技术领域
[0001] 本
发明涉及
冶金领域，具体涉及一种从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法。
背景技术
[0002] 据统计，2015年全国粉煤灰
排放量约为5.8亿吨，而且随着电
力行业的发展，粉煤灰的排放量呈逐年递增的趋势。产量巨大的粉煤灰处理不当，对空气、
水、
土壤及人体健康会造成消极的影响。目前粉煤灰的利用多为造砖、筑路等低附加值的利用。而粉煤灰中含有大量的氧化铝和
二氧化硅，它们是具有开发利用价值的二次资源。
[0003] 硅铁合金可以作为炼
钢的
脱氧剂，生产
铸铁的球化剂，还是很重要的一种炼镁的还原剂。在炼钢工业中，每生产1t钢大约消耗3 5kg硅铁合金，而且每生产1t金属镁大约消~耗1.2t硅铁合金，由于节能减排、
汽车轻量化的趋势，使得镁合金的需求量日益增大，因此硅铁合金的需求量也不断增加。同时，随着我国经济的快速发展，对铝的需求量也日渐增加，而我国优质铝土矿资源不足，长期依赖进口，因此对铝土矿替代资源的研究也逐渐成为热点。
[0004] 目前制备硅铁合金的主要方法为：用硅石、
焦炭和铁屑作为原料，用电炉
冶炼硅铁合金。传统制备硅铁合金的方法需要消耗大量
电能，制备成本高。目前从粉煤灰中提取氧化铝的方法主要分为酸法和
碱法，其中酸法包括
硫酸法、
盐酸法和硫酸铝铵法，碱法包括石灰石
烧结法和碱石灰烧结法。这些从粉煤灰中提取氧化铝的方法未对粉煤灰中的Si、Fe元素加以利用，同时还会产生赤泥或脱硅废液。
发明内容
[0005] 针对上述
现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种提高粉煤灰的
回收利用附加值，并降低硅铁合金制备
能源消耗的从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
[0007] 一种从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法，包括以下步骤：
[0008] （1）获取粉煤灰和
碳质还原剂，碳质还原剂
研磨成粉末状，再将粉煤灰与碳质还原剂按照
质量比为10∶1～20的配比混合均匀；
[0009] （2）然后再获取含铁粉料，按照其与粉煤灰的质量比0.5～20∶10的配比加入到步骤（1）中得到的混合物中混合均匀；
[0010] （3）将步骤（2）中得到的混合物放入到加热炉内，在800～1500℃的
温度下反应10～180分钟，自然冷却至室温得到硅铁合金和氧化铝混合物；
[0011] （4）通过
磁选的方式对步骤（3）中得到的混合物进行分离得到硅铁合金和氧化铝。
[0012] 在本发明中，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰的主要成分为SiO（2 含量20~60wt%）、Al2O（3 含量15~65wt%）和Fe2O（3 含量1~8wt%）。按照一定的质量比将粉煤灰、碳质还原剂和含铁粉料混合均匀后放入到加热炉中进行反应，在碳热还原的过程中，随着
一氧化碳分压的降低，粉煤灰中的
莫来石相可以更充分地分解为氧化铝和二氧化硅，二氧化硅在碳热还原过程生成碳化硅；而在添加含铁粉料进行碳热还原的条件下，莫来石相中的二氧化硅更易被还原成硅，并与金属铁结合生成硅铁合金，最后通过磁选的方式，将硅铁合金分离出来，剩下氧化铝。
[0013] 作为优化，向步骤（2）中得到的混合物内加入粘接剂使其
凝结成若干团状体。使用粘接剂将粉末状的反应物粘接在一起，使其成团更好的进行反应。
[0014] 作为优化，所述碳质还原剂为
木炭、
石油焦、焦炭、
生物质或煤中的一种或几种的混合物。其中生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质
纤维素、农产品加工业下脚料以及农林废弃物等。生物质能是
可再生能源的重要组成部分，生物质能的高效开发利用，对解决能源、生态环境问题将起到十分积极的作用，并且价格低廉，来源广泛。
[0015] 作为优化，所述含铁粉料为铁屑、
钢屑、铁矿粉、Fe2O3、Fe3O4或FeO中的一种或几种的混合物。在含铁粉料存在条件下，莫来石可以在更低的温度下被还原，并生成硅铁合金。
[0016] 作为优化，所述粉煤灰、所述碳质还原剂和所述含铁粉料均为50目以上粉状。
[0017] 作为优化，在步骤（3）加热炉加热的过程中持续向加热炉内通入惰性气体，使反应在惰性气氛下直至反应完成；或在步骤（3）中持续对加热炉内抽
