CN101450843A

CN101450843A - 铁铝复合矿综合利用的方法

Info

Publication number: CN101450843A
Application number: CNA2008101074026A
Authority: CN
Inventors: 傅强; 瞿雷; 雷伟明; 覃用宁
Original assignee: GUANGXI INVESTMENT GROUP CO Ltd
Current assignee: GUANGXI INVESTMENT GROUP CO Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: CN101450843B

Abstract

一种铁铝复合矿产资源综合利用的方法，是将铁铝复合矿、石灰石粉、焦粉按比例混合配矿，在抽风负压3～10kPa，烧结时间20～30分钟的条件下烧结，将烧结得到的高碱度烧结矿与焦炭、石灰石按炉渣碱度CaO/SiO₂＝2.5～6.0重量比，进行高炉冶炼，获得生铁产品及铝酸钙炉渣；铝酸钙炉渣经粉化后用碳酸钠溶液浸出，浸出得的料浆进行固液分离、洗涤、脱硅得到铝酸钠溶液和浸铝尾渣，铝酸钠溶液经碳酸化分解制取氢氧化铝，再经焙烧得到氧化铝产品；浸铝尾渣可作为水泥工业材料。采用本发明提供的方法，可同时回收铁铝复合矿中的铁、铝、钒、镓等有价元素。此外，浸铝尾渣、高炉煤气、热风炉烟气也得到有效的利用。

Description

铁铝复合矿综合利用的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金、有色金属冶金、水泥生产等行业技术领域。是一种从铁铝复合矿中提取铁和铝以及浸铝尾渣生产水泥工业材料的综合利用方法。

背景技术

据有关资料介绍，铁铝复合矿广泛分布于我国南方一些省区，这些地区资源总量达数亿吨。该矿主要由三水铝石、针铁矿、赤铁矿和高岭土组成，四者之和为80～85％，矿石中Al₂O₃15～40％，Fe₂O₃ 30～50％，SiO₂ 4～15％，其有用矿物占75％以上，且还含有钒、镓等稀有金属，是一种具有巨大潜力的综合利用新型矿产资源。

二十多年来，为实现铁铝复合矿的综合利用，国内不少单位以及专家学者进行了不懈的努力，都做了大量的工作，多年来先后完成一系列工艺方案的探索性试验研究，如“先选矿后再冶炼”、“先铝后铁”等。多家科研单位的试验结果表明，采用“先选矿后再冶炼”工艺路线难以有效地分离矿石中的铁和铝金属；“先铝后铁”工艺路线虽然能回收矿石中的铁、铝金属，但回收率低，未能达到综合利用矿产资源的效果。

前苏联采用高炉冶炼方案生产高铝水泥是处理这类矿石可供参考的工艺，但该方法要求高炉炉渣铝硅比Al₂O₃/SiO₂>2。铁铝复合矿高炉冶炼的铝硅比则介于1.6～1.9之间，不能满足该工艺的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁铝复合矿产资源综合利用的方法，将钢铁冶金、有色金属冶金以及水泥生产等工艺进行有机结合处理铁铝复合矿，达到综合利用矿产资源的效果。

本发明采用以下技术方案达到上述目的，

一种铁铝复合矿产资源综合利用的方法，该方法包括如下步骤：

将组分为：Al₂O₃ 15～40wt％，Fe₂O₃ 30～50wt％，SiO₂ 4～15wt％的铁铝复合矿、石灰石粉、焦粉按重量比烧结矿碱度CaO/SiO₂＝3.0～8.0的比例混合配矿，用烧结机进行烧结，烧结的技术条件为：抽风负压3～10kPa，烧结时间20～30分钟，烧结矿经破碎、筛分得到粒度5～70mm的高碱度烧结矿，高碱度烧结矿成分：TFe 20～40wt％，Al₂O₃ 15～30wt％，CaO 20～60wt％，SiO₂ 3～12wt％；高碱度烧结矿转鼓强度70％以上，软化温度1165℃以上，软熔区间20～200℃。

将所述高碱度烧结矿与焦炭、石灰石按炉渣碱度CaO/SiO₂＝2.5～6.0重量比，进行高炉冶炼，炉温控制在1450℃以上，此时渣铁分离良好，生铁、铝酸钙炉渣分别从铁口、渣口排出，达到铁、铝分离效果。获得生铁产品及铝酸钙炉渣，铝酸钙炉渣成分：Al₂O₃ 20～35wt％，CaO40～60wt％，SiO₂ 10～20wt％。

铝酸钙炉渣经控制冷却后自行粉化，控制冷却条件为，控制冷却速度2～30℃/min，使得炉渣中的铝主要以12CaO·7Al₂O₃物相、硅主要以2CaO·SiO₂物相存在。炉渣冷却至120～600℃时，因2CaO·SiO₂发生相变而膨胀粉化。

