一种综合利用高铝铁矿的方法技术

本发明专利技术提供了一种综合利用高铝铁矿的方法，包括如下步骤：向预处理后的高铝铁矿中加入添加剂和复合粘结剂，进行混合、造球和烘干，得到高铝铁矿干球；将干球在1050～1300℃下进行氧化焙烧固结，得到氧化球团；向氧化球团中加入还原剂进行预还原处理，得到预还原球团；向预还原球团中加入所述还原剂，混合后进行电炉熔分处理，得到生铁与熔分渣；将熔分渣与添加剂混合后进行改性处理，得到改性渣；将改性渣进行球磨与碱浸，得到富硅渣和铝酸盐溶液。本发明专利技术提供的方法铁回收率高、可实现铁与铝和硅的分离，能耗低，含硅尾渣可用于制备建材，无二次固体废料产生，对环境不产生污染，易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种综合利用高铝铁矿的方法
本专利技术涉及冶金领域，特别涉及一种综合利用高铝铁矿的方法。
技术介绍
高铝铁矿石中的铁一般以赤铁矿、褐铁矿为主，矿石中Al2O3、SiO2等脉石矿物含量高，铁矿物与铝、硅矿物嵌布紧密，内部赋存关系复杂。同时由于铝与铁的地球化学及晶体化学性质相近，矿石内部存在大量Al3+取代Fe3+的类质同象结构，导致单体解离度低。这类矿石一般粒度细，磁性弱，可浮性差，在磨矿过程中易泥化，用常规的物理分选或磁化焙烧方法很难实现铝铁分离，是一种典型的复杂难选铁矿石资源。高铝铁矿石在澳大利亚、印度、印度尼西亚以及我国安徽、广东、广西等地储量丰富。高铝铁矿石是一类重要的铁矿资源，随着资源的日渐枯竭，这类矿石的综合利用逐渐成为国内外学者研究的焦点，也已取得了较多进展。目前对高铝铁矿资源开发利用的方式主要分为两种：一种是单独或与其他低杂质铁矿配料制备成高炉炉料进行冶炼；另一种是通过选矿或其他方法将铁铝分离，制备出低铝的铁精矿或直接还原铁。高铝铁矿当成高炉炉料有一定的局限性，不能普遍适用。目前主要采用铝铁分离来处理高铝铁矿，主要方法为选矿、冶炼和酸浸。常规选矿只对矿物嵌布简单的高铝铁矿有效，对复杂矿石效果不大，存在着铁品位低，铁回收率低等问题。冶炼包括高炉冶炼、拜耳法提铝-赤泥还原和还原烧结-磁选-浸出，存在着能耗大、成本高、伴生元素回收率低等问题。如采用直接酸浸，由于高铝铁矿中存在大量铁、铝、钙和镁等杂质不但消耗大量的酸，且大量杂质进入溶液也会导致金属提取困难。因此，有必要提供一种环保高效的方法处理和回收利用高铝铁矿。
技术实现思路
本专利技术提供了一种综合利用高铝铁矿的方法，其目的是为了实现高铝铁矿中有价金属的环保高效分离。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种综合利用高铝铁矿的方法，包括如下步骤：1)造球向预处理后的高铝铁矿中加入添加剂和复合粘结剂，进行混合、造球和烘干，得到高铝铁矿干球；2)氧化焙烧将步骤1)所得干球在1050～1300℃下进行氧化焙烧，得到氧化球团；其中，焙烧时间为5～30min；3)预还原处理向步骤2)所得氧化球团中加入还原剂进行预还原处理，得到预还原球团；其中，预还原温度为800～1100℃，预还原时间为15～180min；4)熔分处理向步骤3)所得预还原球团中加入所述还原剂，混合后进行熔分处理，得到生铁与熔分渣；其中，熔分温度为1450～1600℃，熔分时间为20-40min；熔分设备为电炉；5)改性处理将步骤4)所得熔分渣与碳酸钠以及石灰石混合后进行焙烧改性处理，得到改性渣；其中，改性温度为900～1300℃，改性时间为15-60min；6)球磨与碱浸将步骤5)所得改性渣进行球磨与碱浸，得到富硅渣和铝酸盐溶液。优选地，所述预处理为将高铝铁矿与水混合后再进行高压辊磨；其中，水的质量占高铝铁矿质量的6.5～7.5％；高压辊磨压力为3～3.5t。