[发明专利]一种以高铁铝土矿为原料制备得到多种产物的组合生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离获得合金材料的生产方法，更特别地说，是指一种从高铁铝土矿中分别制得共晶铝硅合金、铁红和太阳能级多晶硅的组合生产方法。

背景技术

我国高铁铝土矿储量非常丰富，据地质勘查部门的资料分析，其远景储量达20亿吨以上，这些高铁铝土矿是我国铝工业和钢铁工业潜在的矿产资源。高铁铝土矿中的氧化铝(50wt％左右)和氧化铁(13wt％左右)含量均较低，达不到各自工业利用品位的要求，但高铁铝土矿中的主要有用矿物硬水铝石、针铁矿和赤铁矿或其他铁矿之和占矿物总量的70wt％左右。因此，这些高铁铝土矿具有较好的综合开发利用价值。目前，我国已每年从国外进口铝土矿1200万吨。在这种情况下，开发利用高铁铝土矿资源，对我国铝业可持续发展以及合理利用国家资源具有十分重要的社会经济意义。

目前我国铝硅合金都是采用兑掺法生产的，即用熔盐电解法生产的原铝和用碳热法生产的工业硅经过重熔、按比例熔融混合制得。这样从矿石到成品要经过氧化铝厂、电解铝厂、工业硅厂等多道工序才能完成，生产流程长、能耗高，使铝硅合金成本居高不下，生产过程对环境影响很大。为了降低铝硅合金生产成本，有报道用铝硅矿如铝矾土等高铝矿物为原料在矿热炉中生产铝硅合金的方法，这种短流程碳热还原方法比兑掺法带来更大的社会效益和经济效益。但用这种碳热法生产的粗铝硅合金目前通常在除杂后采用稀释法即加入原铝的方法来配制铸造铝硅合金。由含氧化铝为50～60wt％配制成含铝85wt％以上的铝硅合金需要配入大量的原铝。

发明内容

本发明的目的是提出一种以高铁铝土矿为原料工业化生产多种产品的组合生产方法，该组合生产方法首先对高铁铝土矿用盐酸作为浸出介质进行加压浸出，铁以离子形式进入盐酸中形成铁的氯化物，而铝则留在固体铝土矿(上层产物)中，从而使铁与铝得到分离；然后对盐酸浸出液(下层产物)进行焙烧，得到铁红和氯化氢气体，氯化氢气体用洗涤水吸收成为盐酸，盐酸可以循环使用；然后对上层产物进行熔炼、定向结晶制备出硅含量为14wt％以下的共晶铝硅合金，从而使目前尚无法利用的高铁铝土矿得到综合利用。

本发明是一种以高铁铝土矿为原料制备得到多种产物的组合生产方法，该方法有下列制备步骤：

第一步：物料准备

采用破碎机将高铁铝土矿破碎至0.1～25mm粒度，制得粉碎物料；

将粉碎物料采用磨矿设备进行研磨，制得研磨粉材；

将研磨粉材采用分级机选出50～150μm粒度，制得高铁铝土矿细粉；

在本发明中，分级机未选取的研磨粉材可以继续采用磨矿设备进行研磨。

本发明人对不同地区采得的高铁铝土矿的成分进行分析得到：氧化铁Fe₂O₃为15～20wt％、硅酸铁FeSiO₃为3～10wt％、氧化铝Al₂O₃为55～60wt％、氧化硅SiO₂为3～10wt％，余量为其它杂质。杂质中一般为碳酸盐矿物(如碳酸镁、碳酸钙和白云石)、硅酸盐矿物。

第二步：制浸出物

(A)将高铁铝土矿细粉和质量百分比浓度为10～25％的盐酸溶液放入搅拌设备中进行混合均匀制得矿浆；

搅拌速度200～400转/分钟；

用量：1g的高铁铝土矿细粉中加入300～400ml的盐酸；

(B)将矿浆加入高压釜中，在釜内压力0.25～0.4MPa、温度110～130℃条件下搅拌反应10～60min后制得浸出物；

(C)将浸出物采用自来水冲洗方式进行洗涤过滤分离，获得上层产物和下层产物；在本发明中，第一分离设备的过滤网上的产物为上层产物，过滤网下方的产物为下层产物。

对(C)步骤制得的上层产物进行成分分析，100g的上层产物中含有70～75g的氧化铝Al₂O₃、0.5～1g的氧化铁Fe₂O₃和余量的氧化硅SiO₂；

对(C)步骤制得的下层产物进行成分分析，100ml的下层产物中含有20～45g的氯化铁FeCl₂，5～8g的氯化钙CaCl₂，1～5g的氯化镁MgCl₂；

第三步：焙烧制铁红

将下层产物放入焙烧设备中，在温度400～500℃下焙烧30～150min后，制得铁红；