CN102515219A - 铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺 - Google Patents
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Abstract
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，步骤如下：a)取铝土矿，按比例加入氢氧化钠；b)配入煤炭、石灰石；c)磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出。继而达到铁的终还原；d)高温水淬，经磁选得到还原铁；e)过滤、固液分离，得到铝酸钠溶液；用现有工艺得氧化铝。其优点是：本发明采用的碳与低温氢还原铁、铝土矿的碱熔融浸出，把铁还原为单质铁，铁的还原率(99％)提高，铝的浸出率大大高于拜尔法、烧结法等的浸出率；同时又得到了单质铁，其它元素也得以利用。故不会产生新的污染，并大大降低能耗，成本降低，利润提高。从根本上解决了现有工艺的不合理性与缺限，做到物尽其用。实现了无渣化生产，绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于有色金属铝冶炼技术领域，具体涉及铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺。
背景技术
现有技术中，使用铝土矿生产氧化铝的工艺方法，主要包括拜尔法、烧结法、联合法以及串联法等。拜尔法主要是将铝土矿与氢氧化钠湿法磨粉，低温溶出氧化铝，其缺陷是氧化铝的收率低(75％左右)；烧结法是将铝土矿加碳酸钠、石灰石及煤等进行球磨、制浆，经回转窑喷浆、烧结，制得氧化铝熟料，其氧化铝的收率可以达到80～85％；而联合法、串联法等是将上述两种方法的结合或选择性的使用，其氧化铝的收率可以达到85～90％。上述各种方法，只追求氧化铝的回收率，而不注重铁等其它各种元素的综合利用。尽管如此，其氧化铝的收率一直无法再进一步提高。而且，其它元素都成为工业废料，含碱赤泥造成大量的无法处理的工业废渣，其中铁的含量是制约赤泥综合利用的主要障碍。再者，针对自然界里存在的含铝针状铝铁矿，现有技术中的所有工艺都是无法提取的。这些都是无法再提高氧化铝回收率的主要因素——既造成自然资源的大量浪费，造成巨大的环境污染，又导致了全球资源的短缺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种氧化铝收率高、同时可以得到还原铁，实现了无渣化生产、绿色环保的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺。
本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
a)取铝土矿，按照一定比例，加入氢氧化钠；
b)配入一定量的煤炭及一定量的石灰石或烧石灰；
c)将上述混合物磨粉，进入回转窑脱水、预还原，继而提高回转窑内温度，达到铁的终还原；
d)高温水淬，经磁选得到还原铁；
e)经过滤进行固液分离，得到铝酸钠溶液；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
优选的，a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1～1.25的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为25～50％、3～10％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原，矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在离回转窑的窑尾处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏600～1380度，经3～10小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)铝酸钠与固体重金属、亚铁、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等的混合物经过滤，进行固液分离，分别得到铝酸钠溶液与固体重金属、亚铁、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
优选的，在步骤e)中，先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离。
优选的，还包括如下步骤：f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
优选的，在步骤a)中，加入的氢氧化钠与氧化铝的摩尔比为1.1～1.15∶1。
优选的，在步骤b)中，所加入的煤炭占混合物总量的比例为25～35％、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例为3～5％。
优选的，在步骤c)中，回转窑内温度控制在摄氏700～970度，时间为6～10小时。
优选的，在步骤b)中，所加入的煤炭为30％，石灰石或烧石灰为4％。
优选的，在步骤c)中，回转窑内温度控制在摄氏830度，时间为8小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用的碳和低温氢还原铁、铝土矿的碱熔融浸出，把铁还原为单质铁，由于铁的还原率(99％)的提高，铝的浸出率大大高于现有技术中的拜尔法、烧结法和熔盐法的浸出率；同时又得到了单质铁，对其中的镓、钒、钼、钪、二氧化钛及钠硅铝渣的利用和分离提供了有利条件，其它元素也得以利用。因此，不会产生新的污染，并大大降低能耗，成本降低，利润提高。从根本上解决了现有工艺的不合理性与缺限，做到物尽其用。实现了无渣化生产，绿色环保。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步描述：
实施例1
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为25％、3％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在距离回转窑的出口35米处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏600度，经10小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将得到的铝酸钠溶液，使用现有技术的工艺方法，即可制得氧化铝。
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
实施例2
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1.1的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为35％、5％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的出口40米注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏700度，经9小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
实施例3
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1.15的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为40％、7％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的出口40米处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏800度，经6小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝；
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，分别制得硫酸氧钛、硫酸镁等，实现了无渣化生产。
实施例4
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1.25的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为50％、8％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的出口38米处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏900度，经5小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝；
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
实施例5
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1.20的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为33％、9％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的出口37米处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏1000度，经4小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
实施例6
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1.1的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为30％、5％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的出口35米处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏830度，经6小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
实施例7
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1.15的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为30％、5％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的出口37米处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏900度，经5小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
实施例8
铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，按照如下步骤进行：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1.15的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为30％、5％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的出口37米处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏1380度，经4小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
a)取铝土矿，按照一定比例，加入氢氧化钠；
b)配入一定量的煤炭及一定量的石灰石或烧石灰；
c)将上述混合物磨粉，进入回转窑脱水、预还原；继而提高回转窑内温度，达到铁的终还原；
d)高温水淬，经磁选得到还原铁；
e)经过滤进行固液分离，得到铝酸钠溶液；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
2.根据权利要求1所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：a)取铝土矿，依据其中氧化铝的含量，按照氧化铝与氢氧化钠的摩尔比为1∶1～1.25的比例，加入氢氧化钠；
b)配入煤炭、石灰石或烧石灰，所加入的煤炭、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例分别为25～50％、3～10％；
c)将上述混合物经磨机磨粉，进入回转窑脱水、预还原；矿物氧化铝碱熔出；回转窑的窑头设有燃煤或燃气喷枪，在回转窑的窑尾处注入氢气；回转窑内温度控制在摄氏600～1380度，经3～10小时，达到铁的终还原；
d)将上述半熔融状态的混合物高温水淬，经湿式磁选得到还原铁；
e)铝酸钠与固体重金属、亚铁、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等的液、固混合物经过滤，固液分离，分别得到铝酸钠溶液与固体重金属、亚铁、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等；将铝酸钠溶液使用现有工艺，即可制得氧化铝。
3.根据权利要求2所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：在步骤e)中，先使用重选法，将重金属、亚铁与铝酸钠、二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行分离，得到重金属与亚铁；再经过滤，将铝酸钠溶液与二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等进行固液分离。
4.根据权利要求2或3任一所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：还包括如下步骤：f)将固体二氧化硅、氢氧化镁、二氧化钛、氢氧化钙等加酸，使用现有工艺进行加工，实现无渣化生产。
5.根据权利要求4所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：在步骤a)中，加入的氢氧化钠与氧化铝的摩尔比为1.1～1.15∶1。
6.根据权利要求5所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：在步骤b)中，所加入的煤炭占混合物总量的比例为25～35％、石灰石或烧石灰占混合物总量的比例为3～5％。
7.根据权利要求6所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：在步骤c)中，回转窑内温度控制在摄氏700～970度，时间为6～10小时。
8.根据权利要求7所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：在步骤b)中，所加入的煤炭为30％，石灰石或烧石灰为4％。
9.根据权利要求8所述的铝土矿一步法提取氧化铝和还原铁的无渣生产工艺，其特征在于：在步骤c)中，回转窑内温度控制在摄氏830度，时间为8小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120627 |