[发明专利]一种竖炉炼铝法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炼铝的方法，具体说是一种竖炉炼铝法。

背景技术

铝及其合金用途极为广泛。它是一种轻而光亮的金属，在地壳中，铝的储量很丰富，占地球质量的8.13‰。从天然含铝矿石提取金属铝的现代化生产，包括两段独立的工业生产过程。第一段流程采用拜尔法为基础从铝矿石提取纯氧化铝；第二段流程是将氧化铝经电解得到金属铝。100多年来，全世界产铝国家都是以拜尔法为基础由铝矿石生产氧化铝，再用霍尔一赫鲁尔特电解法由氧化铝生产金属铝。此两段流程历经一百多年沿用至今。拜尔-霍尔·赫鲁尔特法炼铝工艺最大的弊端是：只能选用优质的铝矿石，且整个生产流程冗长，工艺复杂，电耗高，物耗大，成本高。液体铝生产成本的分配是：氧化铝39.0％，碳阳极20.4％，电能18.4％，劳务15.8％，其它材料6.4％。生产一吨金属铝耗电达15000千瓦小时。据专家断言，耗电的最低限度是12300千瓦小时，不可能再低了。其次，矿产资源受到限制，一般只适用于三氧化铝含量在60％以上的三水软铝石。中国铝土矿储量丰富，但绝大多数是一水硬铝石，品位低，杂质含量高，直接采用拜尔法生产氧化铝是很困难的，这是我国铝土矿资源的“先天不足”。因此，必须寻找新的炼铝方法。

发明内容

本发明的目的在于针对百余年来现行炼铝法的上述缺陷，提供一种既可采用品位高的铝土矿，又可采用低品位的铝土矿炼出金属铝的方法。其特征是将铝土矿、高岭土、霞石或含铝粘土的矿石、燃料、熔剂、还原剂等物料，经粉碎、混合、制团、焦化后制成多孔团块，送入竖炉经2100℃～2200℃高温熔化，形成包含铝、硅、铁多元素混合熔体，再送入精炼器摄取金属铝，使铁、硅截然分离出来，便可将金属铝液铸锭得含铝量达99.5％-99.8％的金属铝成品。

本发明的有益效果是：

第一，省电。电解铝每吨耗电近15000千瓦小时，采用本法炼铝，小型竖炉每吨耗电1000千瓦小时，大型竖炉炼铝系统炉气余热发电装置建成后所发电力除保证自身用电外，还可向外输出电能。

第二，大幅度降低金属铝的生产成本。首先省掉了工艺复杂的拜尔法或烧结法生产氧化铝的工艺；其次不用电解法，也没有阳极炭素材料的巨大损耗。

第三，改变了传统炼铝工艺只能采用优质铝土矿的局面，扩充了铝土矿资源。凡是含AI₂O₃30％以上的高岭土、长石、粘土、霞石、煤灰等均可入炉炼铝。凡含铁、硫量高的铝土矿也可入竖炉炼铝。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图

具体实施方式

现结合附图阐述本发明的具体炼铝方法。

首先构建炉料配制系统，其任务是将铝土矿、高岭土、霞石、含铝粘土、煤渣等凡含三氧化二铝30％以上的矿石、燃料、熔剂、还原剂(CO、H₂、C)经粉碎混合搅拌、制团、焦化后制成多孔球团。

其次是构建小型、中型、大型不同炼铝规模的竖炉。竖炉外壳用钢板卷制焊接而成，炉衬由耐火度2500℃的耐火材料制成，竖炉底部安装有相应规模的精炼器。将炉料配制系统的炉料送入竖炉经2100℃～2200℃高温熔化，还原得到含铝、铁、硅多元素的混合熔体，其中粗铝含量为50～60％。再将多元素混合熔体送入精炼器进行分离，将分离出来的金属铝液铸锭，即得含铝量达99.5％～99.8％的成品。

经过精炼器分离出来的硅渣、铁渣可回收利用；其炉气温度尚有500℃可设余热发电装置综合利用。