[发明专利]一种铁铝共生矿的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属冶金技术领域，特别涉及一种铁铝共生矿的综合利用方法。

背景技术

我国拥有储量十分丰富的铁铝共生矿，其属于共生多金属复合矿，有用矿物主要为三水铝石或一水铝石、针铁矿、赤铁矿，三者占矿石的70～80％，次要矿物为伊利石、锐钛矿、蛋白石硬锰矿等。严格来说，此类矿石含铁品位从钢铁冶金角度不具有经济提取的价值；同时由于其A/S比较低，从有色冶金角度也不具有提取Al₂O₃的价值。然而，对于含铁、铝矿石资源均比较匮乏的我国而言，综合利用这一资源意义重大。

目前，围绕铁铝共生矿综合利用研究，前人做了很多的研究工作，提出了不同的综合利用方案，如先选矿后冶炼、先铝后铁和先铁后铝等。先选矿后冶炼方案采用选矿的方法使铁与铝的矿物分离，但许多铁铝共生矿中铁与铝的矿物镶嵌在一起，难以有效分离；先铝后铁方案采用先用拜耳法浸出生产氧化铝，所得富铁赤泥进入高炉炼铁，但赤泥进高炉前要进行脱碱，工业上实现困难；先铁后铝方案中采用高炉炼铁，高炉渣用于提取氧化铝，但高炉炼铁要采用价格昂贵的焦炭，使得该方法技术上可行，但生产成本高，无经济效益。

发明内容

针对现有铁铝共生矿在铁、铝资源利用上存在的上述问题，本发明提供一种铁铝共生矿的综合利用方法以实现铁铝高效分离的方法。

一种铁铝共生矿的综合利用方法，按照以下步骤进行：

（1）首先将铁铝共生矿破碎至2～5mm，然后将矿粉磨细至粒度为-0.074mm占85%以上；将矿粉加入转动的圆盘造球机内加水造母球，然后连续加水加料，使母球长大后烘干制成球团；将球团置于预还原反应器中，通入还原煤气进行预还原获得预还原矿，其中还原温度为850~1050℃，还原时间为30~180min；预还原过程中产生的尾气进行分离，形成CO₂和煤气。其中CO₂用于碳酸化分解，多余的CO₂收集封存；煤气用于焙烧工序。

（2）将预还原矿和石灰放入还原熔分炉中，以氧气为载气喷吹煤粉进行熔分还原，熔分还原的温度为1450~1650℃，时间为0.5~2h，获得铁水和高温含铝熔渣；其中煤粉的用量为300~700kg/t预还原矿，石灰的用量为400~800kg/t预还原矿，氧气的通入量为500~900Nm³/t预还原矿；熔分还原过程中产生的高温煤气和粉尘进行煤气富氢改质，通入水蒸气与高温煤气和粉尘混合，再进入旋风分离器中分离，旋风分离器底部分离出的粉尘作为煤粉用于熔分还原，分离出的气体作为预还原的还原煤气，多余的煤气用于焙烧。

（3）将高温含铝熔渣冷却至常温并自然粉化获得炉渣，然后置于碳酸钠溶液中浸出，碳酸钠溶液的浓度为90~120g/L，碳酸钠溶液与炉渣的液固比为3~5L碳酸钠溶液/kg炉渣，浸出温度为80±10℃，浸出时间为0.5~2h，获得浸出液和浸出渣；浸出渣用于生产水泥。

（4）将浸出液进行常压脱硅和中压脱硅，获得精制液；常压脱硅的温度为100±5℃，脱硅时间为4~8h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的用量为15~30g/L浸出液；中压脱硅的温度为160±15℃，脱硅时间为0.5~2h，采用的晶种为钠硅渣，钠硅渣的用量为10~15g/L浸出液。

（5）向精制液中通入CO₂进行碳酸化分解，得到分解母液和氢氧化铝，氢氧化铝焙烧制成氧化铝；向碳酸化分解产生的母液中加入碳酸钠进行补碱，制成碳酸钠溶液用于浸出。

所述铁铝共生矿化学成分按重量百分比含Al₂O₃ 20~40%，Fe₂O₃ 30~50%，SiO₂ 5~15%，其余为杂质。

所述的还原煤气成分按体积比含CO 70~90%，H₂ 30~10%。

所述方法获得的预还原矿的中Fe₂O₃ 的重量含量为5~10%，FeO的重量含量为40~60%，金属铁的重量含量为2~8%。

所述方法获得的铁水的成分按重量百分比含Fe 90~95%，C 3~5%，Si 1~2%，其余为杂质。

所述方法中常压脱硅后获得的铝酸钠溶液的硅量指数≥400，中压脱硅后的铝酸钠溶液的硅量指数≥800。