一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法
专利汇可以提供一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于 冶金 技术领域，具体涉及一种 铁 铝 共生矿中有价金属元素的综合利用方法。本发明首先将 氧 化 钙 与铁铝共生矿混合，向混合物中加入苛性 碱 溶液，进行转型溶出反应得到一次转型溶液和一次溶出渣，向一次溶出渣中加入清 水 ，通入CO2，进行 碳 化转型反应，得到二次转型渣，向二次转型渣中加入苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，向三次溶铝渣中加入固体还原剂和粘结剂，进行深度还原，再进行 磁选 提铁。本发明通过将生产氧化铝过程中平衡固相的结构转变为 硅 酸钙以及碳酸钙，使尾渣理论上不含碱和铝，实现氧化铝工业的清洁生产、赤泥的利用和铁铝共生矿中有价元素的利用。，下面是一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法专利的具体信息内容。
1.一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）首先将氧化钙与铁铝共生矿混合，混合时按照CaO与铁铝共生矿中的氧化硅质量比为（1.3~5)：1，向混合物中加入苛性碱溶液，于100~280℃进行转型溶出反应15~60min，得到一次转型溶液和一次溶出渣；
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为（2~15）：1，在密闭容器中混合后，于80~160℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为0.5~2.0MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
（3）向二次转型渣中加入苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂和粘结剂，进行造球成球团或直接压块成块坯，球团或块坯进行深度还原，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为（3~15）：1混合成熟料液，在磁场强度200~1200GS下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
2.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的铁铝共生矿中TFe质量含量>10%，氧化铝质量含量>30%。
3.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的苛性碱溶液浓度为120~260g/L，加入时控制苛性碱溶液与固体的液固质量比为（2.5~7）：1。
4.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的苛性碱溶液可以用铝酸钠溶液代替，铝酸钠溶液中的苛性碱浓度120~260g/L、氧化钠与氧化铝摩尔比（2.5~3.5）：1。
5.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的CO2气体指纯CO2气体及含有CO2的气体原料，包括锅炉烟气和石灰窑尾气。
6.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的清水也可以采用低碱度的工业水代替。
7.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的固体还原剂是煤粉或焦碳。
8.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的粘结剂是硅藻土、水或膨润土，粘结剂加入量为三次溶铝渣质量的1~10%。
9.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的球团直径为8~40mm，接压块成块坯的压强为4~30MPa。
10.根据权利要求1所述的一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法，其特征在于所述的深度还原温度为750~1250℃，还原时间为5~240min。
一种铁铝共生矿中有价金属元素的综合利用方法
技术领域
背景技术
发明内容
其中的铁铝共生矿中的部分氧化铝转化为铝酸钠形式进入一次转型溶液，该过程反应如下：
Al2O3•nH2O+2NaOH+(3-n)H2O→2NaAl(OH)4，式中n=1或3；
其余的氧化铝、氧化铁、氧化硅与氧化钙反应转化为水化石榴石和铁水化石榴石，得到一次溶出渣，溶出过程的转型反应如下：
(x/2)Al2O3·2SiO2·2H2O+(1-x/2)Al2O3·3H2O+3CaO+(3-3x/2)
H2O→3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O；Al2O3·2SiO2·2H2O+Fe2O3·H2O+6CaO+5H2O→3CaO·Fe2O
3·SiO2·4H2O+3CaO·Al2O3·SiO2·4H2O；
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为（2~15）：1，在密闭容器中混合后，于80~160℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为0.5~2.0MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
其中，一次转型渣中的水化石榴石分解为硅酸钙、碳酸钙以及氢氧化铝，铁水化石榴石分解为硅酸钙、碳酸钙以及氧化铁，二次转型过程的主要反应如下：
3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O+(3-2x)CO2→xCa2SiO4+(3-2x)CaCO3+2Al(OH)3+(3-2x)H2O；
3CaO·Fe2O3· SiO2·4H2O+CO2→Ca2SiO4+CaCO3+2Fe(OH)3+H2O；
（3）向二次转型渣中加入苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂和粘结剂，进行造球成球团或直接压块成块坯，球团或块坯在750~1250℃的温度下进行深度还原，还原时间为5~240min，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为（3~15）：
1混合成熟料液，在磁场强度200~1200GS下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
所述的CO2气体指纯CO2气体及含有CO2的气体原料，包括锅炉烟气和石灰窑尾气。
(2) 使用该技术用于直接处理含铝铁的矿物原料，矿物中与含铝矿物共生的含铁矿相在钙化转型中部分转化为铁水化石榴石，铁水化石榴石经碳化处理后完全分解转化为氧化铁，可实现氧化铝矿物中与铝矿共生的铁矿完全解离，从而降低了铝矿中由于铁铝矿相伴生以及铁铝类质同晶现象造成的含铁矿物难于提取的问题；
(3)尾渣主要成分是硅酸钙及碳酸钙，可直接用于水泥工业，大幅度降低该类资源利用过程产生的固废量。
附图说明
本发明所举实施例中所采用的铁铝共生矿成分按质量百分比含TFe-17.60%，Al2O3-38.12%，SiO2-12.31%，TiO2-5.64%；
本发明所举实施例中所采用煤粉成分按质量百分比为固定碳85%，挥发份1.8%；
本发明所举实施例中所采用焦碳成分按质量百分比为固定碳87.6%，挥发份1.26%；
本发明所举实施例中所采用的石灰为工业级生石灰经烧制而成，其中氧化钙含量在
75%左右。
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为3：1，在密闭容器中混合后，于120℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为1.2MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
（3）向二次转型渣中加入浓度为120g/L的苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂煤粉和粘结剂硅藻土，粘结剂加入量为三次溶铝渣质量的5%，进行造球成球团，球团直径为8~40mm，球团在1250℃的温度下进行深度还原，还原时间为5min，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为5：1混合成熟料液，在磁场强度1200GS下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为15：1，在密闭容器中混合后，于80℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为2.0MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
（3）向二次转型渣中加入浓度为260g/L的苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂焦炭和粘结剂水，粘结剂加入量为三次溶铝渣质量的10%，进行造球成球团，球团直径为8~40mm，球团在750℃的温度下进行深度还原，还原时间为240min，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为15：1混合成熟料液，在磁场强度200Gs下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为10：1，在密闭容器中混合后，于120℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为0.5MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
（3）向二次转型渣中加入浓度为240g/L的苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂焦炭和粘结剂膨润土，粘结剂加入量为三次溶铝渣质量的1%，进行造球成球团，球团直径为8~40mm，球团在1200℃的温度下进行深度还原，还原时间为40min，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为3：1混合成熟料液，在磁场强度600Gs下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为2：1，在密闭容器中混合后，于160℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为1.0MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
（3）向二次转型渣中加入浓度为160g/L的苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂煤粉和粘结剂膨润土，粘结剂加入量为三次溶铝渣质量的1%，于4MPa下压块成块坯，块坯在1150℃的温度下进行深度还原，还原时间为
30min，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为10：1混合成熟料液，在磁场强度600Gs下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为10：1，在密闭容器中混合后，于100℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为1.2MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
（3）向二次转型渣中加入浓度为220g/L的苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂煤粉和粘结剂膨润土，粘结剂加入量为三次溶铝渣质量的1%，于15MPa下压块成块坯，块坯在1250℃的温度下进行深度还原，还原时间为
5min，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为10：1混合成熟料液，在磁场强度800Gs下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
（2）将一次溶出渣与一次转型溶液分离后，向一次溶出渣中加入清水，清水与一次溶出渣在液固质量比为8：1，在密闭容器中混合后，于120℃向反应容器内通入CO2，并控制CO2气体分压为1.2MPa，进行碳化转型反应，得到二次转型渣；
（3）向二次转型渣中加入浓度为240g/L的苛性碱溶液，得到溶铝液和三次溶铝渣，所述的溶铝液与步骤（1）中得到的一次转型溶液合流，作为制备氧化铝产品的原料；
向所述的三次溶铝渣中加入固体还原剂煤粉和粘结剂膨润土，粘结剂加入量为三次溶铝渣质量的5%，于30MPa下压块成块坯，块坯在1150℃的温度下进行深度还原，还原时间为
240min，得到含有金属铁、硅酸钙及氧化钙的熟料，将熟料破碎至-150μm，再与清水按照液固质量比为10：1混合成熟料液，在磁场强度500Gs下，通过顺流磁选的方式提取熟料液中的金属铁，或者干式磁选的方式提铁。
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