更优选地，所述高铝铁矿包括以下质量百分含量的组分：30～65％Fe2O3，5～30％Al2O3，0～5％Na2O，0～10％TiO2，5-20％SiO2，余量为CaO及其它杂质。优选地，所述添加剂为石灰石、生石灰或消石灰，所述粘结剂为复合粘结剂，所述复合粘结剂包括80％的腐植酸钠和20％的无机成份，所述无机成份包括SiO2、Al2O3、Fe2O3和Na2O。优选地，在所述氧化焙烧前还包括在流动的空气下进行干燥和预热处理，其中，预热温度为800～1050℃，预热时间为5～30min，空气流速为1.2～2.0m/s。优选地，所述预还原处理中还原剂与氧化球团的质量比为0.5～2。优选地，所述熔分处理中还原剂与预还原球团的质量比为5～20％。优选地，所述还原剂为含碳固体燃料。优选地，所述球磨具体为将改性渣配置成浓度为30～80％的矿浆，再将所得矿浆研磨成球磨渣，所述球磨渣中粒度小于0.074mm的颗粒占80～95％。优选地，所述碱浸具体为将所述球磨渣按液固质量比为1～10的比例加入碱液中，所述碱液(氢氧化钠)浓度为20～160g/L；其中，碱浸温度为60～95℃，碱浸时间为20～120min。该专利技术采用预还原-熔分法处理高铝铁矿，以煤或焦炭等含碳固体燃料作为还原剂，在800～1100℃下进行预还原，将高铝铁矿中的氧化铁还原成金属铁；然后将预还原球团与石灰石或生石灰及还原剂混合(通过添加CaO调节预还原球团渣型，促使大部分SiO2与CaO形成2CaO·SiO2)，在1450～1600℃下进行熔分获得生铁，预还原球团中未被还原的氧化铁深度还原成金属铁，并与预还原阶段的铁聚集在一起，物料中的氧化铝、二氧化硅、氧化钠进入渣相，初步实现铁与富含铝、硅、钛的渣相分离；将熔分渣与碳酸钠、石灰石混合在900～1300℃进行焙烧改性，改性渣经过碱浸得到铝酸钠溶液和富硅渣，从而实现铝与硅、钛的分离。本专利技术的上述方案有如下的有益效果：本专利技术提供的方法实现了高铝铁矿的无害化处理和有价元素的的综合回收利用，熔分得到生铁可用于电炉炼钢，其中铁的回收率达94％以上，生铁品位92％以上；碱浸得到铝酸钠溶液，铝的浸出率达80％以上，实现了铝和硅、钛的分离，碱浸得到的富硅渣含有一定量的硅、钛、钙、镁等元素，可用于建筑材料等。本专利技术提供的方法能耗低，对环境不产生污染，易于实现工业化生产。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。实施例1造球：以Fe2O3为50％，Al2O3为15％，Na2O为1.5％，SiO2为15％，TiO2为8％其余为CaO等杂质的高铝铁矿为原料。经过高压辊磨在3.5t压力下辊磨一次，将辊磨后的高铝铁矿与石灰石(5％)和复合粘结剂(0.5％)混合均匀，再在圆盘机上造球，得到的生球直径为12mm，生球水份为16％，然后将生球进行干燥得到干球。其中，复合粘结剂由申请人自主研发而成，包括80％的腐植酸钠和20％的无机成份(SiO2、Al2O3、Fe2O3和Na2O)。干燥和预热处理：将干球在流动的空气下进行干燥和预热处理，其中，预热温度为950℃，预热时间为15min空气流速为1.2m/s。氧化焙烧处理：将干燥、预热后的干球进行氧化焙烧处理，其中，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为15min的条件下固结，得到抗压强度为2500(N·个-1)的氧化球团。预还原处理：称取氧化球团，按照煤铁质量比为2称取煤粉作为还原剂，将煤粉和氧化球团按照1/3还原剂在矿下，2/3还原剂在矿上的方法放入温度为1100℃的马弗炉内还原15min，得到的预还原球团金属化率为80％。