[发明专利]一种从含铝原料中制备金属铝的方法

说明书

一、技术领域

本发明属于有色金属冶金领域，特别是提供了一种从含铝原料中通过碳热还原-金属浸出-真空蒸馏提铝的方法。

二、技术背景

我国铝土矿资源十分丰富，主要是高铝、高硅、低铁(也有少部分含铁量高的)，并且大量是一水硬铝石型的。矿石的铝硅比多数在4～7之间，铝硅比在10以上的优质铝土矿相对少些。目前所生产的金属铝，主要是从铝矿或其他含铝原料中提炼氧化铝，再通过氧化铝生产电解铝。大部分得金属铝得生产采用拜耳——冰晶石-氧化铝熔盐电解法，当前世界上95％铝土矿通过拜耳法生产氧化铝，而90％以上的氧化铝用于冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产金属铝。而电解法炼铝对原料纯度要求高、能耗高、污染严重(放出大量氟、氟化物和沥青烟)、电能利用率低、槽生产能力小、投资大等缺点。

粉煤灰是一种含氧化铝二次资源，随着燃煤规模的不断扩大，粉煤灰排放量急剧增长。目前，我国每年排放量3亿吨粉煤灰，全国累计堆放量已达30亿吨，折合成金属铝约为3亿吨。由于缺乏有效的使用办法，致使大量粉煤灰闲置堆积，造成严重资源浪费和环境污染。

碳热法炼铝起源于上世纪中叶，是一种非电解炼铝的短流程炼铝方法，它将电解法的平面反应变成立体反应，但该法只能得到铝硅合金。我国在60年代进行过工业实验，得到含铝60％的铝硅合金。铝硅合金在炼钢脱氧、某些金属氧化物的还原和配制铝硅盟合金等方面，已代替相当数量的纯铝和工业硅，得到成功的应用。一直以来国内外对铝-硅合金提取金属铝做了大量的研究，尚无从碳热铝硅合金中提取纯铝的经济有效方法。

目前公开的一些相关的专利主要有：专利CN1443712公开了一种综合利用煤矸石生产氧化铝和电解铝的方法，把现有的煤矸石发电工艺、电解铝工艺以及改进了的粉煤灰制成Al₂O₃工艺结合起来，矸石电厂生产的电作为电解铝和其它动力用电的能源，所产生的粉煤灰作为生产Al₂O₃的原料，Al₂O₃又是电解铝的原料，这样进入本系统的主要原料是煤矸石，经过各种工艺过程，从本系统出来的主要产品是氢氧化铝、氧化铝和电解铝。

专利CN1424256公开了一种含铁铝土矿生产氧化铝工艺，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。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。

专利CN101125656公开了一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法。它是以质量浓度大于40％的NaOH溶液浸取粉煤灰，将其中的硅以硅酸钠的形式溶出，分离后得到硅酸钠溶液和铝硅比≥2的碱浸渣，溶出的硅酸钠溶液蒸浓成不同浓度的硅酸钠溶液，或者利用碳分的方法制备白炭黑，碱浸渣以碱石灰烧结法或石灰石烧结法生产Al(OH)₃并进而生产Al₂O₃。

专利CN1757779公开了一种铝硅合金制造新工艺。其主要发明为：(1)将氧化铝、碳质还原剂粉碎烘干备用；(2)去除经粉碎烘干氧化铝粉原料中的铁份；(3)按成品合金中铝、硅成分含量要求计算出生产中所需氧化铝、硅石及碳质还原剂的重量；(4)将上述经除铁之氧化铝、碳质还原剂按计算量投入搅拌机搅拌均匀备用；(5)将混合原料经双辊轧制机轧制成球团备用；(6)将球团与硅石及碳质还原剂按比例配制均匀后，均一投入炉内，可同时投入木炭或苞米棒芯，保持熔解过程中的透气性；(7)视现场情况而定，熔炼2～3小时即可出炉，先放入带有保温功能的台包车中，待出炉完毕后，倒入铸模中铸成铝硅合金锭成品。

专利CN1614043公开一种3500KVA矿热炉冶炼硅铝铁合金的方法，包括选料、配料、熔炼及出炉浇注等步骤，所选原料包括铝矾土、硅石、煤、铁屑；在配料步骤中，将选料步骤中所选的原料按照铝矾土∶硅石∶煤∶铁屑＝46∶2.5∶45∶6.5的重量百分比例混匀；在熔炼步骤中，将配料步骤中所配的炉料一次性加入矿热炉内熔炼。