CN1424256A - 含铁铝土矿生产氧化铝工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铁铝土矿生产氧化铝工艺，所采取的技术方案是“先铁后铝”的方法，先将铁从矿石中提取出来，然后再生产氧化铝，使矿石中的铁和铝能有效回收。本发明可以通过四种方式得到生铁及铝酸钙炉渣熔体。将铝酸钙炉渣熔体进行控制冷却凝结，得到Al₂O₃主要以12CaO·7Al₂O₃形式存在的铝酸钙炉渣，然后将该渣进行浸出、过滤、过滤洗涤、脱硅、碳酸化分解、过滤分离、蒸发、洗涤、煅烧得到氧化铝。采用本工艺处理铝土矿生产氧化铝和生铁，可使在冶炼铝生产上多一种生产工艺，从而能够对不同品位的不同类型铝矿石有效的生产氧化铝和回收其他有价金属。

Description

含铁铝土矿生产氧化铝工艺

技术领域：

本发明涉及一种生产氧化铝的工艺方法，尤其是一种含铁铝土矿生产氧化铝工艺。

背景技术：

氧化铝生产工厂，基本采用拜尔法或烧结法以及拜尔——烧结联合法生产氧化铝，先将矿石中的氧化铝浸出生产出氧化铝，铁在氧化铝浸出后液固分离工序进入渣(赤泥)中；然后再将渣中的铁进行处理，也就是“先铝后铁”的生产工艺。此工艺缺点在于处理的铝土矿石中含铁量高时，会使生产氧化铝过程能耗增大，处理的物料量大，生产成本过高，并含铁量高的赤泥难以处理将其中的铁有效回收。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用烧结机、回转窑、隧道窑、高炉、电炉首先将含铁铝土矿中的铁从矿石中冶炼提取出来，再将得到的铝酸钙渣进行控制冷却，以及浸出、过滤、脱硅、碳酸化分解、过滤分离、蒸发、洗涤以及煅烧得到氧化铝的工艺方法。

本发明所采取的技术方案是“先铁后铝”的方法，先将铁从矿石中提取出来，然后再生产氧化铝，使矿石中的铁和铝能有效回收。

本发明可以通过四种方式之一得到生铁及铝酸钙炉渣熔体。一种是矿石直接进入高炉冶炼得到生铁及铝酸钙炉渣熔体；一种是烧结——高炉冶炼得到生铁及铝酸钙炉渣熔体；一种是隧道窑预还原——高炉或电炉熔分得到生铁及铝酸钙炉渣熔体；一种是回转窑预还原——高炉或电炉熔分得到生铁及铝酸钙炉渣熔体。对所得的铝酸钙炉渣熔体进行控制冷却凝结，得到Al₂O₃主要以12CaO·7Al₂O₃形式存在的铝酸钙炉渣，然后将该渣进行浸出、过滤、过滤洗涤、脱硅、碳酸化分解、过滤分离、蒸发、洗涤、煅烧得到氧化铝。

在冶炼高炉或熔分电炉中，在铁被还原的同时，矿石中的氧化硅与氧化钙反应生成正硅酸钙2CaO·SiO₂，正硅酸钙在冷却过程中发生从β-2CaO·SiO₂向T-2CaO·SiO₂的晶型转变，并正硅酸钙体积膨胀，使铝酸钙炉渣自粉化。矿石中的氧化铝与氧化钙生成钙铝化合物，主要生成12CaO·7Al₂O₃，还可能生成3CaO·Al₂O₃、CaO·Al₂O₃和CaO-Al₂O₃-SiO₂三元化合物。在控制冷却工序中，三元化合物会分解最后变成12CaO·7Al₂O₃。铁与铝酸钙炉渣熔体分离后，铝酸钙炉渣熔体进行控制缓慢冷却，冷却速度为4～7℃/分钟，控制冷却的温度区间为铝酸钙炉渣凝结开始至炉渣凝结结束。

采用本工艺处理铝土矿生产氧化铝和生铁，可使在冶炼铝生产上多一种生产工艺，从而能够对不同品位的不同类型铝矿石有效的生产氧化铝和回收其他有价金属。

附图说明：

以下结合附图作详细说明：

图1是高炉冶炼——浸出提取氧化铝工艺流程。

图2是烧结——高炉冶炼——浸出提取氧化铝工艺流程。

图3是隧道窑预还原——高炉(电炉)熔分——浸出提取氧化铝工艺流程。

图4是回转窑预还原——高炉(电炉)熔分——浸出提取氧化铝工艺流程。

具体实施方式：

本发明先将铁从矿石中提取出来，可以采用烧结、预还原然后进行熔分或冶炼的方式，以及直接将矿石直接冶炼的方式得到生铁和铝酸钙渣。在此阶段，将矿石、石灰石、煤进入高炉冶炼，得到生铁及铝酸钙渣熔体和烟气(图1)；将矿石、石灰石、石灰及煤用烧结机进行烧结得到烧结矿后配入焦炭及热风进入高炉冶炼，从而得到生铁、高炉煤气及铝酸钙炉渣熔体(图2)；将矿石、石灰石、煤用隧道窑进行预还原将铁金属化，然后进入高炉或电炉将铁和铝进行熔分，得到生铁及铝酸钙炉渣熔体(图3)；将矿石、石灰石、煤用回转窑进行预还原，将铁金属化，然后进入高炉或电炉将铁和铝进行熔分，得到生铁及铝酸钙炉渣熔体(图4)。

