一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法技术

本发明专利技术提供了一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法，属于真空冶炼领域。本发明专利技术的有益效果：与铝土矿先制备成氧化铝，再采用电解法电解氧化铝制备金属铝的工艺相比，本发明专利技术易分离铝土矿中的SiO2、铁氧化物等，解决了铝土矿先制备成氧化铝，再采用电解法电解氧化铝炼铝工艺中存在的电能消耗大，能量利用效率低，工序繁多，环境污染大，会产生全氟碳化物(PFCs)及赤泥等问题，得到的金属铝纯度较高，产生的铝的副产物少，生产成本降低。实施例的数据表明，本发明专利技术提供的制备方法得到的金属铝的纯度在95％以上，收率在94％以上。

A Method of Preparing Aluminum and SiC from Bauxite

The invention provides a method for preparing metal aluminium and SiC from bauxite, which belongs to the field of vacuum smelting. The beneficial effect of the present invention is as follows: Compared with the process of bauxite preparing alumina first, and then electrolytic alumina preparing metal aluminium, the present invention is easy to separate SiO 2 and iron oxide in bauxite, and solves the problem of bauxite preparing alumina first, and then electrolytic alumina smelting process, which has the advantages of high power consumption, low energy utilization efficiency, numerous processes and environment. The pollution is large, and it will produce perfluorocarbons (PFCs) and red mud. The purity of the obtained metal aluminum is high, the byproduct of the aluminum is small, and the production cost is reduced. The data of the embodiment shows that the purity and yield of the metal aluminium obtained by the preparation method provided by the invention are above 95% and 94%.

