CN1766128A - 从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法 - Google Patents

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荣海洪
徐树涛
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Abstract

本发明提供了一种从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎后按比例混合，再用烧结机进行烧结，然后进行高炉冶炼，得到生铁产品，同时得到铝酸钙炉渣和CO2炉气；铝酸钙炉渣用碳酸钠溶液溶解浸出后，进行赤泥分离洗涤、脱硅、碳酸化分解制取氢氧化铝，再经焙烧得到氧化铝。采用本发明提供的方法，可同时回收高铁铝土矿中的铁和氧化铝，达到了综合利用矿产资源的目的，对开发利用我国储量丰富的潜在矿产资源具有重要意义。

Description

从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法
技术领域：
本发明涉及一种从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法。
背景技术：
我国高铁三水铝土矿储量非常丰富，据地质勘查部门的资料分析，其远景储量达10亿吨以上，由于多种原因，目前这种类型的铝土矿还未开发利用。在我国南方部分省区，还有大量的高铁一水硬铝石矿，这些矿石都是我国铝工业和钢铁工业潜在的矿产资源。
高铁三水铝土矿主要由三水铝石、针铁矿、赤铁矿和高岭石组成，次要矿物有伊利石、锐钛矿、一水硬铝石、蛋白石等。矿石中含Al2O3 20～27％，平均27％，Fe2O3 35～48％，平均27％，SiO2 4～13％，平均9％，铝硅比平均2～3.5，按其类型划分，属于高铁三水铝土矿。
若按铝土矿、铁矿的标准来考虑，高铁三水铝土矿的氧化铝和氧化铁含量均较低，都达不到各自工业利用品位的要求，但矿石中的主要有用矿物三水铝石、针铁矿和赤铁矿之和占矿物总量的70％左右。因此，该矿具有较好的综合开发利用价值。目前国内外铝工业还没有利用这种类型铝土矿的工艺方法。
发明内容：
本发明的目的在于：采用一种新的工艺方法来处理高铁铝土矿：将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎后按比例混合，再用烧结机进行烧结，然后进行高炉冶炼，得到生铁产品，同时得到铝酸钙炉渣和CO2炉气；铝酸钙炉渣用碳酸钠溶液溶解浸出后，进行赤泥分离洗涤、脱硅、碳酸化分解制取氢氧化铝，再经焙烧得到氧化铝，从而达到综合利用矿产资源的目的。
本发明是这样实现的：将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎后按CaO∶SiO2＝2，CaO∶Al2O3＝1.7的比例混合配矿，再用烧结机进行烧结，烧结矿经破碎、筛分，得到块度为3～10mm以上高碱度烧结矿，然后将烧结矿进行高炉冶炼，高炉冶炼得到生铁产品，同时得到铝酸钙炉渣和CO2炉气。铝酸钙炉渣冷却降温至常温～100℃后用碳酸钠溶液溶解浸出，溶出后的料浆进行赤泥分离洗涤、脱硅、碳酸化分解制取氢氧化铝，再经焙烧得到氧化铝产品。碳分母液进行蒸发，除掉多余的水份，蒸发母液用于炉渣溶出。赤泥分离洗涤后得到的赤泥，送赤泥堆场或用于生产建筑材料。
在烧结前将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎到块度为3～10mm以下，按铝酸钙炉渣的成分进行配矿，配成的矿料中铝、硅、钙组成为：12CaO.7Al2O3、CaO.SiO2，只有在配料过程中严格按此配矿才能得到适合于氧化铝生产的炉渣。
高炉冶炼焦比控制在1.3～1.5，炉渣温度1600～1700℃，此温度可保证炉渣具有较好的流动性。炉渣化学成分为：Al2O3 32～36％；CaO 47～51％；SiO2 12～14％；其它4～6％，炉渣中Al2O3/SiO2比值为2.5～3.0。
炉渣从高炉出料后在1250℃以上的温度段采用缓慢冷却方式降温，降温速度为4～10℃/min，在1250℃以下的温度段采用自然降温。控制降温速度可使炉渣中的钙铝黄长石充分分解成铝酸钙、以及β-2CaO·SiO2充分转变为γ-2CaO·SiO2，伴随这种晶型转变，使炉渣能完全自粉化，以利于氧化铝生产过程中炉渣的溶出。
