專利名稱：一種從鐵鋁復(fù)合礦中聯(lián)合提取鐵和氧化鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及一種從鐵鋁復(fù)合礦中聯(lián)合提取鐵和氧化鋁的方法。本發(fā)明提出一種鐵鋁復(fù)合礦綜合利用新方法，將鐵鋁復(fù)合礦制備成含碳球團(tuán)，采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行預(yù)還原和氣化爐熔分，聯(lián)合提取鐵和氧化鋁。轉(zhuǎn)底爐作為一種含碳球團(tuán)預(yù)還原的新型反應(yīng)器，具有對原燃料適應(yīng)性廣，冶煉速度快，操作簡單等特點。氣化熔分爐作為一種終還原及渣鐵分離裝置，可以采用熱風(fēng)富氧和噴吹煤粉，具有爐缸溫度高，渣鐵分離好，容易控制等特點，易于鋁酸鈣爐渣的形成。轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原與氣化爐熔分連接在一起，氣化爐生成的高溫煤氣可直接用于轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原，提高了煤氣利用效率。該工藝與高爐冶煉相比，不需要焦炭，可以大幅度降低生產(chǎn)成本。生成的鋁酸鈣爐渣氧化鋁浸出效率高，浸出 液可以循環(huán)利用，實現(xiàn)了鐵鋁復(fù)合礦中鐵和氧化鋁的聯(lián)合提取和高效利用。
背景技術(shù)：
鐵鋁復(fù)合礦是Fe2O3和Al2O3與其它脈石在長期的地質(zhì)運動中形成的一種特殊鐵鋁復(fù)合資源，在我國遠(yuǎn)景儲量超過15億噸?；瘜W(xué)成分分析表明，鐵鋁復(fù)合礦中Fe2O3含量為35% 48%，平均含量40% ；A1203含量為22% 37%，平均含量27% ；Si02含量4% 13%，平均含量9% ;Ti02、Mn02含量< 4% ;其它礦物和水分含量在10% 20%左右。鐵鋁復(fù)合礦中Fe2O3和Al2O3含量之和達(dá)到70%左右，除去礦物中的水分，其它脈石含量只有10%左右，所以是一種非常寶貴的礦產(chǎn)資源。雖然鐵鋁復(fù)合礦中Fe2O3和Al2O3含量之和達(dá)到70%左右，但Fe2O3和Al2O3的含量均未達(dá)到各自的工業(yè)品位要求，傳統(tǒng)的冶金方法難以經(jīng)濟(jì)高效的提取Fe和Al2O315鐵鋁復(fù)合礦單獨作為一種鐵礦資源進(jìn)行冶煉，由于鐵品位低，氧化鋁含量高，噸鐵渣量大，冶煉能耗高，沒有經(jīng)濟(jì)效益；其單獨作為一種鋁土礦資源進(jìn)行提取，由于鋁硅比低，F(xiàn)e2O3含量高，傳統(tǒng)的拜耳法和燒結(jié)法都難以低成本提取ai2o3。所以，鐵鋁復(fù)合礦只能進(jìn)行綜合利用，聯(lián)合提取其中的Fe和Al2O3。國內(nèi)外針對鐵鋁復(fù)合礦的綜合利用進(jìn)行了多年的研究，具有代表性的方法有“先鋁后鐵法”和“先鐵后鋁法”?！跋蠕X后鐵法”是采用浸出的方法先將復(fù)合礦中的Al2O3浸出，再用富鐵赤泥冶煉提鐵，該方法的缺點是Al2O3浸出率低，堿耗大，而且富鐵赤泥中堿性氧化物含量高，給高爐冶煉帶來困難，因此“先鋁后鐵法”難以綜合利用鐵鋁復(fù)合礦?！跋辱F后鋁法”是先采用高爐或回轉(zhuǎn)窯一電爐熔分等工藝提取復(fù)合礦中的鐵，然后從生成的渣中提取Al2O3，該方法的缺點是高爐冶煉焦炭消耗大，回轉(zhuǎn)窯一電爐熔分冶煉電耗高，沒有經(jīng)濟(jì)效益。所以，這種富含鐵和氧化鋁的復(fù)合資源一直沒有得到綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種從鐵鋁復(fù)合礦中聯(lián)合提取鐵和氧化鋁的新方法，具有工藝流程合理、反應(yīng)時間快，生產(chǎn)時間短、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、產(chǎn)品純度高、有價元素回收率高、無廢棄物產(chǎn)生、冶煉成本低等特點。此外，本工藝在冶煉過程中，無需寶貴的焦煤資源，所需能耗全部由熱風(fēng)鼓風(fēng)和噴吹煤粉提供，整個生產(chǎn)過程沒有有害固體廢棄物產(chǎn)生，實現(xiàn)了資源的綜合高效利用。