真空，使反应在真空环境中进行，直至反应完成。通入惰性气体能够避免反应物受到干扰，同时，惰性气体的通入，可稀释反应产生的CO，降低CO气体分压，另外还可以通过抽真空的方法（真空冶金）来降低反应产生的CO的分压，可使反应所需的温度降低，更好的进行反应。
[0018] 综上所述，本发明的有益效果在于：本
申请从粉煤灰中提取氧化铝与硅铁合金，使用火力
发电厂产生的粉煤灰为原料，不仅解决了
火力发电厂固体废弃物的污染问题，从废弃物中提取高附加值产品，极大的提高了经济效益；另外和传统酸法或碱法的工艺方法相比，不产生赤泥和脱硅废液，对环境保护贡献更大。
附图说明
[0019] 为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
[0020] 图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0023] 本具体实施方式中的从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法，包括以下步骤：
[0024] （1）获取粉煤灰(含二氧化硅为26wt%、三氧化二铝为62wt%)和木炭，并分别研磨成50目的粉末状，再将粉煤灰与木炭按照质量比为10∶3的配比混合均匀；
[0025] （2）然后再获取Fe2O3，研磨成50目的粉末状，按照其与粉煤灰的质量比4∶10的配比加入到步骤（1）中得到的混合物中混合均匀，然后在得到的混合物内加入粘接剂使其凝结成若干团状体，其中按照粉煤灰与粘接剂质量比为10∶2的配比添加；
[0026] （3）将步骤（2）中得到的混合物放入到加热炉内，向加热炉内通入Ar气体使反应物处于Ar气氛中，在1200℃的温度下反应20分钟，自然冷却至室温得到硅铁合金和三氧化二铝混合物；
[0027] （4）通过磁选（
磁场强度为0.07T）的方式对步骤（3）中得到的混合物进行分离得到硅铁合金（杂质含量1.2%）和三氧化二铝（品位81.5%）。
[0028] 实施例2
[0029] 作为本发明的另外一种具体实施方式，本具体实施方式中的从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法，包括以下步骤：
[0030] （1）获取粉煤灰(含二氧化硅为43wt%、三氧化二铝为39wt%)和石油焦，并分别研磨成50目的粉末状，再将粉煤灰与石油焦按照质量比为10∶4的配比进行混合均匀；
[0031] （2）然后再获取铁屑，研磨成50目的粉末状，按照其与粉煤灰的质量比5∶10的配比加入到步骤（1）中得到的混合物中进行混合均匀，然后在得到的混合物内加入粘接剂使其凝结成若干团状体，其中按照粉煤灰与粘接剂质量比为10∶2的配比添加；
[0032] （3）将步骤（2）中得到的混合物放入到加热炉内，向加热炉内通入N2气体使反应物处于N2气氛中，在1000℃的温度下反应80分钟，自然冷却至室温得到硅铁合金和三氧化二铝混合物；
[0033] （4）通过磁选（磁场强度为0.06T）的方式对步骤（3）中得到的混合物进行分离得到硅铁合金（杂质含量1.5%）和三氧化二铝（品位81.3%）。
[0034] 实施例3
[0035] 作为本发明的另外一种具体实施方式，本具体实施方式中的从粉煤灰中提取氧化铝并制备硅铁合金的方法，包括以下步骤：
[0036] （1）获取粉煤灰(含二氧化硅为60wt%、三氧化二铝为19wt%)和煤，并分别研磨成50目的粉末状，再将粉煤灰与煤按照质量比为10∶5的配比进行混合均匀；
[0037] （2）然后再获取Fe3O4，研磨成50目的粉末状，按照其与粉煤灰的质量比8∶10的配比加入到步骤（1）中得到的混合物中进行混合均匀，然后在得到的混合物内加入粘接剂使其凝结成若干团状体，其中按照粉煤灰与粘接剂质量比为10∶2的配比添加；
[0038] （3）将步骤（2）中得到的混合物放入到加热炉内，然后持续对加热炉内抽真空，使反应处于真空环境中，在950℃的温度下反应120分钟，自然冷却至室温得到硅铁合金和三氧化二铝混合物；
[0039] （4）通过磁选（磁场强度为0.07T）的方式对步骤（3）中得到的混合物进行分离得到硅铁合金（杂质含量1.7%）和三氧化二铝（品位80.6%）。
[0040] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附
权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