高炉烟气引部分(按碳分要求，碳分时CO2利用率大约70％考虑)进行净化除尘处理，并将其中的CO2含量控制在25％以上，供碳酸化分解使用。
铝酸钙炉渣的主要成分为12CaO.7Al2O3、CaO.Al2O3、2CaO.SiO2，此类成分的铝酸钙炉渣极易被碳酸钠溶液溶解浸出，化学反应式如下：
利用铝酸钙炉渣在冷却时能自粉化的特点，炉渣可不经破碎和磨矿，直接进行常压溶解浸出。溶出时根据损耗补入工业碱粉，由碳分蒸发工序出来的母液、赤泥洗涤工序得到的赤泥洗液和工业碱粉混合作为循环母液。溶出在常压机械搅拌槽中进行，溶出温度100～108℃，溶出时间4～7小时(含进出料时间)，间断溶出，Na2OC浓度为80～110g/l。溶出后的料浆，送赤泥分离沉降工序。
溶出料浆经沉降槽分离后，沉降槽溢流送去脱硅，叶滤，精液硅量指数可达到400以上；赤泥进行5～6次洗涤，由于铝酸钙炉渣中氧化铝含量较低，赤泥量较大，每吨氧化铝产出赤泥达3.5～4.0吨，赤泥洗水加入量为2t/t-赤泥；赤泥经过滤后送赤泥堆场或用于生产建筑材料。
为了保证炉渣溶出所需的碳酸钠溶液，采用碳酸化分解，便于形成生产闭路循环。碳酸化分解需要的CO2气体由高炉产生的烟气供应，也可以采用氢氧化铝焙烧炉产生的CO2炉气，烟气中CO2浓度为≥25％，精液Al2O3浓度80～90g/l，碳分分解率86～91％。
为了生产系统中的水平衡，碳分母液进行蒸发，将多余的水份排除掉，蒸发母液用于炉渣溶出。蒸发原液Na2OC浓度80～90g/l，蒸发母液Na2OC浓度120～130g/l。
碳分得到的氢氧化铝，送焙烧工序，在高温下脱除附着水及结晶水，得到氧化铝产品。本工序为氧化铝厂常规工艺。另外，赤泥分离洗涤、脱硅、碳酸化分解也为氧化铝厂常规工艺。
本发明所述的高铁铝土矿可以是高铁三水铝土矿，也可以是高铁一水硬铝石或一水软铝石。
本发明的产品为生铁和冶金级氧化铝，这两种产品均是铝工业和炼钢工业的重要原料。
采用本发明提供的方法，可同时回收高铁铝土矿中的铁和氧化铝，达到了综合利用矿产资源的目的，对开发利用我国储量丰富的潜在矿产资源具有重要意义。
本发明中铝酸钙炉渣在冷却时能自粉化，不需经过破碎、磨矿工序，与现有高压溶出相比较，其工艺非常简单。
附图说明：
图1是从高铁铝土矿中提取铁和铝的工艺流程图。
具体实施方式：
本发明的实施实例1：将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎到块度为3～10mm以下，按CaO∶SiO2＝2，CaO∶Al2O3＝1.7的比例进行混合配矿，配成的矿料中铝、硅、钙组成为：12CaO.7Al2O3、CaO.SiO2。再用烧结机进行烧结，烧结矿经破碎、筛分，得到块度为3～10mm以上高碱度烧结矿，然后将烧结矿进行高炉冶炼，高炉冶炼焦比控制在1.4，炉渣温度1650℃，此温度可保证炉渣具有较好的流动性。高炉冶炼得到生铁产品，同时得到铝酸钙炉渣和CO2炉气。
炉渣从高炉出料后在1250℃以上的温度段采用缓慢冷却方式降温，降温速度为7℃/min，在1250℃以下的温度段采用自然降温。高炉烟气引部分(按碳分要求，碳分时CO2利用率大约70％考虑)进行净化除尘处理，并将其中的CO2含量控制在25％以上，供碳酸化分解使用。铝酸钙炉渣降温至常温～100℃后，利用该炉渣在冷却时能自粉化的特点，不需经破碎和磨矿，直接进行常压溶解浸出。溶出时根据损耗补入工业碱粉，由碳分蒸发工序出来的母液、赤泥洗涤工序得到的赤泥洗液和工业碱粉混合作为循环母液。溶出在常压机械搅拌槽中进行，溶出温度104℃，溶出时间4～7小时(含进出料时间)，间断溶出，Na2OC浓度为95g/l。溶出后的料浆送赤泥分离沉降工序，经沉降槽分离后，沉降槽溢流送去脱硅，叶滤，精液硅量指数达400以上；赤泥进行5～6次洗涤，由于铝酸钙炉中氧化铝含量较低，赤泥量较大，每吨氧化铝产出赤泥达3.5～4.0吨，赤泥洗水加入量为2t/t-赤泥；赤泥经过滤后送往赤泥堆场。
脱硅后的精液进行碳酸化分解，所需的CO2气体由高炉产生的烟气供应，烟气中CO2浓度≥25％，精液Al2O3浓度85g/l，碳分分解率89％。碳分母液进行蒸发，将多余的水份排除掉，蒸发母液用于炉渣溶出。蒸发原液Na2OC浓度85g/l，蒸发母液Na2OC浓度125g/l。碳分得到的氢氧化铝，送焙烧工序，在高温下脱除附着水及结晶水，得到氧化铝产品。
本发明的实施实例2：高铁铝土矿可以是高铁三水铝土矿，也可以是高铁一水硬铝石或一水软铝石。碳酸化分解除采用高炉烟气外，也可以采用氢氧化铝焙烧炉产生的CO2炉气。氧化铝生产过程中得到的赤泥，除送赤泥堆场外，还可用于水泥厂生产水泥或用于建材厂制砖等多种用途。

Claims (10)

1.一种从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎后按CaO∶SiO2＝2，CaO∶Al2O3＝1.7的比例混合配矿，再用烧结机进行烧结，烧结矿经破碎、筛分，得到块度为3～10mm以上高碱度烧结矿，然后将烧结矿进行高炉冶炼，高炉冶炼得到生铁产品，同时得到铝酸钙炉渣和CO2炉气；铝酸钙炉渣冷却降温至常温～100℃后用碳酸钠溶液溶解浸出，溶出后的料浆进行赤泥分离洗涤、脱硅、碳酸化分解制取氢氧化铝，再经焙烧得到氧化铝产品；碳分母液进行蒸发，除掉多余的水份，蒸发母液用于炉渣溶出；赤泥分离洗涤后得到的赤泥，送赤泥堆场或用于生产建筑材料。
2.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：在烧结前将高铁铝土矿、石灰石、煤粉破碎到块度为3～10mm以下，按铝酸钙炉渣的成分进行配矿，配成的矿料中铝、硅、钙组成为：12CaO.7Al2O3、CaO.SiO2。
3.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：高炉冶炼焦比控制在1.3～1.5，炉渣温度1600～1700℃，炉渣化学成分为：Al2O3 32～36％；CaO 47～51％；SiO2 12～14％；其它4～6％，炉渣中Al2O3/SiO2比值为2.5～3.0。
4.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：炉渣从高炉出料后在1250℃以上的温度段采用缓慢冷却降温，降温速度为4～10℃/min，在1250℃以下的温度段采用自然降温。
5.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：铝酸钙炉渣的主要成分为12CaO.7Al2O3、CaO.Al2O3、2CaO.SiO2，被碳酸钠溶液溶解浸出的化学反应式如下：
6.根据权利要求1或5所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：铝酸钙炉渣可不经破碎和磨矿，直接进行常压溶解浸出，溶出时根据损耗补入工业碱粉，由碳分蒸发工序出来的母液、赤泥洗涤工序得到的赤泥洗液和工业碱粉混合作为循环母液，溶出温度100～108℃，溶出时间4～7小时，Na2OC浓度为80～110g/l。
7.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：溶出料浆经沉降槽分离后，赤泥进行5～6次洗涤，赤泥洗水加入量为2t/t-赤泥。
8.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：碳酸化分解需要的CO2气体由高炉产生的烟气供应，也可以采用氢氧化铝焙烧炉产生的CO2炉气，烟气中CO2浓度为≥25％，精液Al2O3浓度80～90g/l。
9.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：蒸发原液Na2OC浓度80～90g/l，蒸发母液Na2OC浓度120～130g/l。
10.根据权利要求1所述的从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法，其特征在于：所述的高铁铝土矿可以是高铁三水铝土矿，也可以是高铁一水硬铝石或一水软铝石。
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