專利名稱：含鐵鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)氧化鋁的工藝方法，尤其是一種含鐵鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是“先鐵后鋁”的方法，先將鐵從礦石中提取出來(lái)，然后再生產(chǎn)氧化鋁，使礦石中的鐵和鋁能有效回收。
本發(fā)明可以通過四種方式之一得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體。一種是礦石直接進(jìn)入高爐冶煉得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體；一種是燒結(jié)——高爐冶煉得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體；一種是隧道窯預(yù)還原——高爐或電爐熔分得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體；一種是回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原——高爐或電爐熔分得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體。對(duì)所得的鋁酸鈣爐渣熔體進(jìn)行控制冷卻凝結(jié)，得到Al2O3主要以12CaO·7Al2O3形式存在的鋁酸鈣爐渣，然后將該渣進(jìn)行浸出、過濾、過濾洗滌、脫硅、碳酸化分解、過濾分離、蒸發(fā)、洗滌、煅燒得到氧化鋁。
在冶煉高爐或熔分電爐中，在鐵被還原的同時(shí)，礦石中的氧化硅與氧化鈣反應(yīng)生成正硅酸鈣2CaO·SiO2，正硅酸鈣在冷卻過程中發(fā)生從β-2CaO·SiO2向T-2CaO·SiO2的晶型轉(zhuǎn)變，并正硅酸鈣體積膨脹，使鋁酸鈣爐渣自粉化。礦石中的氧化鋁與氧化鈣生成鈣鋁化合物，主要生成12CaO·7Al2O3，還可能生成3CaO·Al2O3、CaO·Al2O3和CaO-Al2O3-SiO2三元化合物。在控制冷卻工序中，三元化合物會(huì)分解最后變成12CaO·7Al2O3。鐵與鋁酸鈣爐渣熔體分離后，鋁酸鈣爐渣熔體進(jìn)行控制緩慢冷卻，冷卻速度為4～7℃/分鐘，控制冷卻的溫度區(qū)間為鋁酸鈣爐渣凝結(jié)開始至爐渣凝結(jié)結(jié)束。
采用本工藝處理鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁和生鐵，可使在冶煉鋁生產(chǎn)上多一種生產(chǎn)工藝，從而能夠?qū)Σ煌肺坏牟煌愋弯X礦石有效的生產(chǎn)氧化鋁和回收其他有價(jià)金屬。
圖2是燒結(jié)——高爐冶煉——浸出提取氧化鋁工藝流程。
圖3是隧道窯預(yù)還原——高爐(電爐)熔分——浸出提取氧化鋁工藝流程。
圖4是回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原——高爐(電爐)熔分——浸出提取氧化鋁工藝流程。
這幾種方式得到的熔融的鋁酸鈣爐渣熔體通過控制冷卻工序、浸出工序、脫硅工序、過濾分離工序、過濾洗滌工藝、洗滌工序、煅燒工序、蒸發(fā)工序，組成一個(gè)完整的氧化鋁生產(chǎn)工藝。
本工藝采用“先鐵后鋁”的方法生產(chǎn)氧化鋁，將礦石、石灰和煤按一定配比進(jìn)行燒結(jié)或預(yù)還原或直接進(jìn)行冶煉等方式，將鐵和鋁在冶煉工序中進(jìn)行分離，礦石中的鐵被還原的同時(shí)，礦石中的氧化鋁與氧化鈣反應(yīng)生成鋁酸鈣爐渣熔體，該熔體渣在出爐時(shí)進(jìn)行控制冷卻凝結(jié)，使礦石中的Al2O3以12CaO·7Al2O3的形式存在，礦石中的SiO以2CaO·SiO2的形式存在，爐渣物相組成主要是12CaO·7Al2O3和2CaO·SiO2然后將該渣進(jìn)行浸出，這是本工藝的主要特點(diǎn)。
鋁酸鈣爐渣熔體出爐后，在緩冷器中進(jìn)行控制緩慢冷卻，使?fàn)t渣的冷卻速度在所需范圍內(nèi)凝結(jié)，從而最終生成主要以12CaO·7Al2O3和2CaO·SiO2組成的鋁酸鈣爐渣。鋁酸鈣爐渣與堿(燒堿或純堿)在浸出工序中進(jìn)行浸出，將鋁從鋁酸鈣爐渣中浸出生成鋁酸鈉溶液，過濾后的鋁酸鈉浸出液在脫硅工序中將溶液中硅含量降至硅量指數(shù)400以上，脫硅后的精液在碳酸化分解工序中利用二氧化碳?xì)怏w將鋁酸鈉溶液分解生成氫氧化鋁，通過過濾分離，得到氫氧化鋁晶體和母液，母液(可提取回收鎵，得到金屬鎵后)進(jìn)行蒸發(fā)，得到循環(huán)母液并返回浸出工序參與浸出，氫氧化鋁晶體用熱水洗滌，氫氧化鋁洗液返回浸出工序，將鋁酸鈣爐渣浸出，氫氧化鋁進(jìn)行煅燒，得到產(chǎn)品氧化鋁。