本發(fā)明的工藝步驟如下鐵鋁復(fù)合礦經(jīng)磨細(xì)篩分，加入碳質(zhì)還原劑、石灰石粉和粘結(jié)劑混勻，用壓球機(jī)或圓盤造球機(jī)制成球團(tuán)，球團(tuán)烘干后，利用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行快速預(yù)還原，氣化爐熔分得到鋁酸鈣渣，鋁酸鈣渣經(jīng)調(diào)質(zhì)冷卻自粉化后，在碳酸鈉溶液中浸出，氧化鋁浸出液經(jīng)過碳化分解得到氫氧化鋁，氫氧化鋁高溫煅燒后制的氧化鋁產(chǎn)品。所述的碳質(zhì)還原劑為煤粉或焦粉，粘結(jié)劑為糖漿或水玻璃。鐵鋁復(fù)合礦磨細(xì)到30目以下，加入的碳質(zhì)還原劑為鐵鋁復(fù)合礦重量的10 30%，石灰石粉為鐵鋁復(fù)合礦重量的5 100%，粘結(jié)劑為鐵鋁復(fù)合礦重量的2 10%，物料混勻以后，壓制成直徑為10 40mm的 球團(tuán)。所述的干燥溫度為200 400°C，干燥時間I 3h，干燥好的球團(tuán)用于轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原和氣化爐熔分。球團(tuán)熔分所需熱量由熱風(fēng)鼓風(fēng)和噴吹煤粉提供，氣化爐生成的高溫煤氣為轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原提供熱量，轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生熱煙氣用于球團(tuán)干燥，整個工藝實現(xiàn)了能源的分級利用，能源利用效率高，而且不需要寶貴的焦煤資源，大幅度降低了冶煉成本。所述的轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原溫度為1100 1350°C，還原時間為10 50min。所述的氣化爐熔分溫度為1400 1600°C，熔分時間20 90min。所述的鋁酸鈣渣調(diào)質(zhì)冷卻速度為3 20°C/min。鋁酸鈣渣經(jīng)調(diào)質(zhì)冷卻后可以自粉化，自粉化渣粒度小于200目，可直接使用碳酸鈉溶液進(jìn)行氧化鋁浸出。所述的碳酸鈉浸出液的濃度為80 120g/L，液固比為2 5，浸出時間O. 5 3h，浸出溫度80±20°C。所述的鋁浸出液碳化分解氣體為轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣。所述的氫氧化鋁高溫煅燒溫度為950 1200°C，煅燒時間O. 5 2h。該工藝具有流程合理、冶煉成本低、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、產(chǎn)品純度高、有價元素回收率高、無廢棄物產(chǎn)生等特點。冶煉生產(chǎn)所需能耗全部由煤粉提供，不需要消耗寶貴的焦煤資源，冶煉成本低，得到的生鐵質(zhì)量好，氧化鋁純度高，浸出尾渣可用于生產(chǎn)水泥或其它建材產(chǎn)品，資源利用效率高，為鐵鋁復(fù)合礦綜合高效利用開辟了一條新途徑。達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(I)生鐵中P含量彡O. 15%，S含量彡O. 03%;(2)鐵回收率彡95%。(3) Al2O3 純度彡 99. 0%(4)氧化鋁回收率彡85% ；與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(I)本發(fā)明實現(xiàn)了從鐵鋁復(fù)合礦中聯(lián)合提取鐵和氧化鋁，將轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原與氣化爐熔分連接在一起，工藝流程合理。鐵鋁復(fù)合礦中的氧化鐵經(jīng)轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原進(jìn)入氣化爐，減輕了氣化爐冶煉負(fù)擔(dān)，氣化爐內(nèi)生成的高溫煤氣直接用于轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原，提高了熱能利用效率。(2)本發(fā)明從鐵鋁復(fù)合礦中聯(lián)合提取鐵和氧化鋁冶煉過程中消耗的主要燃料是煤粉，不需要焦炭，大幅度降低生產(chǎn)成本。氧化鐵的還原和鋁酸鈣渣的形成都是在高溫反應(yīng)器中進(jìn)行，本工藝通過熱風(fēng)鼓風(fēng)和噴吹煤粉為反應(yīng)器提供熱量，而不需要消耗寶貴的焦煤資源和電能，由于煤粉的價格要遠(yuǎn)低于焦炭和電能，所以可以大幅度降低冶煉生產(chǎn)成本。(3)本發(fā)明得到的產(chǎn)品質(zhì)量好，沒有廢棄物排放，實現(xiàn)了資源的高效利用。由于制備的鋁酸鈣爐渣堿度高，具有很好的脫硫效果，冶煉得到的生鐵達(dá)到國家一級標(biāo)準(zhǔn)，鋁酸鈣渣浸出得到的Al2O3純度可以達(dá)到99. 0%以上，氧化鋁的回收率達(dá)到85%以上，浸出尾渣可以全部用于生產(chǎn)水泥或其它建筑材料。


