CN1821429A - 一种生产提取氧化铝的富铝渣及硅铁合金的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产提取氧化铝的富铝渣及硅铁合金的方法，属于金属材料领域。本发明以非铝土矿物或低铝硅比的铝土矿为原料，以烟煤和石油焦为还原剂，加入废钢铁和石灰，在交流、直流矿热电弧炉或炼铁高炉中生产富铝熔渣和硅铁合金液体。原料中各种物料重量百分数为：30～40％非铝土矿物或低铝硅比铝土矿，30～20％烟煤和石油焦，6～8％粘结剂，4～6％水，6～8％废钢铁，20～18％石灰。冶炼炉内温度为1500～1800℃，还原反应时间为3～4小时，得到富铝渣铝硅比大于7，氧化铝重量百分数含量大于50％，氧化硅重量百分数含量大于4％。本发明利用非铝土矿物或低铝硅比铝土矿的资源，扩大了生产氧化铝的资源范围，生产流程成本低、且无工业废料。
Description
技术领域：
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种用非铝土矿物或低铝硅比铝土矿生产提取氧化铝的富铝渣及硅铁合金的方法。
背景技术：
我国原铝产量位居世界第一，2004年原铝产量700万吨，消耗氧化铝1400万吨，铝土矿2800万吨。氧化铝靠自己供应仅占50％，一半从国外进口，价格居高不下。目前我国能够生产氧化铝的铝土矿资源约为4亿吨，按照目前利用速度，可供15年，形势非常严峻。实际上我国有大量的工业废渣和非铝土矿资源中含有氧化铝，如蓝晶石族中的红柱石、蓝晶石和硅线石，储量约15亿吨，高岭土14.3亿吨，煤矸石和粉煤灰工业废渣更是数量巨大，还有大量铝硅比小于4的铝土矿，无法利用选矿技术经济地提高其铝硅比到7，目前尚不能利用。如果采用低成本处理方法，提高铝硅比和氧化铝品位，使得铝硅比大于7，氧化铝品位大于50％，就可以经济利用这些工业废渣和非铝土矿资源及低铝硅比的铝土矿资源提取氧化铝，保守说这一技术如果能够工业应用，至少扩大我国铝资源利用范围20倍。该技术开发成功将大大缓解目前我国氧化铝供应的紧张局势，抑制国际氧化铝价格。这对我国铝工业具有十分重大的战略意义，保障我国铝工业健康发展。目前尚无低成本经济地利用非铝土矿物和低铝硅比铝土矿生产含硅金属合金及提取氧化铝的报道。
发明内容：
本发明的目的是提出用低成本处理方法以非铝土矿物或低铝硅比铝土矿为原料生产提取氧化铝的富铝渣及硅铁合金，解决我国生产氧化铝的铝土矿资源不足，扩大经济地生产氧化铝的含铝矿物资源范围。
一种生产提取氧化铝的富铝渣及硅铁合金的方法，该方法以非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿为原料，以烟煤和石油焦为还原剂。若非铝土矿物和铝硅比小于4的铝土矿为粉料，各种物料重量百分数为如下：30～40％非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿，30～20％烟煤和石油焦，6～8％粘结剂，4～6％水，6～8％废钢铁，20～18％石灰。要求非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿中氧化铝百分比含量大于15％。烟煤固定碳重量百分数含量40～60％、石油焦固定碳重量百分数含量80～90％，烟煤和石油焦的配料比为8∶2～6∶4；若非铝土矿物和铝硅比小于4的铝土矿为块料，各种物料重量百分数为如下：30～35％非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿，40～45％烟煤焦，6～8％废钢铁，24～12％石灰，非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿中氧化铝重量百分数含量大于15％。烟煤固定碳重量百分数含量40～60％。
生产步骤如下：
1、若原料非铝土矿物或低铝硅比铝土矿使用粉料，则将原料非铝土矿物或低铝硅比铝土矿、还原剂烟煤和石油焦分别磨成粒度小于1mm的粉料，连同粘结剂一起在混料机中均匀混合。混合好的物料在制团机中制成球团，球团为椭球形状，长轴长度为6～8cm，短轴长度为4～6em。制团压力为20～30MPa；将制好的球团在100～150℃烘干脱水，要求水分不超过物料重量的1％。若原料非铝土矿物或低铝硅比铝土矿使用块料、还原剂烟煤焦使用粗粒焦，则原料非铝土矿物或低铝硅比铝土矿块度为2～15cm，还原剂烟煤粗粒焦大于2mm。
2、将干燥后的球团或块矿加入到交流、直流矿热电弧炉或炼铁高炉中，同时加入废钢铁和石灰，石灰块度为2～8cm。炉内温度为1500～1800℃，还原反应时间为3～4小时。
3、定期(间隔2～4小时)从交流、直流矿热电弧炉或炼铁高炉的出口放出硅铁合金液体和富铝熔渣，依据比重分离硅铁合金和富铝熔渣。用本发明得到硅铁合金成分范围：硅铁含硅重量百分数为75～50％，含铁重量百分数为20～35％，含铝重量百分数为2～15％；富铝熔渣铝硅比大于7，氧化铝重量百分数含量大于50％，氧化硅重量百分数含量大于4％，在20～60分钟内富铝熔渣能自粉化，自粉化率达95％以上，平均粒径20微米左右。
本发明原理为：在非铝土矿物或低铝硅比铝土矿的碳热还原还原过程中，在1200℃左右，非铝土矿物或低铝硅比铝土矿发生分解反应，开始分离出游离氧化硅；非铝土矿物在1350℃-1550℃生成的莫来石进一步分解为氧化铝和氧化硅；在1600-1800℃，非铝土矿物或低铝硅比铝土矿的大部分氧化硅被还原为单质硅，部分生成SiC；在1900℃-2000℃，还原出的单质硅能将非铝土矿物或低铝硅比铝土矿中的氧化铝还原为金属铝，同时生成低价氧化硅；在2000℃-2200℃温度下，非铝土矿物或低铝硅比铝土矿中的氧化铝和氧化硅能共同还原出金属铝和单质硅，生产出铝硅合金。因此，只要控制反应温度在1800℃以内，调整好配碳比，可以实现硅与铝的大部分分离。在低于1800℃的碳热还原过程中，主要由SiO2与C反应生成单质Si和SiC。随着还原过程进行，SiC积累过多，炉况恶化。因此，若有铁存在，反应 极易发生生成稳定的Fe2Si化合物。在碳热还原过程中，加入适量CaO，形成CaO-Al2O3-SiO2渣系。在1335℃，熔体由2CaO·SiO2、6CaO·Al2O3和CaO·Al2O3组成。若还原反应温度控制在1500-1700℃范围内进行，在此熔体中，按照相图主要由CaO·2Al2O3和2CaO·SiO2组成。只要配入适量C和Fe，就会有Fe2Si生成，并形成富铝渣相熔体。若该碳热反应在矿热炉或高炉中进行，富铝渣相熔体将随硅铁合金一块流出，按照密度与硅铁合金分离。
与已有的技术相比，本发明有以下特点：
1、合理利用我国丰富的非铝土矿含铝矿物资源和低铝硅比铝土矿资源生产氧化铝。我国有大量的工业废渣和非铝土矿资源中含有氧化铝，如蓝晶石族中的红柱石、蓝晶石和硅线石，储量约15亿吨，高岭土14.3亿吨，煤矸石和粉煤灰工业废渣更是数量巨大。我国有大量的铝硅比小于4铝土矿，无法利用选矿技术经济地提高其铝硅比到7，目前尚不能利用。如果采用碳热还原除硅方法提高其中铝硅比大于7，氧化铝品位大于50％，就可以经济利用这些工业废渣和非铝土矿资源及低铝硅比的铝土矿资源提取氧化铝，保守说这一技术如果能够工业应用，至少扩大我国铝资源利用范围20倍。
2、合理利用非铝土矿含铝矿物资源和低铝硅比铝土矿中氧化硅成份，副产硅铁合金，生产成本低。从经济效益看，由于副产硅铁合金，其经济价值弥补造富铝渣成本。
3、利用不同类型的矿热电弧炉和高炉。交流、直流矿热电弧炉和高炉都可以使用，只要保持炉内反应温度为1500～1800℃即可。
4、富铝渣含氧化硅重量百分比数大于4％，具有自粉碎特点。
