液组分的溶出效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述混合溶出的温度为230～300摄氏度，时间为2～3小时。由此，可以进一步提高赤泥中氧化铝等可溶于碱液组分的溶出效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述碳质还原剂中固定碳含量不低于75wt％，灰分不高于15wt％，任选的，所述碳质还原剂为选自兰炭和焦炭中的至少一种，任选的，所述硅石中二氧化硅的质量分数不低于95％。由此，可以显著提高硅铁产品质量。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述脱铝赤泥与所述碳质还原剂和所述硅石的质量比为100：(60～70)：(90～110)。由此，可以显著提高硅铁产品的生产效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述冶炼处理的温度为1700～2000摄氏度，时间为0.5～2小时。由此，可以进一步提高硅铁产品的生产效率。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实施上述利用赤泥制备硅铁的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

混合溶出装置，所述混合溶出装置具有赤泥入口、碱液入口和固液混合物出口；

分离装置，所述分离装置具有固液混合物入口、高碱度溶液出口和脱铝赤泥出口，所述固液混合物入口与所述固液混合物出口相连；

冶炼装置，所述冶炼装置具有脱铝赤泥入口、碳质还原剂入口、硅石入口和硅铁出口，所述脱铝赤泥入口与所述脱铝赤泥出口相连。

由此，根据本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的系统通过采用碱液对赤泥进行溶出处理，使得赤泥中的氧化铝等可溶于碱液的组分进入到碱液中，从而经后续分离可以得到含铁和硅的脱铝赤泥，即使得赤泥中的铁氧化物和二氧化硅上升为主要原料，从而可以利用脱铝赤泥替代钢屑以及部分硅石冶炼制硅铁产品，进而显著降低硅铁的生产成本，同时可以解决现有技术中赤泥大量堆积或倾入深海导致的占地、资源浪费以及环境污染问题。由此，采用本申请的系统不仅实现了赤泥的资源化利用，而且可以显著降低硅铁产品的生产成本。

在本发明的一些实施例中，所述冶炼装置为矿热炉。由此，可以显著提高硅铁的生产效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的利用赤泥制备硅铁的方法流程示意图；

图2是根据本发明一个实施例的利用赤泥制备硅铁的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用赤泥制备硅铁的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将赤泥与碱液进行混合溶出，以便得到固液混合物；(2)将所述固液混合物进行分离处理，以便分别得到高碱度溶液和脱铝赤泥；(3)将所述脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石进行冶炼处理，以便得到硅铁。发明人发现，赤泥中所含有价金属组分如Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、TiO₂，多为经济价值较低的碱金属，单独就某一种元素进行回收利用不能很好地解决工艺经济性和赤泥堆存量巨大的问题，而必须采用多种金属联合回收技术才能真正的实现赤泥的综合利用和减量化，而本申请的发明人通过大量实验意外发现，通过采用碱液对赤泥进行溶出处理，使得赤泥中的氧化铝等可溶于碱液的组分进入到碱液中，从而经后续分离可以得到含铁和硅的脱铝赤泥，即使得赤泥中的铁氧化物和二氧化硅上升为主要原料，从而可以利用脱铝赤泥替代钢屑以及部分硅石冶炼制硅铁产品，进而显著降低硅铁的生产成本，同时可以解决现有技术中赤泥大量堆积或倾入深海导致的占地、资源浪费以及环境污染问题。由此，采用本申请的方法不仅实现了赤泥的资源化利用，而且可以显著降低硅铁产品的生产成本。

下面参考图1对本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

S100：将赤泥与碱液进行混合溶出

该步骤中，将赤泥与碱液进行混合溶出，得到固液混合物。具体的，赤泥干基成分为全铁质量分数为25％～60％，Al₂O₃质量分数为15％～25％，SiO₂质量分数为15％～30％，CaO质量分数为5％～15％，将赤泥与碱液倒入反应釜中混合均匀，在搅拌下将体系快速升温进行溶出，赤泥中的氧化铝等可溶于碱液的组分进入碱液中，而铁和二氧化硅仍以固体形式存在，待溶出反应完成后，通冷却水，使体系快速降温至100℃后开釜取料，得到含有高碱度溶液和脱铝赤泥的固液混合物。