熔分处理：按质量比为5％的比例加入煤粉作为还原剂，煤粉和预还原球团混合均匀放入电炉中熔炼，在温度1600℃反应30min，得到的生铁品位为95％，铁回收率为94％，熔分渣中Al2O3含量为48％，Na2O含量为5.5％，TiO2含量为15％，SiO2含量为24％，熔分过程中铁基本进入生铁，铝、硅、钛则进入渣相，初步实现铁与铝、硅、钛的分离。改性处理：考虑到熔分渣中部分氧化铝与二氧化硅形成铝硅酸盐，所以通过调节碱比和钙比，对熔分渣进行改性处理，使其转化成铝酸钠和硅酸钙，为后续铝硅分离创造条件。称取一定量的熔分渣，按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合利用高铝铁矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)造球向预处理后的高铝铁矿中加入添加剂和复合粘结剂，进行混合、造球和烘干，得到高铝铁矿干球；2)氧化焙烧将步骤1)所得干球在1050～1300℃下进行氧化焙烧，得到氧化球团；其中，焙烧时间为5～30min；3)预还原处理向步骤2)所得氧化球团中加入还原剂进行预还原处理，得到预还原球团；其中，预还原温度为800～1100℃，预还原时间为15～180min；4)熔分处理向步骤3)所得预还原球团中加入所述还原剂，混合后进行熔分处理，得到生铁与熔分渣；其中，熔分温度为1450～1600℃；熔分时间为20‑40min；熔分设备为电炉；5)改性处理将步骤4)所得熔分渣与碳酸钠以及石灰石混合后进行焙烧改性处理，得到改性渣；其中，改性温度为900～1300℃；改性时间为15‑60min；6)球磨与碱浸将步骤5)所得改性渣进行球磨与碱浸，得到富硅渣和铝酸盐溶液。

【技术特征摘要】
1.一种综合利用高铝铁矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)造球向预处理后的高铝铁矿中加入添加剂和复合粘结剂，进行混合、造球和烘干，得到高铝铁矿干球；2)氧化焙烧将步骤1)所得干球在1050～1300℃下进行氧化焙烧，得到氧化球团；其中，焙烧时间为5～30min；3)预还原处理向步骤2)所得氧化球团中加入还原剂进行预还原处理，得到预还原球团；其中，预还原温度为800～1100℃，预还原时间为15～180min；4)熔分处理向步骤3)所得预还原球团中加入所述还原剂，混合后进行熔分处理，得到生铁与熔分渣；其中，熔分温度为1450～1600℃；熔分时间为20-40min；熔分设备为电炉；5)改性处理将步骤4)所得熔分渣与碳酸钠以及石灰石混合后进行焙烧改性处理，得到改性渣；其中，改性温度为900～1300℃；改性时间为15-60min；6)球磨与碱浸将步骤5)所得改性渣进行球磨与碱浸，得到富硅渣和铝酸盐溶液。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述预处理为将高铝铁矿与水混合后再进行高压辊磨；其中，水的质量占高铝铁矿质量的6.5～7.5％；高压辊磨压力为3～3.5t。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述高铝铁矿包括以下质量百分含量的组分：30～65％Fe2O3，5～30％Al2O3，0～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱德庆，潘建，郭正启，李思唯，李启厚，杨聪聪，李紫云，梁钟仁，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43