5、合理利用我国西部资源。在我国西部(如新疆、内蒙)的相继发现大型红柱石矿床，当地其他资源如烟煤、石油焦、水等非常丰富，电价低廉，生产成本会更低。同时，在西部地区有大量高铝粉煤灰和煤矸石，都是生产富铝渣的好原料。
6、用非铝土矿含铝矿物资源和低铝硅比铝土矿为原料生产富铝渣生产氧化铝的方法具有无废料的工艺特点。
附图说明：
图1为电热还原非铝土矿物和铝硅比小于4铝土矿造富铝渣及硅铁合金工艺框图
具体实施方式：
实施例1：在100KVA直流矿热电弧炉中用红柱石矿粉料为原料生产富铝渣
采用100KVA直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：红柱石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中红柱石矿红柱石重量百分数含量为70％，石英重量百分数含量15％，斜长石重量百分数含量10％，其余为氧化钙、氧化镁；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量63.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量3.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量70.34％，氧化硅重量百分数含量6.26％，铝硅比11.24。
实施例2：在1200KVA交流矿热电弧炉中用红柱石矿粉料为原料生产富铝渣
采用1200KVA交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：红柱石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中红柱石矿红柱石重量百分数含量为70％，石英重量百分数含量15％，斜长石重量百分数含量10％，其余为氧化钙、氧化镁；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量22.34％、铝重量百分数含量2.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量68.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.41。
实施例3：在300m3炼铁高炉中用红柱石矿粉料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：红柱石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中红柱石矿红柱石重量百分数含量为70％，石英重量百分数含量15％，斜长石重量百分数含量10％，其余为氧化钙、氧化镁；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量21.34％、铝重量百分数含量2.44％；富铝渣中含氧化铝重量百分数含量67.34％，氧化硅重量百分数含量8.26％，铝硅比8.15。
实施例4：在100KVA直流矿热电弧炉中用蓝晶石矿粉料为原料生产富铝渣
采用100KVA直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：蓝晶石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中蓝晶石矿蓝晶石重量百分数含量为80％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量20.34％、铝重量百分数含量2.24％；富铝渣中含氧化铝重量百分数含量69.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.55。
实施例5：在1200KVA交流矿热电弧炉中用蓝晶石矿粉料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：蓝晶石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中蓝晶石矿蓝晶石重量百分数含量为80％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量62.38％、铁重量百分数含量18.34％、铝重量百分数含量2.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量65.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.0。
实施例6：在300m3炼铁高炉中用蓝晶石矿粉料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：蓝晶石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中蓝晶石矿蓝晶石重量百分数含量为80％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量60.38％、铁重量百分数含量19.34％、铝重量百分数含量2.04％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量68.34％，氧化硅重量百分数含量9.26％，铝硅比7.38。
实施例7：在100KVA直流矿热电弧炉中用硅线石矿粉料为原料生产富铝渣
采用直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：硅线石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中硅线石矿硅线石重量百分数含量为75％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量60.38％、铁重量百分数含量28.34％、铝重量百分数含量3.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量70.34％，氧化硅重量百分数含量9.26％，铝硅比7.6。
实施例8：在1200KVA交流矿热电弧炉中用硅线石矿粉料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：硅线石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中硅线石矿硅线石重量百分数含量为75％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分8.0％，石油焦水分0.5％，挥发分12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量63.38％、铁重量百分数含量20.34％、铝重量百分数含量1.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量58.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比8.04。
实施例9：在300m3炼铁高炉中用硅线石矿粉料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：硅线石矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中硅线石矿硅线石重量百分数含量为75％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量67.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量3.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量65.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.0。
实施例10：在100KVA直流矿热电弧炉中用高岭土矿粉料为原料生产富铝渣
采用直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：高岭土矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中高岭土矿高岭土重量百分数含量为70％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量61.38％、铁重量百分数含量29.34％、铝重量百分数含量3.04％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量69.34％，氧化硅重量百分数含量6.26％，铝硅比11.08。
实施例11：在1200KVA交流矿热电弧炉中用高岭土矿粉料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：高岭土矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中高岭土矿高岭土重量百分数含量为70％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量66.38％、铁重量百分数含量25.34％、铝重量百分数含量3.44％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量60.34％，氧化硅重量百分数含量5.26％，铝硅比11.47。
实施例12：在300m3炼铁高炉中用高岭土矿粉料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：高岭土矿矿粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。原料中高岭土矿高岭土重量百分数含量为70％；烟煤和石油焦为还原剂，其中烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量69.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量2.54％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量65.34％，氧化硅重量百分数含量7.06％，铝硅比9.25。
实施例13：在100KVA直流矿热电弧炉中用粉煤灰为原料生产富铝渣
采用直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：粉煤灰35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量63.28％、铁重量百分数含量24.14％、铝重量百分数含量3.04％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量60.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比8.31。
实施例14：在1200KVA交流矿热电弧炉中用粉煤灰为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：粉煤灰35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量62.28％、铁重量百分数含量24.24％、铝重量百分数含量3.54％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量61.34％，氧化硅重量百分数含量8.26％，铝硅比7.43。
实施例15：在300m3炼铁高炉中用粉煤灰为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：粉煤灰35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％，石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分40.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.28％、铁重量百分数含量24.74％、铝重量百分数含量3.54％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量62.34％，氧化硅重量百分数含量8.79％，铝硅比7.09。
实施例16：在100KVA直流矿热电弧炉中用煤矸石粉料为原料生产富铝渣
采用直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：煤矸石粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％；石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量25.34％、铝重量百分数含量3.64％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量60.34％，氧化硅重量百分数含量6.26％，铝硅比9.64。
实施例17：在1200KVA交流矿热电弧炉中用煤矸石粉料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：煤矸石粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％；石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量66.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量3.54％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量59.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比8.17。
实施例18：在300m3炼铁高炉中用煤矸石粉料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：煤矸石粉料35％，烟煤和石油焦27％，废铁8％，加入6％粘结剂、4％水和20％石灰。烟煤水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％；石油焦水分重量百分数含量0.5％，挥发分重量百分数含量12.0％，烟煤与石油焦比为6∶4；纸浆废液为粘结剂，水分重量百分数含量50.0％，灰分重量百分数含量10.0％，挥发分重量百分数含量40.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量62.38％、铁重量百分数含量29.34％、铝重量百分数含量3.44％；富铝渣中含氧化铝重量百分数含量54.34％，氧化硅重量百分数含量5.26％，铝硅比10.33。