根据本发明的一个实施例，赤泥可以为选自拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥中的至少一种。

根据本发明的再一个实施例，碱液的碱度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱液的浓度可以为4～8mol/L，优选6mol/L。发明人发现，采用该碱度的碱液可以显著提高赤泥中氧化铝等的溶出效率，从而提高后续所得硅铁产品的质量。

根据本发明的又一个实施例，碱液的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱液可以为选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种，优选氢氧化钠。发明人发现，采用该类碱液可以显著优于其他碱液保证得到较高质量的硅铁产品。

根据本发明的又一个实施例，赤泥与碱液的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，赤泥与碱液的混合比例可以按照赤泥干基与碱液的固液比为1g：(6～8)mL进行混合。发明人发现，碱液加入量过少，使得碱液不足以去除去赤泥中的铝，导致后续生产的硅铁中含铝过高，严重影响硅铁产品的品质；而碱液加入量过高，严重增加处理成本。

根据本发明的又一个实施例，混合溶出的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，混合溶出的温度可以为230～300摄氏度，时间可以为2～3小时。由此，可以显著提高赤泥中氧化铝等组分的溶出效率，从而进一步提高所得硅铁产品的质量。

S200：将固液混合物进行分离处理

该步骤中，将上述得到的固液混合物进行分离处理，得到高碱度溶液和脱铝赤泥，并且对分离所得脱铝赤泥进行多次洗涤，然后将其烘干。而本领域技术人员可以根据实际需要将所得高碱度溶液进行再利用，例如可以返回拜耳法赤泥生产流程实现再利用。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对分离处理的具体方式进行选择。

S300：将脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石进行冶炼处理

该步骤中，将上述得到的脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石进行冶炼处理，以便得到硅铁。具体的，冶炼处理可以在矿热炉中进行，并且硅铁产品可以是冷却后浇注的硅铁铸锭，也可以是熔化状态的含硅铁水。

根据本发明的一个实施例，碳质还原剂的固定碳和灰分均不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳质还原剂中固定碳含量可以不低于75wt％，灰分可以不高于15wt％。发明人发现，若碳质还原剂中固定碳过低，导致还原剂加入量较高，从而增加了矿热炉的工作负荷；而灰分过高，会增加硅铁的杂质，从而影响所得硅铁产品的品质。

根据本发明的再一个实施例，碳质还原剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳质还原剂可以为选自兰炭和焦炭中的至少一种。由此，可以显著提高硅铁产品的生产效率，并保证所得硅铁产品具有较高的质量。

根据本发明的又一个实施例，硅石中二氧化硅的含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，硅石中二氧化硅的质量分数可以不低于95％。由此，可以保证所得硅铁产品具有较高的质量。

根据本发明的又一个实施例，脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石的质量比可以为100：(60～70)：(90～110)。发明人通过大量实验意外发现，如还原剂和硅石的加入量过低，则导致反应不彻底，无法获得优质产品；而还原剂和硅石加入量过高，会增加矿热炉的处理负荷，不利于反应进行，同时造成资源的浪费。由此，选择本申请范围的还原剂和硅石的加入量，可以保证反应有效进行，并且可以获得优质的硅铁。

根据本发明的又一个实施例，冶炼处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，冶炼处理可以在温度为1700～2000摄氏度下进行0.5～2小时。由此，在提高硅铁产率的同时保证所得硅铁产品具有较高的质量。

根据本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的方法通过采用碱液对赤泥进行溶出处理，使得赤泥中的氧化铝等可溶于碱液的组分进入到碱液中，从而经后续分离可以得到含铁和硅的脱铝赤泥，即使得赤泥中的铁氧化物和二氧化硅上升为主要原料，从而可以利用脱铝赤泥替代钢屑以及部分硅石冶炼制硅铁产品，进而显著降低硅铁的生产成本，同时可以解决现有技术中赤泥大量堆积或倾入深海导致的占地、资源浪费以及环境污染问题。由此，采用本申请的方法不仅实现了赤泥的资源化利用，而且可以显著降低硅铁产品的生产成本。