这几种方式得到的熔融的铝酸钙炉渣熔体通过控制冷却工序、浸出工序、脱硅工序、过滤分离工序、过滤洗涤工艺、洗涤工序、煅烧工序、蒸发工序，组成一个完整的氧化铝生产工艺。

本工艺采用“先铁后铝”的方法生产氧化铝，将矿石、石灰和煤按一定配比进行烧结或预还原或直接进行冶炼等方式，将铁和铝在冶炼工序中进行分离，矿石中的铁被还原的同时，矿石中的氧化铝与氧化钙反应生成铝酸钙炉渣熔体，该熔体渣在出炉时进行控制冷却凝结，使矿石中的Al₂O₃以12CaO·7Al₂O₃的形式存在，矿石中的SiO以2CaO·SiO₂的形式存在，炉渣物相组成主要是12CaO·7Al₂O₃和2CaO·SiO₂然后将该渣进行浸出，这是本工艺的主要特点。

铝酸钙炉渣熔体出炉后，在缓冷器中进行控制缓慢冷却，使炉渣的冷却速度在所需范围内凝结，从而最终生成主要以12CaO·7Al₂O₃和2CaO·SiO₂组成的铝酸钙炉渣。铝酸钙炉渣与碱(烧碱或纯碱)在浸出工序中进行浸出，将铝从铝酸钙炉渣中浸出生成铝酸钠溶液，过滤后的铝酸钠浸出液在脱硅工序中将溶液中硅含量降至硅量指数400以上，脱硅后的***在碳酸化分解工序中利用二氧化碳气体将铝酸钠溶液分解生成氢氧化铝，通过过滤分离，得到氢氧化铝晶体和母液，母液(可提取回收镓，得到金属镓后)进行蒸发，得到循环母液并返回浸出工序参与浸出，氢氧化铝晶体用热水洗涤，氢氧化铝洗液返回浸出工序，将铝酸钙炉渣浸出，氢氧化铝进行煅烧，得到产品氧化铝。

实施例：

铝酸钙渣由出渣口排出，排除后的渣进入保温罐进行缓慢冷却，缓缓慢冷却温度由约1500℃至1250℃。之后将铝酸钙炉渣送至溶出槽进行二段溶出(搅拌溶出槽，溶出温度75℃，溶出时间150分钟)，溶出浆液用沉降槽分离。沉降槽溢流进入脱硅槽(湿度150℃，晶种量70g/1，时间2小时，硅量指数A/S＞400)进行常压脱硅。沉降分离(赤泥沉降分离槽)底流送至沉降槽(赤泥沉降洗涤槽)进行多次反向洗涤。末次洗涤沉降槽的赤泥进入最后转鼓真空过滤机洗涤压滤，滤液返回稀释槽，过滤赤泥送赤泥堆场。末次赤泥洗涤用新水。

脱硅后的浆液送分级机处理，分级底流作为脱硅种子返回脱硅槽。多余部分送赤泥洗涤***或经过滤洗涤后作为副产品。分级溢流进叶滤机，滤液即精制的铝酸钠溶液(简称***)，送去分解。底流送赤泥洗涤***。

***在加入二氧化碳条件下进行搅拌(碳分分解槽，分解温度80℃，时间6小时，终点ak3.1)并析出氢氧化铝。分解析出的氢氧化铝经过滤及洗涤即得氢氧化铝产品，经煅烧(煅烧回转窑，温度1200℃，时间70分钟)得氧化铝产品。

洗涤液进入蒸发***(蒸发器)进行蒸发，蒸发脱水后的蒸发液以及氢氧化铝过滤液和氢氧化铝洗液返回溶出工序配料使用。

Claims (3)

1、一种含铁铝土矿生产氧化铝工艺，其特征是：采用先铁后铝的方法，可以通过四种方式之一得到生铁及铝酸钙炉渣熔体，一种是矿石直接进入高炉冶炼得到生铁及铝酸钙炉渣熔体；一种是烧结——高炉冶炼得到生铁及铝酸钙炉渣熔体，一种是隧道窑预还原——高炉或电炉熔分得到生铁及铝酸钙炉渣熔体，一种是回转窑预还原——高炉或电炉熔分得到生铁及铝酸钙炉渣熔体；对所得的铝酸钙炉渣熔体进行控制冷却凝结，得到Al₂O₃主要以12CaO·7Al₂O₃形式存在的铝酸钙炉渣，然后将该渣进行浸出、过滤、过滤洗涤、脱硅、碳酸化分解、过滤分离、蒸发、洗涤、煅烧得到氧化铝。

2、根据权利要求1所述的含铁铝土矿生产氧化铝工艺，其特征是：在冶炼高炉或熔分电炉中，在铁被还原的同时，矿石中的氧化硅与氧化钙反应生成正硅酸钙2CaO·SiO₂，正硅酸钙在冷却过程中发生从β-2CaO·SiO₂，向T-2CaO·SiO₂的晶型转变，并正硅酸钙体积膨胀，使铝酸钙炉渣自粉化；矿石中的氧化铝与氧化钙生成钙铝化合物，主要生成12CaO·7Al₂O₃，还可能生成3CaO·Al₂O₃、CaO·Al₂O₃和CaO-Al₂O₃-SiO₂三元化合物；在控制冷却工序中，三元化合物会分解最后变成12CaO·7Al₂O₃。

3、根据权利要求1所述的含铁铝土矿生产氧化铝工艺，其特征是：铁与铝酸钙炉渣熔体分离后，铝酸钙炉渣熔体进行控制缓慢冷却，冷却速度为4～7℃/分钟，控制冷却的温度区间为铝酸钙炉渣凝结开始至炉渣凝结结束。

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