将粉化后铝酸钙炉渣用碳酸钠溶液浸出，浸出的条件为，碳酸钠溶液浓度50～200g/L，液固比＝3～10:1重量比，浸出时间30～200分钟；浸出率达到80％以上。

浸出后的料浆进行固液分离、洗涤、脱硅得到铝酸钠溶液和浸铝尾渣，铝酸钠溶液经脱硅精滤后通入高炉热风炉产生的烟气进行碳酸化分解产出氢氧化铝，分解率90％以上，氢氧化铝质量达到国家一级品标准；氢氧化铝经焙烧制得氧化铝，氧化铝质量达到国家一级品标准。

浸铝尾渣经分离洗涤后其化学成分及物理性能符合水泥生料要求，可用于生产水泥及水泥混合材、混凝土细掺料。

将含CO₂体积含量为30～50％的高炉热风炉的烟气用于制备氢氧化铝工艺过程的碳分工序。

采用高炉所产的高炉煤气为燃料，用于氢氧化铝制备氧化铝的焙烧工序。

将所述浸铝尾渣作为生产水泥、水泥混合材、混凝土细掺料的原料。

将所述浸铝尾渣作为生产水泥原料，是将浸出尾渣与石灰石、辅料按重量比为40～60:25～45:10～20的比例混合后生产水泥。

将所述浸铝尾渣作为水泥混合材时，其掺量在15～45wt％。

将所述浸铝尾渣作为混凝土细掺料时，其掺量在10～25wt％。

矿石中的稀有金属钒在高炉冶炼时富集在生铁中，通过生铁吹氧得到钒渣，钒渣经钠化焙烧、浸出、净化、沉钒、煅烧得到五氧化二钒。

本方法所述的高炉与传统炼铁高炉有一定差异，采用与高炉铁口结构相同的高炉渣口，并安装泥炮。

采用本发明提供的方法，铁铝复合矿中的铁、铝、钒、镓等有价元素可同时得到回收。矿石中铁回收率99％以上，铝回收率80％以上。产出的氢氧化铝、氧化铝产品均达到一级品标准。此外，浸出尾渣可作为水泥工业材料，产出的水泥产品物理、化学指标全部达到52.5P·I硅酸盐水泥标准；浸出尾渣作为水泥混合材，掺量不超过45wt％时，所制备的水泥可以满足42.5水泥强度等级要求；浸出尾渣作为混凝土细掺料，掺量不超过25wt％时，所制备的混凝土试样冻融循环20次全部合格，其强度损失和质量损失无明显变化。高炉煤气、热风炉烟气也得到有效的利用，不仅达到了综合利用矿产资源的目的，同时也符合节能减排、循环经济的要求。

附图说明

图1是本发明所述铁铝复合矿综合利用的方法工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

对照图1，本发明所述铁铝复合矿综合利用的方法，其步骤为：

将组分为：Al₂O₃ 15～40wt％，Fe₂O₃ 30～50wt％，SiO₂ 4～15wt％的铁铝复合矿、石灰石粉、焦粉按重量比烧结矿碱度CaO/SiO₂＝3.0～8.0的比例混合配矿，用烧结机进行烧结，烧结操作条件为：点火温度1100℃，点火用燃料为高炉煤气，烧结负压10kPa，烧结时间20～30分钟，得到高碱度烧结矿。高碱度烧结矿成分：TFe 33wt％，Al₂O₃ 24wt％，CaO 32wt％，SiO₂ 10wt％。

高碱度烧结矿经破碎、筛分至粒度5～70mm，按重量比高炉炉渣碱度CaO/SiO₂＝2.5～6.0，配入一定焦炭、石灰石进行高炉冶炼，炉温控制在1450～1600℃。此时，渣、铁分离良好，渣、铁流动性好，产出生铁产品及铝酸钙炉渣，同时产出高炉煤气。矿石中的铁回收率达到99％以上。矿石中的铝回收率达到80％以上。高炉煤气经重力除尘器、旋风除尘器、布袋除尘器收尘后用于热风炉燃烧，为高炉提供热风、烧结点火以及用于后工序的氢氧化铝焙烧成氧化铝。热风炉产出的烟气CO₂含量为20～40％(体积百分比)。

高炉采用与铁口结构相同的渣口，并在渣口安装泥炮。

铝酸钙炉渣控制冷却速度2～30℃/min，冷却至120～600℃以下时自行粉化。

粉化后的铝酸钙炉渣于常压下，用浓度50～200g/L的Na₂CO₃溶液溶出，时间180min。溶出后的料浆送固液分离工序，溶出液进行脱硅后，得到铝酸钠溶液。

铝酸钠溶液经精滤后，通入高炉热风炉产出的烟气进行碳酸化分解以产出氢氧化铝。氢氧化铝经焙烧得到氧化铝，焙烧用的燃料为高炉煤气。

浸铝尾渣可用于生产水泥等建筑材料。

浸铝尾渣与石灰石、辅料按重量配比50:40:10混合，在1100～1500℃煅烧，采用急冷工艺制取水泥，产出的水泥产品物理、化学指标全部达到52.5P·I硅酸盐水泥标准。