如上所述，根据本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的方法可具有选自下列的优点至少之一：

根据本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的方法利用脱铝赤泥替代钢屑和部分硅石参与冶炼硅铁，能大幅降低硅铁冶炼成本。

根据本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的方法合理地利用赤泥中的主要成分铁和硅作为冶炼硅铁原料，开辟了赤泥综合利用的新途径。

根据本发明实施例的利用赤泥制备硅铁的方法与现有利用赤泥回收铁技术相比，本申请所得产品附加值更高。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实施上述利用赤泥制备硅铁的方法的系统。根据本发明的实施例，参考图2，该系统包括：混合溶出装置100、分离装置200和冶炼装置300。

根据本发明的实施例，混合溶出装置100具有赤泥入口101、碱液入口102和固液混合物出口102，且适于将赤泥与碱液进行混合溶出，得到固液混合物。具体的，赤泥干基成分为全铁质量分数为25％～60％，Al₂O₃质量分数为15％～25％，SiO₂质量分数为15％～30％，CaO质量分数为5％～15％，将赤泥与碱液倒入反应釜中混合均匀，在搅拌下将体系快速升温进行溶出，赤泥中的氧化铝等可溶于碱液的组分进入碱液中，而铁和二氧化硅仍以固体形式存在，待溶出反应完成后，通冷却水，使体系快速降温至100℃后开釜取料，得到含有高碱度溶液和脱铝赤泥的固液混合物。

根据本发明的一个实施例，赤泥可以为选自拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥中的至少一种。

根据本发明的再一个实施例，碱液的碱度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱液的浓度可以为4～8mol/L，优选6mol/L。发明人发现，采用该碱度的碱液可以显著提高赤泥中氧化铝等的溶出效率，从而提高后续所得硅铁产品的质量。

根据本发明的又一个实施例，碱液的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱液可以为选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种，优选氢氧化钠。发明人发现，采用该类碱液可以显著优于其他碱液保证得到较高质量的硅铁产品。

根据本发明的又一个实施例，赤泥与碱液的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，赤泥与碱液的混合比例可以按照赤泥干基与碱液的固液比为1g：(6～8)mL进行混合。发明人发现，碱液加入量过少，使得碱液不足以去除去赤泥中的铝，导致后续生产的硅铁中含铝过高，严重影响硅铁产品的品质；而碱液加入量过高，严重增加处理成本。

根据本发明的又一个实施例，混合溶出的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，混合溶出的温度可以为230～300摄氏度，时间可以为2～3小时。由此，可以显著提高赤泥中氧化铝等组分的溶出效率，从而进一步提高所得硅铁产品的质量。

根据本发明的实施例，分离装置200具有固液混合物入口201、高碱度溶液出口202和脱铝赤泥出口203，固液混合物入口201与固液混合物出口103相连，且适于将上述得到的固液混合物进行分离处理，得到高碱度溶液和脱铝赤泥，并且对分离所得脱铝赤泥进行多次洗涤，然后将其烘干。而本领域技术人员可以根据实际需要将所得高碱度溶液进行再利用，例如可以返回拜耳法赤泥生产流程实现再利用。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对分离处理的具体方式进行选择。

根据本发明的实施例，冶炼装置300具有脱铝赤泥入口301、碳质还原剂入口302、硅石入口303和硅铁出口304，脱铝赤泥入口301与脱铝赤泥出口203相连，且适于将上述得到的脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石进行冶炼处理，以便得到硅铁。具体的，冶炼装置可以为矿热炉，并且硅铁产品可以是冷却后浇注的硅铁铸锭，也可以是熔化状态的含硅铁水。

根据本发明的一个实施例，碳质还原剂的固定碳和灰分均不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳质还原剂中固定碳含量可以不低于75wt％，灰分可以不高于15wt％。发明人发现，若碳质还原剂中固定碳过低，导致还原剂加入量较高，从而增加了矿热炉的工作负荷；而灰分过高，会增加硅铁的杂质，从而影响所得硅铁产品的品质。

根据本发明的再一个实施例，碳质还原剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碳质还原剂可以为选自兰炭和焦炭中的至少一种。由此，可以显著提高硅铁产品的生产效率，并保证所得硅铁产品具有较高的质量。

根据本发明的又一个实施例，硅石中二氧化硅的含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，硅石中二氧化硅的质量分数可以不低于95％。由此，可以保证所得硅铁产品具有较高的质量。

根据本发明的又一个实施例，脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石的质量比可以为100：(60～70)：(90～110)。发明人通过大量实验意外发现，如还原剂和硅石的加入量过低，则导致反应不彻底，无法获得优质产品；而还原剂和硅石加入量过高，会增加矿热炉的处理负荷，不利于反应进行，同时造成资源的浪费。由此，选择本申请范围的还原剂和硅石的加入量，可以保证反应有效进行，并且可以获得优质的硅铁。

根据本发明的又一个实施例，冶炼处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，冶炼处理可以在温度为1700～2000摄氏度下进行0.5～2小时。由此，在提高硅铁产率的同时保证所得硅铁产品具有较高的质量。

发明人发现，赤泥中所含有价金属组分如Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、TiO₂，多为经济价值较低的碱金属，单独就某一种元素进行回收利用不能很好地解决工艺经济性和赤泥堆存量巨大的问题，而必须采用多种金属联合回收技术才能真正的实现赤泥的综合利用和减量化，而本申请的发明人通过大量实验意外发现，通过采用碱液对赤泥进行溶出处理，使得赤泥中的氧化铝等可溶于碱液的组分进入到碱液中，从而经后续分离可以得到含铁和硅的脱铝赤泥，即使得赤泥中的铁氧化物和二氧化硅上升为主要原料，从而可以利用脱铝赤泥替代钢屑以及部分硅石冶炼制硅铁产品，进而显著降低硅铁的生产成本，同时可以解决现有技术中赤泥大量堆积或倾入深海导致的占地、资源浪费以及环境污染问题。由此，采用本申请的系统不仅实现了赤泥的资源化利用，而且可以显著降低硅铁产品的生产成本。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

拜耳法赤泥干基成分为全铁质量分数为30％，Al₂O₃质量分数为15％，SiO₂质量分数为25％，CaO质量分数为5％，首先将赤泥和NaOH溶液(NaOH溶液碱度为6mol/L)倒入反应釜中混合均匀(赤泥和NaOH溶液按照赤泥干基和NaOH溶液固液比为1g:6mL进行混合)，在搅拌下将体系快速升温到230℃，在此温度下进行溶出，待溶出反应进行2h后，通冷却水，使体系快速降温至100℃后开釜取料，得到固液混合物，然后对所得固液混合物进行固液分离，从而得到高碱度溶液和脱铝赤泥，然后将脱铝赤泥进行多次洗涤后进行烘干，以脱铝赤泥(含铁40％，二氧化硅30％)、硅石(二氧化硅含量为97％)、兰炭(固定碳83％，灰分9％)为主要原料，按照重量配比脱铝赤泥：硅石：兰炭＝100:98:60进行配料混料，混合料加入矿热炉进行冶炼，冶炼温度1700℃，冶炼时间1h，得到硅铁产品Si 74.5％，Al 0.72％，Ca 0.86％，Mn 0.21％，P 0.026％，S 0.014％，C 0.07％，符合硅铁牌号FeSi75Al11.0-A的标准。