實(shí)施例鋁酸鈣渣由出渣口排出，排除后的渣進(jìn)入保溫罐進(jìn)行緩慢冷卻，緩緩慢冷卻溫度由約1500℃至1250℃。之后將鋁酸鈣爐渣送至溶出槽進(jìn)行二段溶出(攪拌溶出槽，溶出溫度75℃，溶出時(shí)間150分鐘)，溶出漿液用沉降槽分離。沉降槽溢流進(jìn)入脫硅槽(濕度150℃，晶種量70g/1，時(shí)間2小時(shí)，硅量指數(shù)A/S＞400)進(jìn)行常壓脫硅。沉降分離(赤泥沉降分離槽)底流送至沉降槽(赤泥沉降洗滌槽)進(jìn)行多次反向洗滌。末次洗滌沉降槽的赤泥進(jìn)入最后轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)洗滌壓濾，濾液返回稀釋槽，過濾赤泥送赤泥堆場(chǎng)。末次赤泥洗滌用新水。
脫硅后的漿液送分級(jí)機(jī)處理，分級(jí)底流作為脫硅種子返回脫硅槽。多余部分送赤泥洗滌系統(tǒng)或經(jīng)過濾洗滌后作為副產(chǎn)品。分級(jí)溢流進(jìn)葉濾機(jī)，濾液即精制的鋁酸鈉溶液(簡(jiǎn)稱精液)，送去分解。底流送赤泥洗滌系統(tǒng)。
精液在加入二氧化碳條件下進(jìn)行攪拌(碳分分解槽，分解溫度80℃，時(shí)間6小時(shí)，終點(diǎn)ak3.1)并析出氫氧化鋁。分解析出的氫氧化鋁經(jīng)過濾及洗滌即得氫氧化鋁產(chǎn)品，經(jīng)煅燒(煅燒回轉(zhuǎn)窯，溫度1200℃，時(shí)間70分鐘)得氧化鋁產(chǎn)品。
洗滌液進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)(蒸發(fā)器)進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)脫水后的蒸發(fā)液以及氫氧化鋁過濾液和氫氧化鋁洗液返回溶出工序配料使用。
權(quán)利要求
1.一種含鐵鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝，其特征是采用先鐵后鋁的方法，可以通過四種方式之一得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體，一種是礦石直接進(jìn)入高爐冶煉得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體；一種是燒結(jié)——高爐冶煉得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體，一種是隧道窯預(yù)還原——高爐或電爐熔分得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體，一種是回轉(zhuǎn)窯預(yù)還原——高爐或電爐熔分得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體；對(duì)所得的鋁酸鈣爐渣熔體進(jìn)行控制冷卻凝結(jié)，得到Al2O3主要以12CaO·7Al2O3形式存在的鋁酸鈣爐渣，然后將該渣進(jìn)行浸出、過濾、過濾洗滌、脫硅、碳酸化分解、過濾分離、蒸發(fā)、洗滌、煅燒得到氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝，其特征是在冶煉高爐或熔分電爐中，在鐵被還原的同時(shí)，礦石中的氧化硅與氧化鈣反應(yīng)生成正硅酸鈣2CaO·SiO2，正硅酸鈣在冷卻過程中發(fā)生從β-2CaO·SiO2，向T-2CaO·SiO2的晶型轉(zhuǎn)變，并正硅酸鈣體積膨脹，使鋁酸鈣爐渣自粉化；礦石中的氧化鋁與氧化鈣生成鈣鋁化合物，主要生成12CaO·7Al2O3，還可能生成3CaO·Al2O3、CaO·Al2O3和CaO-Al2O3-SiO2三元化合物；在控制冷卻工序中，三元化合物會(huì)分解最后變成12CaO·7Al2O3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝，其特征是鐵與鋁酸鈣爐渣熔體分離后，鋁酸鈣爐渣熔體進(jìn)行控制緩慢冷卻，冷卻速度為4～7℃/分鐘，控制冷卻的溫度區(qū)間為鋁酸鈣爐渣凝結(jié)開始至爐渣凝結(jié)結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含鐵鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁工藝，所采取的技術(shù)方案是“先鐵后鋁”的方法，先將鐵從礦石中提取出來(lái)，然后再生產(chǎn)氧化鋁，使礦石中的鐵和鋁能有效回收。本發(fā)明可以通過四種方式得到生鐵及鋁酸鈣爐渣熔體。將鋁酸鈣爐渣熔體進(jìn)行控制冷卻凝結(jié)，得到Al
文檔編號(hào)C01F7/18GK1424256SQ0215414
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月23日
發(fā)明者鄺中, 李濤 申請(qǐng)人:廣西壯族自治區(qū)河池地區(qū)礦業(yè)有限責(zé)任公司