圖1是本發(fā)明的工 藝流程圖。
具體實施例方式實施例1 : (I)鐵鋁復(fù)合礦化學(xué)成分如下=Fe2O3 24. 39%、Al2O3 16. 99%、SiO210. 47%、CaO 30. 8%、TiO2 2. 79%、Na2O O. 74%、Lol (燒損)13. 82%。(2)工藝條件取一定量的鐵鋁復(fù)合礦磨細(xì)到30目以下，加入原礦重量13. 2%的還原劑煤粉、原礦重量12. 9%的石灰石粉和5%粘結(jié)劑糖漿混勻，用壓球機(jī)制成直徑20mm的球團(tuán)，在200°C下烘干3h，烘干后的球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行快速預(yù)還原，還原溫度1250°C，還原時間30min。預(yù)還原后球團(tuán)直接熱裝進(jìn)入氣化爐進(jìn)行熔分，熔分溫度為1500°C，熔分時間20min。熔分得到的鐵水鑄成生鐵，熔融爐渣以5°C /min的速度冷卻后自粉化。粉化渣在濃度為80g/L的碳酸鈉溶液中浸出，碳酸鈉溶液與粉化渣的質(zhì)量比為2，浸出時間2h，浸出溫度80°C。鋁浸出液采用轉(zhuǎn)底爐煙氣進(jìn)行碳化分解，得到氫氧化鋁。氫氧化鋁在800°C的高溫條件下煅燒，制得高純氧化鋁。結(jié)果表明生鐵中P含量為O. 047%，S含量為O. 017%，鐵回收率為96. 5%，Al2O3純度為99. 2%，氧化鋁回收率為86%。實施例2 :(1)鐵鋁復(fù)合礦化學(xué)成分如下Fe2O3 49. 21%、Al2O3 23. 85%、SiO27. 16%、CaO O. 01%、MgO O. 21%、Lol (燒損)19. 56%。(2)工藝條件取一定量的鐵鋁復(fù)合礦磨細(xì)到30目以下，加入原礦重量26. 7%的還原劑焦粉、原礦重量67. 0%的石灰石粉和8%粘結(jié)劑糖漿混勻，用壓球機(jī)制成直徑20mm的球團(tuán)，在200°C下烘干3h，烘干后的球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行快速預(yù)還原，還原溫度1350°C，還原時間20min。預(yù)還原后球團(tuán)直接熱裝進(jìn)入氣化爐進(jìn)行熔分，熔分溫度為1600°C，熔分時間30min。熔分得到的鐵水鑄成生鐵，熔融爐渣以10°C/min的速度冷卻后自粉化。粉化渣在濃度為120g/L的碳酸鈉溶液中浸出，碳酸鈉溶液與粉化渣的質(zhì)量比為5，浸出時間3h，浸出溫度90°C。鋁浸出液采用轉(zhuǎn)底爐煙氣進(jìn)行碳化分解，得到氫氧化鋁。氫氧化鋁在1250°C的高溫條件下煅燒，制得高純氧化鋁。結(jié)果表明生鐵中P含量為O. 058%, S含量為O. 012%,鐵回收率為98. 3%，Al2O3純度為99. 6%，氧化鋁回收率為88%。實施例3 (1)鐵鋁復(fù)合礦化學(xué)成分如下=Fe2O3 31. 2%, Al2O3 39. 11%、SiO210. 25%、CaO O. 25%、TiO21. 57%、Lol (燒損)17. 62%。(2)工藝條件取一定量的鐵鋁復(fù)合礦磨細(xì)到30目以下，加入原礦重量16. 9%的還原劑煤粉、原礦重量100%的石灰石粉和2%粘結(jié)劑糖漿混勻，用壓球機(jī)制成直徑20mm的球團(tuán)，在300°C下烘干3h，烘干后的球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行快速預(yù)還原，還原溫度1100°C，還原時間30min。預(yù)還原后球團(tuán)直接熱裝進(jìn)入氣化爐進(jìn)行熔分，熔分溫度為1400°C，熔分時間50min。熔分得到的鐵水鑄成生鐵，熔融爐渣以3°C /min的速度冷卻后自粉化。粉化渣在濃度為100g/L的碳酸鈉溶液中浸出，碳酸鈉溶液與粉化渣的質(zhì)量比為3，浸出時間1. 5h，浸出溫度95°C。鋁浸出液采用轉(zhuǎn)底爐煙氣進(jìn)行碳化分解，得到氫氧化鋁。氫氧化鋁在950°C的高溫條件下煅燒，制得高純氧化鋁。結(jié)果表明生鐵中P含量為O. 035%, S含量為O. 013%，鐵 回收率為97. 5%，Al2O3純度為99. 6%，氧化鋁回收率為91%。
權(quán)利要求
1.一種從鐵鋁復(fù)合礦中聯(lián)合提取鐵和氧化鋁的方法，其特征在于，工藝步驟包括鐵鋁復(fù)合礦經(jīng)磨細(xì)篩分，加入碳質(zhì)還原劑、石灰石粉和粘結(jié)劑混勻，用壓球機(jī)或圓盤造球機(jī)制成球團(tuán)，球團(tuán)烘干后，利用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行預(yù)還原，氣化爐熔分得到鋁酸鈣渣，鋁酸鈣渣經(jīng)調(diào)質(zhì)冷卻自粉化后，在碳酸鈉溶液中浸出，氧化鋁浸出液經(jīng)過碳化分解得到氫氧化鋁，氫氧化鋁高溫煅燒后制的氧化鋁產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的碳質(zhì)還原劑為焦粉或煤粉，所述的粘結(jié)劑為糖漿或水玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的鐵鋁復(fù)合礦磨細(xì)到30目以下，所述的碳質(zhì)還原劑為鐵招復(fù)合礦重量的10 30%,所述的石灰石粉為鐵招復(fù)合礦重量的5 100%，所述的粘結(jié)劑為鐵鋁復(fù)合礦重量的2% 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的球團(tuán)直徑為10 40mm，烘干溫度在200 400°C，烘干時間I 2h ;球團(tuán)落下強(qiáng)度> 4次，抗壓強(qiáng)度> 200N。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原溫度控制在 1100 1350°C，還原時間 10 50min。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的氣化爐熔分溫度為1400 1600°C，熔分時間20 90min。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的鋁酸鈣渣調(diào)質(zhì)冷卻速度為3 20 0C /min。
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的碳酸鈉溶液濃度為80 120g/ L，液固比為2 5，浸出時間O. 5 3h，浸出溫度80±20°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，鋁浸出液碳化分解氣體為轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的煙氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的氫氧化鋁高溫煅燒溫度為 950 1200°C，煅燒時間O. 5 2h。
全文摘要
一種從鐵鋁復(fù)合礦中聯(lián)合提取鐵和氧化鋁的方法，屬于冶金資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。工藝步驟包括鐵鋁復(fù)合礦經(jīng)磨細(xì)篩分，加入碳質(zhì)還原劑、石灰石粉和粘結(jié)劑混勻，用壓球機(jī)或圓盤造球機(jī)制成球團(tuán)，球團(tuán)烘干后，利用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行快速預(yù)還原，氣化爐熔分得到鋁酸鈣渣，鋁酸鈣渣經(jīng)調(diào)質(zhì)冷卻自粉化后，在碳酸鈉溶液中浸出，氧化鋁浸出液經(jīng)過碳化分解得到氫氧化鋁，氫氧化鋁高溫煅燒后制的氧化鋁產(chǎn)品。優(yōu)點在于，冶煉過程無需焦炭，鐵、鋁回收率高，冶煉成本低，實現(xiàn)了鐵鋁復(fù)合礦中鐵、鋁的聯(lián)合高效提取和浸出尾渣的綜合利用。為我國儲量豐富的鐵鋁復(fù)合礦開辟了一條綜合利用新途徑。
文檔編號C22B21/00GK103014214SQ20131001142
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者高建軍, 齊淵洪, 嚴(yán)定鎏, 居殿春, 程相利, 郭玉華 申請人:鋼鐵研究總院