实施例2

烧结法赤泥干基成分为全铁质量分数为25％，Al₂O₃质量分数为17％，SiO₂质量分数为26％，CaO质量分数为15％，首先将赤泥和NaOH溶液(NaOH溶液碱度为6mol/L)倒入反应釜中混合均匀(赤泥和NaOH溶液按照赤泥干基和NaOH溶液固液比为1g:7mL进行混合)，在搅拌下将体系快速升温到250℃，在此温度下进行溶出，待溶出反应进行2.5h后，通冷却水，使体系快速降温至100℃后开釜取料，得到固液混合物，然后对所得固液混合物进行固液分离，从而得到高碱度溶液和脱铝赤泥，然后将脱铝赤泥进行多次洗涤后进行烘干，以脱铝赤泥(含铁35％，二氧化硅32％)、硅石(二氧化硅含量为97％)、兰炭(固定碳85％，灰分10％)为主要原料，按照重量配比脱铝赤泥：硅石：兰炭＝100:110:65进行配料混料，混合料加入矿热炉进行冶炼，冶炼温度1800℃，冶炼时间1.5h，得到硅铁产品Si 73.6％，Al 0.63％，Ca0.91％，Mn 0.27％，P 0.028％，S 0.016％，C 0.08％，符合硅铁牌号FeSi75Al11.0-B的标准。

实施例3

联合法赤泥干基成分为全铁质量分数为27％，Al₂O₃质量分数为20％，SiO₂质量分数为28％，CaO质量分数为10％，首先将赤泥和NaOH溶液(NaOH溶液碱度为6mol/L)倒入反应釜中混合均匀(赤泥和NaOH溶液按照赤泥干基和NaOH溶液固液比为1g:8mL进行混合)，在搅拌下将体系快速升温到280℃，在此温度下进行溶出，待溶出反应进行3h后，通冷却水，使体系快速降温至100℃后开釜取料，得到固液混合物，然后对所得固液混合物进行固液分离，从而得到高碱度溶液和脱铝赤泥，然后将脱铝赤泥进行多次洗涤后进行烘干，以脱铝赤泥(含铁42％，二氧化硅35％)、硅石(二氧化硅含量为97％)、焦炭(固定碳77％，灰分9％)为主要原料，按照重量配比脱铝赤泥：硅石：焦炭＝100:110:70进行配料混料，混合料加入矿热炉进行冶炼，冶炼温度1750℃，冶炼时间2h，得到硅铁产品Si 72.7％，Al 0.53％，Ca0.88％，Mn 0.23％，P 0.027％，S 0.015％，C 0.06％，符合硅铁牌号FeSi75Al11.0-B的标准。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种利用赤泥制备硅铁的方法，其特征在于，包括：

(1)将赤泥与碱液进行混合溶出，以便得到固液混合物；

(2)将所述固液混合物进行分离处理，以便分别得到高碱度溶液和脱铝赤泥；

(3)将所述脱铝赤泥与碳质还原剂和硅石进行冶炼处理，以便得到硅铁。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述赤泥为选自拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碱液的碱度为4～8mol/L，优选6mol/L，

任选的，所述碱液为选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述赤泥干基与所述碱液的固液比为1g：(6～8)mL。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述混合溶出的温度为230～300摄氏度，时间为2～3小时。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述碳质还原剂中固定碳含量不低于75wt％，灰分不高于15wt％，

任选的，所述碳质还原剂为选自兰炭和焦炭中的至少一种，

任选的，所述硅石中二氧化硅的质量分数不低于95％。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述脱铝赤泥与所述碳质还原剂和所述硅石的质量比为100：(60～70)：(90～110)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述冶炼处理的温度为1700～2000摄氏度，时间为0.5～2小时。

9.一种实施权利要求1-8中任一项所述利用赤泥制备硅铁的方法的系统，其特征在于，包括：

混合溶出装置，所述混合溶出装置具有赤泥入口、碱液入口和固液混合物出口；

分离装置，所述分离装置具有固液混合物入口、高碱度溶液出口和脱铝赤泥出口，所述固液混合物入口与所述固液混合物出口相连；

冶炼装置，所述冶炼装置具有脱铝赤泥入口、碳质还原剂入口、硅石入口和硅铁出口，所述脱铝赤泥入口与所述脱铝赤泥出口相连。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述冶炼装置为矿热炉。