【技术实现步骤摘要】
一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法
本专利技术涉及真空冶炼
，尤其涉及一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法。
技术介绍
铝是世界上仅次于钢铁的第二重要金属，在国民经济发展中具有不可替代的重要作用。铝是元素周期表中第3周期ⅢA族元素，其外电子构型为[Ne]3s23p1，铝化学性很活泼，容易在空气中氧化形成一层致密的氧化膜，因此具有比较好的抗腐蚀能力。铝密度小，导电性、导热性以及抗腐蚀性比较好，因此铝在现代工业技术上应用极为广泛，常被用在电气工业、交通运输业、建筑工业、军事工业等等。对于以铝土矿为原料冶炼铝而言，现行的方法主要为铝土矿先制备成氧化铝，再采用电解法电解氧化铝炼铝，该方法存在电能消耗大，能量利用效率低，工序繁多，环境污染大，会产生全氟碳化物(PFCs)及赤泥等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法。本专利技术提供的制备方法实现了铝土矿中Si和铁的简易分离，能量利用效率高，对环境无污染。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法，包括以下步骤：将铝土矿和碳粉混合后球磨，然后湿法压片，得到压片物料，所述铝土矿中含有SiO2、FenOx和Al2O3；在氮气气氛中，将所述压片物料进行碳热还原氮化，得到碳热产物；将所述碳热产物进行磁选，得到磁选剩余物；将所述磁选剩余物脱碳，得到SiC和AlN的混合物；将所述SiC和AlN的混合物进行真空分解，得到金属铝和SiC。优选地，所述铝土矿中的氧元素和硅元素之和与碳粉的摩尔比为1:1～1.4。优选地，所述碳热还原氮化的温度为1400～1650℃，时间为60～210min。优选地，所述碳热还原氮化的真空度为100～1000Pa。优选地，升温至所述碳热还原氮化的温度的升温速率为5～20℃/min。优选地，所述脱碳的温度为600～800℃，时间为1～4h。优选地，所述真空分解在保护性气体中进行。优选地，所述真空分解的压强为10～10-3Pa，温度为1550～1700℃，时间为30～180min。优选地，升温至所述真空分解的温度的升温速率为5～20℃/min。优选地，所述SiC和AlN的混合物经湿法压片后进行真空分解。本专利技术提供了一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法，包括以下步骤：将铝土矿和碳粉混合后球磨，然后湿法压片，得到压片物料，所述铝土矿中含有SiO2、FenOx和Al2O3；在氮气气氛中，将所述压片物料进行碳热还原氮化，得到碳热产物；将所述碳热产物进行磁选，得到磁选剩余物；将所述磁选剩余物脱碳，得到SiC和AlN的混合物；将所述SiC和AlN的混合物进行真空分解，得到金属铝和SiC。本专利技术的有益效果：与铝土矿先制备成氧化铝，再采用电解法电解氧化铝制备金属铝的工艺相比，本专利技术易分离铝土矿中的SiO2、铁氧化物等，解决了铝土矿先制备成氧化铝，再采用电解法电解氧化铝炼铝工艺中存在的电能消耗大，能量利用效率低，工序繁多，环境污染大，会产生全氟碳化物(PFCs)及赤泥等问题，得到的金属铝纯度较高，产生的铝的副产物少，生产成本降低。实施例的数据表明，本专利技术提供的制备方法得到的金属铝的纯度在95％以上，收率在94％以上。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例中铝土矿制备金属铝及SiC的方法的流程图；图2为本专利技术实施例1制得的金属铝的XRD谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法，包括以下步骤：将铝土矿和碳粉混合后球磨，然后湿法压片，得到压片物料，所述铝土矿中含有SiO2、FenOx和Al2O3；在氮气气氛中，将所述压片物料进行碳热还原氮化，得到碳热产物；将所述碳热产物进行磁选，得到磁选剩余物；将所述磁选剩余物脱碳，得到SiC和AlN的混合物；将所述SiC和AlN的混合物进行真空分解，得到金属铝和SiC。本专利技术将铝土矿和碳粉混合后球磨，然后湿法压片，得到压片物料，所述铝土矿中含有SiO2、FenOx和Al2O3。本专利技术对所述铝土矿和碳粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。本专利技术对所述混合方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。在本专利技术中，所述球磨的时间优选为5～10min，更优选为7～8min。在本专利技术中，所述湿法压片优选使用酒精或水，本专利技术对所述酒精或水的用量没有特殊的限定，能够保证实现湿法压片即可。在本专利技术中，所述铝土矿中的氧元素和硅元素之和与碳粉的摩尔比优选为1:1～1.4，更优选为1:1.2～1.3。得到压片物料后，本专利技术在氮气气氛中，将所述压片物料进行碳热还原氮化，得到碳热产物。在本专利技术中，所述碳热还原氮化优选在石墨坩埚中进行。在本专利技术中，所述碳热还原氮化的温度优选为1400～1650℃，更优选为1550～1600℃，时间优选为120～180min，最优选为150min。在本专利技术中，所述碳热还原氮化的真空度优选为100～1000Pa，更优选为200～800Pa，最优选为400～600Pa。在本专利技术的实施例中，所述碳热还原氮化的真空度优选通过以下步骤达到：将所述压片物料放入石墨坩埚中，在石墨坩埚顶部盖上冷凝器，关闭真空炉，抽取真空，当体系内压强低于1Pa时，通入N2，将压强控制在所述碳热还原氮化的真空度。在本专利技术中，升温至所述碳热还原氮化的温度的升温速率优选为5～20℃/min，更优选为10℃/min。在本专利技术中，所述碳热产物优选为氮化铁、AlN、SiC及过量碳粉的混合物。得到碳热产物后，本专利技术将所述碳热产物进行磁选，得到磁选剩余物。在本专利技术中，所述磁选能够除去氮化铁，所述磁选剩余物优选为AlN、SiC及过量碳粉的混合物。本专利技术对所述磁选的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本专利技术中，所述碳热产物优选自然冷却至室温后再进行磁选。得到磁选剩余物后，本专利技术将所述磁选剩余物脱碳，得到SiC和AlN的混合物。在本专利技术中，所述脱碳的温度优选为600～800℃，时间优选为1～4h，更优选为2～3h。得到SiC和AlN的混合物后，本专利技术将所述SiC和AlN的混合物进行真空分解，得到金属铝和SiC。在本专利技术中，所述SiC和AlN的混合物优选经湿法压片后进行真空分解。在本专利技术中，所述湿法压片优选采用酒精。在本专利技术中，所述真空分解优选在保护性气体中进行，所述保护性气体优选为氩气。在本专利技术中，所述真空分解的压强优选为10～10-3Pa，更优选为5.0×10-3Pa～9.0×10-3Pa，最优选为7.0×10-3Pa～8.0×10-3Pa，温度优选为1550～1700℃，更优选为1600～1650℃，时间优选为30～180min，更优选为90～120min。在本专利技术中，所述真空分解的压强优选通过以下步骤达到：将所述SiC和AlN的混合物放入石墨坩埚中，在石墨坩埚顶部盖上冷凝器，关闭真空炉，抽取真空，通入保护性气体，保持压强控制在所述真空分解的压强。在本专利技术中，升温至所述真空分解的温度的升温速率优选为5～20℃/min，更优选为10℃/min。在本专利技术中，所述真空分解的过程中，所述AlN分解，最后在冷凝物的上层得到金属铝，下层得到SiC。在本专利技术中，所述真空分解优选还产生氮气，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法，其特征在于，包括以下步骤：将铝土矿和碳粉混合后球磨，然后湿法压片，得到压片物料，所述铝土矿中含有SiO2、FenOx和Al2O3；在氮气气氛中，将所述压片物料进行碳热还原氮化，得到碳热产物；将所述碳热产物进行磁选，得到磁选剩余物；将所述磁选剩余物脱碳，得到SiC和AlN的混合物；将所述SiC和AlN的混合物进行真空分解，得到金属铝和SiC。

【技术特征摘要】
1.一种铝土矿制备金属铝及SiC的方法，其特征在于，包括以下步骤：将铝土矿和碳粉混合后球磨，然后湿法压片，得到压片物料，所述铝土矿中含有SiO2、FenOx和Al2O3；在氮气气氛中，将所述压片物料进行碳热还原氮化，得到碳热产物；将所述碳热产物进行磁选，得到磁选剩余物；将所述磁选剩余物脱碳，得到SiC和AlN的混合物；将所述SiC和AlN的混合物进行真空分解，得到金属铝和SiC。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝土矿中的氧元素和硅元素之和与碳粉的摩尔比为1:1～1.4。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳热还原氮化的温度为1400～1650℃，时间为60～210min。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀敏，胥有利，韩晨琛，周志强，杨斌，徐宝强，蒋文龙，郁青春，刘大春，马文会，戴永年，邓勇，熊恒，吴鉴，王飞，田阳，杨佳，曲涛，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53