[发明专利]一种复杂难选铝铁共生矿铁铝熔融分离方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种基于煤氧熔融还原法冶炼铝铁共生矿完成高温熔融渣铁分离的冶炼工艺方法。

背景技术

我国铁矿资源丰富，总储量居世界前列，但同时也表现出以下特点：(1)矿石品位偏低，铁矿资源中绝大多数是含铁量比较少的贫矿；(2)多金属共生矿占有一定比例，在以铁为主的矿石中往往伴生有回收价值的共生元素，如钒钛磁铁矿、稀土共生矿、铝铁共生铁矿等；(3)矿石中各有价元素难于分选，尤其是多金属共生矿，很难找到有效方式实现各个元素的有效分离并提取。其中，在我国广西、广东、安徽以及毗邻的印度、印度尼西亚等东南亚国家储有大量的嵌布复杂难处理的铝铁共生矿石，是一种重要的铁矿和铝土矿资源。这是因为随着品位高、易分选的铁矿石资源的日益减少，资源逐渐趋于贫化，铁矿和铝土矿价格连年持续高涨，迫切需要依靠技术进步最大限度地开发利用这些低品位复杂难选的铝铁共生矿资源，以此缓解国内外铁、铝矿资源短缺和铁矿石、铝土矿价格猛涨的压力，为我国自然资源的综合利用做出相应贡献，因此本发明具有重要的现实意义。

铝铁共生矿石中的铝主要以微细粒嵌布或以类质同象形式存在于铁矿物中，正是这种铝铁矿物嵌布致密的特点，导致无法通过选矿的方式有效实现铝与铁的单体解离，使得铝铁复合共生矿一直是典型的难处理矿石，未能得到很好的开发利用。如何利用国内外储积的大量铝铁共生矿资源，开发出高效的铝铁分离技术，实现铝铁共生矿资源的综合利用，即是黑色金属冶炼，也是有色金属提取面临的重要技术和工艺挑战之一。铝铁共生矿内铁的品位相对较低的，一般含Fe₂O₃在35～48％范围内，从钢铁冶金角度不具有经济提取的价值；同时铝铁共生矿又富含大量具有较高经济价值的铝、钛、钒、镓等元素，其中，一般含Al₂O₃在20～40％范围内，从有色冶金角度，在高效提取铝金属时，又需要完成熟料焙烧和铝铁的分离等工序，那么如何将铁的提取和铝的提取结合起来，构建在技术和经济上可行的工艺，将是综合利用铝铁共生矿的关键问题。

现阶段国内外研究铝铁共生矿的铝铁分离方法，主要分为三种途径：

(1)先选别，后冶炼，即通过选矿的方法将矿石分离成为高品位的铝精矿和铁精矿，然后通过采用各自相应的工艺，从各自的精矿中提取铝和铁。这种途径包括应用水力旋流分级、分散-絮凝、摇床、跳汰的重力分选的选矿法，应用磁选、磁选-浮选联合工艺，应用化学焙烧-浸出工艺等，这种方法适用于处理结构简单的含铝铁矿石，对于铝铁嵌布关系复杂，解离性能较差的矿石作用不明显，其问题在于无论采用重选、磁选、浮选在内的物理选矿流程，还是采用添加化学试剂浸出的化学选矿流程对其进行提铁降铝，都因为这类矿石内铝和铁的粒度都很细，矿石内部铝铁赋存关系复杂，一方面造成此方法铁的回收率难以保证，另一方面铁精矿内Al₂O₃的含量仍然较高，难以满足炼铁工业生产要求；

(2)先铝后铁，即拜耳法溶出铝/赤泥回收铁工艺，该工艺对于回收赤泥中的铁已有一些研究成果，这些成果对于铝铁共生矿石的铁铝分离具有借鉴指导意义，对于从高铁赤泥中提铁的方法，据国内外的相关报道来看，主要可以包括还原烧结法、直接还原法、磁化焙烧法和熔炼法，但该工艺要求矿石中有效氧化铝与活性氧化硅比要高，同时赤泥回收铁的现行工艺在技术和经济效益上均难以保证；

(3)先铁后铝，即高炉或者电炉冶炼铁/炉渣浸出提铝工艺，该工艺可有效实现铁铝分离，该工艺一般采用直接将铝铁共生矿用于高炉炼铁，或与高品位低脉石含量铁矿石进行配矿经高炉冶炼；但主要问题在于若采用Al₂O₃含量较高的铝铁共生矿直接用于高炉冶炼，因其球团或烧结矿中Al₂O₃的含量较普通球团或烧结矿大幅提高，会导致炉渣粘度和熔点都升高，炉渣流动性变差从而影响高炉顺行，脱硫能力急剧下降，焦比显著升高，高炉操作困难、炉况显著恶化，虽然国内外不少研究者进行了一些有益的探索，通过改善入炉原料质量、强化冶炼操作制度及与高品位铁矿搭配使用来抑制Al₂O₃含量过高对烧结、炼铁带来的负面影响，但效果并不理想，生产成本大幅度提高，在工业应用上存在很大局限性，不能从根本上解决铝铁共生矿入高炉冶炼难行的问题。