实施例19：在100KVA直流矿热电弧炉中用红柱石矿块料为原料生产富铝渣
采用100KVA直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：红柱石矿块料35％，烟煤焦粉40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中红柱石矿红柱石重量百分数含量为70％，石英重量百分数含量15％，斜长石重量百分数含量10％，其余为氧化钙、氧化镁；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦粉水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量63.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量3.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量70.34％，氧化硅重量百分数含量6.26％，铝硅比11.24。
实施例20：在1200KVA交流矿热电弧炉中用红柱石矿块料为原料生产富铝渣
采用1200KVA交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：红柱石矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中红柱石矿红柱石重量百分数含量为70％，石英重量百分数含量15％，斜长石重量百分数含量10％，其余为氧化钙、氧化镁；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量22.34％、铝重量百分数含量2.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量68.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.41。
实施例21：在300m3炼铁高炉中用红柱石矿块料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：红柱石矿矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中红柱石矿红柱石重量百分数含量为70％，石英重量百分数含量15％，斜长石重量百分数含量10％，其余为氧化钙、氧化镁；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量21.34％、铝重量百分数含量2.44％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量67.34％，氧化硅重量百分数含量8.26％，铝硅比8.15。
实施例22：在100KVA直流矿热电弧炉中用蓝晶石矿块料为原料生产富铝渣
采用100KVA直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：蓝晶石矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中蓝晶石矿蓝晶石重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量20.34％、铝重量百分数含量2.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量69.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.55。
实施例23：在1200KVA交流矿热电弧炉中用蓝晶石矿块料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：蓝晶石矿块粉料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中蓝晶石矿蓝晶石重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量62.38％、铁重量百分数含量18.34％、铝重量百分数含量2.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量65.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.0。
实施例24：在300m3炼铁高炉中用蓝晶石矿块料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：蓝晶石矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中蓝晶石矿蓝晶石重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量60.38％、铁重量百分数含量19.34％、铝重量百分数含量2.04％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量68.34％，氧化硅重量百分数含量9.26％，铝硅比7.38。
实施例25：在100KVA直流矿热电弧炉中用硅线石矿块料为原料生产富铝渣
采用直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：硅线石矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中硅线石矿硅线石重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量60.38％、铁重量百分数含量28.34％、铝重量百分数含量3.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量70.34％，氧化硅重量百分数含量9.26％，铝硅比7.6。
实施例26：在1200KVA交流矿热电弧炉中用硅线石矿块料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：硅线石矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中硅线石矿硅线石重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量63.38％、铁重量百分数含量20.34％、铝重量百分数含量1.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量58.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比8.04。
实施例27：在300m3炼铁高炉中用硅线石矿块料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：硅线石矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中硅线石矿硅线石含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量67.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量3.24％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量65.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比9.0。
