[发明专利]用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及拜尔法赤泥的治理和综合利用技术领域，具体地，涉及用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法。

背景技术

赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。铝土矿中铝含量高的，采用拜尔法炼铝，所产生的赤泥称拜尔法赤泥。

拜尔法赤泥的主要成分为三氧化二铁30-60%，三氧化二铝10-20%，二氧化硅3-20%，氧化钠2-10%，氧化钙2-8%。每生产 1吨氧化铝要排出0.6～2.0吨赤泥。有的国家把赤泥排入海中，因含有碱等有害物质而污染海洋，危害渔业生产。有的在陆地堆放，占用农田，污染水系，干燥后随风飘扬，又污染大气。为了减少污染，赤泥堆场底部应铺设不透水层，在赤泥堆上面铺土种植植物。但积极合理的办法是开展综合利用，如用赤泥生产建筑材料、土壤改良剂，以及回收其中的金属等。

40年代以来，许多国家就拜尔法赤泥的综合利用提出了几十种方法，但绝大多数没有达到工业生产的要求，主要是由于这种赤泥浆不易干燥，脱水能耗大。另外，这种赤泥中铁和碱的含量高，也不利于制造水泥。如用以炼铁，其中的碱会腐蚀炉衬的耐火材料，赤泥中的氧化钛还会使炉渣粘度增加，造成高炉操作困难等。

发明内容

本发明提供了用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法，该方法操作简单，设备投资少，并将拜尔法赤泥中的有效成分转化为工业上可以利用的物质，是一个经济适用的方法。

本发明的技术方案如下：用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法，包括如下具体步骤:

步骤A:将拜尔法赤泥粉碎为至80-100目细粉，与水充分混合后，过滤，得到含三氧化二铁，三氧化二铝和二氧化硅的滤渣和滤液；

步骤B: 将步骤B所得的滤渣与炭在200-400℃高温下反应，生成铁、铝和硅的混合物及二氧化碳气体,二氧化碳气体通入步骤A所得滤液中吸收；

步骤C: 将步骤B所得铁、铝和硅的混合物经磁选装置磁选分离，得到单质铁产品，以及铝和硅的混合物；

步骤D: 将将步骤C所得铝和硅的混合物加热至660.4℃，此时铝熔化为液体，而硅不熔化，待铝完全熔化后，固液分离，得到单质硅和单质铝。

本发明所述用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法，所涉及的化学反应原理为：

Na2O+ H2O===== 2NaOH

CaO+ H2O ===== Ca(OH)2

2Fe2O3+C===== 4Fe+3CO2

2Al2O3+C===== 4 Al +3CO2

SiO2+C=====Si+CO2

本发明的有益效果为：本发明所述用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法，该方法操作简单，设备投资少，并将拜尔法赤泥中的有效成分转化为工业上可以利用的物质，是一个经济适用的方法。

具体实施方式

实施例1：

用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法，其特征在于，包括如下具体步骤:

步骤A:将拜尔法赤泥粉碎为至80目细粉，与水充分混合后，过滤，得到含三氧化二铁，三氧化二铝和二氧化硅的滤渣和滤液；

步骤B: 将步骤B所得的滤渣与炭在200℃高温下反应，生成铁、铝和硅的混合物及二氧化碳气体,二氧化碳气体通入步骤A所得滤液中吸收；

步骤C: 将步骤B所得铁、铝和硅的混合物经磁选装置磁选分离，得到单质铁产品，以及铝和硅的混合物；

步骤D: 将将步骤C所得铝和硅的混合物加热至660.4℃，此时铝熔化为液体，而硅不熔化，待铝完全熔化后，固液分离，得到单质硅和单质铝。

实施例2：

用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法，其特征在于，包括如下具体步骤:

步骤A:将拜尔法赤泥粉碎为至900目细粉，与水充分混合后，过滤，得到含三氧化二铁，三氧化二铝和二氧化硅的滤渣和滤液；

步骤B: 将步骤B所得的滤渣与炭在300℃高温下反应，生成铁、铝和硅的混合物及二氧化碳气体,二氧化碳气体通入步骤A所得滤液中吸收；

步骤C: 将步骤B所得铁、铝和硅的混合物经磁选装置磁选分离，得到单质铁产品，以及铝和硅的混合物；

步骤D: 将将步骤C所得铝和硅的混合物加热至660.4℃，此时铝熔化为液体，而硅不熔化，待铝完全熔化后，固液分离，得到单质硅和单质铝。

实施例3：

用拜尔法赤泥制备单质铁、单质铝和单质硅的方法，其特征在于，包括如下具体步骤: