[发明专利]一种高铁低品位铝土矿的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属冶金技术领域，特别涉及一种高铁低品位铝土矿的综合利用方法。

背景技术

我国拥有储量十分丰富的高铁铝土矿，按铝土矿矿床类型可分为古风化壳型铝土矿、堆积型铝土矿和红土型铝土矿三种。保有资源储量主要为堆积型和古风化壳型两类，其中一水堆积型占保有资源储量的80%以上，矿石具有中铝、高铁、低硫等特点。堆积型铝土矿矿石的绝大部分由一水硬铝石或三水铝石、针铁矿、赤铁矿和高岭石组成，含量占到85%以上。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，围绕高铁铝土矿综合利用研究，主要有先选矿后冶炼、先铝后铁和先铁后铝等方案。由于铁铝共生矿中铁与铝的矿物往往镶嵌在一起，先选矿后冶炼方案采用选矿的方法难以使铁与铝的矿物有效分离；先铝后铁方案中赤泥进高炉前要进行脱碱，工业上实现困难；先铁后铝方案中高炉炼铁要采用价格昂贵的焦炭，使得该方法生产成本高，经济效益差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种二次提铝一次提铁的综合利用高铁铝土矿的方法，即采用“富石灰拜耳法提铝-赤泥直接还原—铝渣/铁高温熔化分离—铝酸钙渣提取氧化铝”的技术路线以实现铁铝高效分离。

本发明一种高铁低品位铝土矿的综合利用方法，按以下步骤进行：

（1）首先将高铁铝土矿破碎至2～5mm，然后将矿粉磨细至粒度为-0.074mm占85%以上；加入石灰和碱液制备出原矿浆，其中石灰添加量为铝土矿质量的15～35%，碱液为循环铝酸钠溶液，浓度为Na₂O 180～260 g/L，α_k=2.7～3.5，原矿浆固体含量为200～400g/L；

（2）将原矿浆进行拜耳法溶出，溶出温度为240～300℃、溶出时间为30～120min；溶出后的料浆进行固液分离，所得固体为赤泥，所得溶出液加入氢氧化铝晶种进行分解得到Al(OH)₃，最后焙烧得到氧化铝；

（3）将溶出后得到的赤泥进行洗涤后加入转动的圆盘造球机内加水造母球，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赤泥，其还原温度为750~1050℃，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；

（4）将预还原赤泥、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，其中煤粉的用量为200~600kg/t预还原赤泥，石灰的用量为50~300kg/t预还原赤泥，氧气的通入量为400~800Nm³/t预还原赤泥；熔分还原的温度为1350~1650℃，时间为0.5~2h，，获得铁水和高温含铝熔渣；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；

    （5）将高温含铝熔渣冷却至常温并自然粉化获得炉渣，将炉渣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/1kg，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，一部分浸出液与步骤（2）中拜耳法溶出液合流进入拜耳法系统提取氧化铝；

（6）将步骤（5）中剩余浸出液分别进行常压脱硅和中压脱硅得到精制液，其中常压脱硅温度为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30g/L浸出液；中压脱硅温度为155±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15g/L浸出液；所述精制液为铝酸钠溶液，常压脱硅后获得的铝酸钠溶液的硅量指数为400~600，中压脱硅后的铝酸钠溶液的硅量指数为800~1500。

（7）向脱硅后的精制液中通入CO₂进行碳酸化分解，得到分解母液和氢氧化铝，氢氧化铝作为步骤（2）拜耳法过程的分解晶种；向碳酸化分解产生分解母液中加入碳酸钠进行补碱，制成碳酸钠溶液用于步骤（5）浸出。