实施例28：在100KVA直流矿热电弧炉中用高岭土矿块料为原料生产富铝渣
采用直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：高岭土矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中高岭土矿高岭土重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量61.38％、铁重量百分数含量29.34％、铝重量百分数含量3.04％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量69.34％，氧化硅重量百分数含量6.26％，铝硅比11.08。
实施例29：在1200KVA交流矿热电弧炉中用高岭土矿块料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：高岭土矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中高岭土矿高岭土重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量66.38％、铁重量百分数含量25.34％、铝重量百分数含量3.44％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量60.34％，氧化硅重量百分数含量5.26％，铝硅比11.47。
实施例30：在300m3炼铁高炉中用高岭土矿块料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：高岭土矿块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。原料中高岭土矿高岭土重量百分数含量为80％；烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量69.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量2.54％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量65.34％，氧化硅重量百分数含量7.06％，铝硅比9.25。
实施例31：在100KVA直流矿热电弧炉中用煤矸石块料为原料生产富铝渣
采用直流矿电弧炉，原料重量百分数配比为：煤矸石块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压35V，电流为1600A。还原温度为1600℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量65.38％、铁重量百分数含量25.34％、铝重量百分数含量3.64％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量60.34％，氧化硅重量百分数含量6.26％，铝硅比9.64。
实施例32：在1200KVA交流矿热电弧炉中用煤矸石块料为原料生产富铝渣
采用交流矿热电弧炉，原料重量百分数配比为：煤矸石块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。操作电压55V，电流为11000A。还原温度为1650℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量66.38％、铁重量百分数含量24.34％、铝重量百分数含量3.54％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量59.34％，氧化硅重量百分数含量7.26％，铝硅比8.17。
实施例33：在300m3炼铁高炉中用煤矸石块料为原料生产富铝渣
采用300m3炼铁高炉，原料重量百分数配比为：煤矸石块料35％，烟煤焦40％，废铁8％，加入17％石灰。烟煤焦为还原剂，其中烟煤焦水分重量百分数含量4.0％，挥发分重量百分数含量30.0％，灰分重量百分数含量8.0％。还原温度为1550℃，每隔4小时放出一次硅铁合金和富铝熔渣。制得的硅铁合金中硅重量百分数含量62.38％、铁重量百分数含量29.34％、铝重量百分数含量3.44％；富铝渣中氧化铝重量百分数含量54.34％，氧化硅重量百分数含量5.26％，铝硅比10.33。
Claims (3)
1.一种生产提取氧化铝富铝渣及硅铁合金的方法，其特征在于以非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿粉料为原料，以烟煤和石油焦为还原剂，各种物料重量百分数为如下：30～40％非铝土矿物或低铝硅比铝土矿，30～20％烟煤和石油焦，6～8％粘结剂，4～6％水，6～8％废钢铁，20～18％石灰；要求非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿中氧化铝百分数含量大于15％，烟煤固定碳重量百分数含量为40～60％、石油焦固定碳重量百分数含量为80～90％，烟煤和石油焦的配料比为8∶2～6∶4；富铝渣及硅铁合金生产步骤要求如下：
a.将原料非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿、还原剂烟煤和石油焦分别磨成粒度小于1mm的粉料；加上粘结剂和水在混料机中均匀混合；混合好的物料在制团机中制成球团，球团为椭球形状，长轴长度为6～8cm，短轴长度为4～6cm，制团压力为20～30MPa；将制好的球团在100～150℃烘干脱水，要求水分不超过物料重量的1％；
b.将干燥后的球团加入到交流、直流矿热电弧炉或炼铁高炉中，同时加入废钢铁和石灰，石灰块度为2～8cm；炉内温度为1500～1800℃，还原反应时间为3～4小时；
c.间隔2～4小时从交流、直流矿热电弧炉或炼铁高炉的出口放出硅铁合金液体和富铝熔渣，依据比重分离硅铁合金和富铝熔渣；得到硅铁合金成分为：硅重量百分数含量75～50％，铁重量百分数含量20～35％，铝重量百分数含量2～15％；富铝熔渣铝硅比大于7，氧化铝重量百分数含量大于50％，氧化硅重量百分数含量大于4％。
2.如权利要求1所述一种生产提取氧化铝的富铝渣及硅铁合金的方法，其特征在于非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿块料为原料，各种物料重量百分数为如下：30～35％非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿，40～45％烟煤焦，6～8％废钢铁，24～12％石灰。非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿中氧化铝百分数含量大于15％，烟煤固定碳重量百分数含量40～60％，原料非铝土矿物或铝硅比小于4的铝土矿块度为2～15cm，还原剂烟煤焦粒度大于2mm。
3.如权利要求1或2所述的一种生产提取氧化铝的富铝渣及硅铁合金的方法，其特征在于非铝土矿物指的是红柱石矿、蓝晶石矿、硅线石矿、高岭土矿、高铝粉煤灰和煤矸石。
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