[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

摘要

本发明公开了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中，从而使铁与铝得到分离；然后对盐酸浸出液进行焙烧，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。

主权项

1、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，其特征在于有下列步骤：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；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；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；铁红中90wt％以上是Fe2O3，CaO为5wt％左右，少量的MgO；下层产物在高温条件下分解为氯化氢气体、氧化铁Fe2O3、氧化镁MgO和氧化钙CaO，其化学反应式为：4FeCl2+O2+4H2O＝2Fe2O3+8HCl↑；CaCl2+H2O＝CaO+2HCl↑；MgCl2+H2O＝MgO+2HCl↑；第四步：制共晶铝硅合金(A)将上层产物、石英、还原剂、粘结剂和水加入制球设备中制得粒度为60～120mm的球团；所述还原剂是烟煤与石油焦的混合物；所述粘结剂是木质素磺酸钙或木质素磺酸镁或亚硫酸盐纸浆废液或粘土；用量：100g的上层产物中加入85～95g烟煤，20～30g石油焦，10～20g粘结剂，60～65g石英，15～30g的自来水；(B)将粒度为60～120mm的球团在温度150～300℃下干燥10～60min后，制得干燥球团；(C)将干燥球团放入矿热电弧炉中，在温度1900～2200℃下冶炼5～15min后，制得粗铝硅合金；(D)将粗铝硅合金经抬包转运至第一反应炉中，加入脱水干燥的氯化钠和冰晶石，在900℃～1000℃条件下保温5～15min进行除去渣料处理；然后加入纯度为70.00～99.99％的金属锰块，采用电磁搅拌20～30min后，获得具有分层结构的铝硅合金和锰硅铁化合物；100g的粗铝硅合金中加入5～10g的氯化钠，1～5g的冰晶石；所述渣料是Al2O3、SiO2、SiC、Al4C3+Al2OC；其中锰硅铁化合物在第一反应炉的底部，铝硅合金在锰硅铁化合物的上方；所述金属锰块的粒度小于50mm，锰的加入量是所述粗铝硅合金中铁含量的0.8～1.5倍；(E)加热第二分离设备中的陶瓷过滤层至900℃～950℃；然后将(D)步骤制得的具有分层结构的铝硅合金和锰硅铁化合物放入第二分离设备的陶瓷过滤层上，调节第二分离设备的炉内气压为800～1000Pa负压值，过滤出铝硅合金；所述陶瓷过滤层厚度为10～20mm，其陶瓷材料为多孔的铝硅质陶瓷材料、碳化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料；(F)将(E)步骤制得的铝硅合金放入定向结晶炉中，在温度580～600℃条件下制得共晶铝硅合金和高纯硅沉淀物；(G)加热第三分离设备中的陶瓷过滤层至620℃～630℃；然后将(F)步骤制得的共晶铝硅合金和高纯硅沉淀物放入第三分离设备中，调节第三分离设备的炉内气压为800～1000Pa负压值，过滤分离出共晶铝硅合金；所述陶瓷过滤层厚度为10～20mm，其陶瓷材料为多孔的铝硅质陶瓷材料、碳化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料；第五步：制太阳能级多晶硅将高纯硅沉淀物放入真空蒸馏设备中，在真空度1～5×10-1Pa，温度1200～1450℃的条件下，蒸馏4～16小时后，制得太阳级多晶硅材料。