浸铝尾渣作为水泥混合材，掺量20wt％时，所制备的水泥可以满足42.5水泥强度等级要求。

浸出尾渣作为混凝土细掺料，掺量10wt％时，所制备的混凝土试样冻融循环20次全部合格，其强度损失和质量损失没有明显变化。

对于用含钒较高的铁铝复合矿，所产出的含钒生铁经吹炼得到钒渣，钒渣经钠化焙烧、浸出、净化、沉钒、煅烧得到五氧化二钒。

实施例2

本实施例是将浸铝尾渣作为生产水泥原料、水泥混合材和混凝土细掺料的不同参数试验条件：其余条件与实施例1相同。

浸铝尾渣与石灰石、辅料按重量配比45:35:20混合，在1100～1500℃煅烧，采用急冷工艺制取水泥，产出的水泥产品物理、化学指标全部达到52.5P·I硅酸盐水泥标准。

浸铝尾渣作为水泥混合材，掺量30wt％时，所制备的水泥可以满足42.5水泥强度等级要求。

浸出尾渣作为混凝土细掺料，掺量15wt％时，所制备的混凝土试样冻融循环20次全部合格，其强度损失和质量损失没有明显变化。

实施例3

本实施例是将浸铝尾渣作为生产水泥原料、水泥混合材和混凝土细掺料的又一不同参数试验条件：其余条件与实施例1相同。

浸铝尾渣与石灰石、辅料按重量配比60:35:10混合，在1100～1500℃煅烧，采用急冷工艺制取水泥，产出的水泥产品物理、化学指标全部达到52.5P·I硅酸盐水泥标准。

浸铝尾渣作为水泥混合材，掺量45wt％时，所制备的水泥可以满足42.5水泥强度等级要求。

浸出尾渣作为混凝土细掺料，掺量25wt％时，所制备的混凝土试样冻融循环20次全部合格，其强度损失和质量损失没有明显变化。

本发明的突出特点在于，突破普通高炉冶炼工艺技术，高炉在高碱度、高含铝的条件下长期稳定顺行，生产出合格生铁和符合提取氧化铝条件的铝酸钙炉渣；充分利用高炉煤气、烧结余热、高炉渣铁余热、烧结和高炉烟气等，在各个工艺环节统筹使用，实现绿色生产，达到循环经济和环境保护的要求。本发明经过实验室理论研究、17m³高炉冶炼扩大试验、50m³高炉及配套工艺的工业化试验，打通了工艺流程，取得了预期的试验效果。

Claims

1、一种铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将组分为：Al₂O₃15～40wt％，Fe₂O₃30～50wt％，SiO₂4～15wt％的铁铝复合矿、石灰石粉、焦粉按重量比烧结矿碱度CaO/SiO₂＝3.0～8.0的比例混合配矿，用烧结机进行烧结，烧结的技术条件为：抽风负压3～10kPa，烧结时间20～30分钟，烧结矿经破碎、筛分得到粒度5～70mm的高碱度烧结矿，高碱度烧结矿成分：TFe 20～40wt％，Al₂O₃ 15～30wt％，CaO 20～60wt％，SiO₂ 3～12wt％；

将所述高碱度烧结矿与焦炭、石灰石按炉渣碱度CaO/SiO₂＝2.5～6.0重量比，进行高炉冶炼，获得生铁产品及铝酸钙炉渣，铝酸钙炉渣成分：Al₂O₃20～35wt％，CaO 40～60wt％，SiO₂10～20wt％；

铝酸钙炉渣经控制冷却后自行粉化，控制冷却条件为，控制冷却速度2～30℃/min，炉渣于120～600℃时自行粉化；

将粉化后铝酸钙炉渣用碳酸钠溶液浸出，浸出的条件为，碳酸钠溶液浓度50～200g/L，液固比＝3～10:1重量比，浸出时间30～200分钟；

浸出后的料浆进行固液分离、洗涤、脱硅得到铝酸钠溶液和浸铝尾渣，铝酸钠溶液经碳酸化分解制取氢氧化铝，再经焙烧得到氧化铝产品；

浸铝尾渣经分离洗涤后可作为水泥工业材料。

2、根据权利要求1所述的铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于：将含CO₂体积含量为30～50％的高炉热风炉的烟气用于制备氢氧化铝工艺过程的碳分工序。

3、根据权利要求1所述的铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于：采用高炉所产的高炉煤气为燃料，用于氢氧化铝制备氧化铝的焙烧工序。

4、根据权利要求1所述的铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于：将所述浸铝尾渣作为生产水泥、水泥混合材、混凝土细掺料的原料。

5、根据权利要求4所述的铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于：将所述浸铝尾渣作为生产水泥原料，是将浸出尾渣与石灰石、辅料按重量比为40～60:25～45:10～20的比例混合后生产水泥。

6、根据权利要求4所述的铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于：将所述浸铝尾渣作为水泥混合材时，其掺量在15～45wt％。

7、根据权利要求4所述的铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于：将所述浸铝尾渣作为混凝土细掺料时，其掺量在10～25wt％。

8、根据权利要求1所述的铁铝复合矿产资源综合利用的方法，其特征在于：以铁铝复合矿或铁铝复合矿和石灰石作为主要原材料，同时产出铁、铝酸钠，或同时产出铁、铝酸钠、水泥或水泥工业原料，各生产线配套联产。