[發明專利]一種從含鋁礦物中提取金屬鋁和硅鐵合金的方法

有效

• 申請號: 201811284735.6
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109252045B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王耀武;彭建平;狄躍忠
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B1/242
• 分類號: C22B1/242;C22B4/06;C25C3/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的一種從含鋁礦物中提取金屬鋁和硅鐵合金的方法，步驟為：取含鋁礦物，將其粉碎形成粉碎物料，使所述物料中包括組分及質量百分含量在相應范圍內，將粉碎物料與炭質還原劑按質量配比進行混合，形成混合物料，加入粘結劑制成團烘干得干團塊，進行還原反應獲得鋁硅鐵合金熔體，處理形成合金錠，以合金錠為陽極，以炭質材料為陰極進行電解，在陰極獲得金屬鋁，電解完成后，將剩余陽極從電解槽中取出迅速冷卻，形成硅鐵合金。該方法可實現主要成分為氧化鋁和氧化硅廢渣的全部高效利用，且處理過程中無二次污染，并將碳電熱還原生產的鋁硅合金或鋁硅鐵合金中鋁和硅鐵的分離，可獲得高附加值純鋁產品，具有一定經濟效益。

技術領域：

本發明屬于冶金與環境技術領域，具體涉及一種從含鋁礦物中提取金屬鋁和硅鐵合金的方法。

背景技術：

我國是鋁工業制造大國，氧化鋁、電解鋁產量均占世界40％以上。優質鋁土礦資源比較匱乏，遠不能滿足我國鋁工業的發展需求，50％以上的鋁土礦需進口，這嚴重制約了我國鋁工業的發展。因此，積極開拓非傳統鋁礦物生產金屬鋁及研發新的煉鋁方法，對于增加國內鋁資源供給、促進鋁工業可持續發展具有重要意義。

另一方面，隨著近幾年國家環保要求的不斷提高，大量的廢渣處理問題已成為相關企業需要解決的首要問題，迫切需要提出經濟可行的廢渣利用新技術。這些廢渣中很大一部分廢渣的主要成分為氧化鋁和氧化硅，如鋁土礦浮選尾礦、粉煤灰、煤矸石、頁巖渣等，這些廢渣的產量每年高達數億噸，尚未得到利用，只能采用堆積的方法處理，造成了較嚴重的環境污染。目前，上述行業均已開展相關廢渣的應用研究。以這些廢渣為原料碳電熱還原制備鋁硅合金或鋁硅鐵合金，然后以鋁硅合金為原料制備鑄造用鋁硅合金，鋁硅鐵合金作為煉鋼脫氧劑或煉鎂還原劑利用，可實現廢渣的利用，但由于該方法生產的鋁硅合金和鋁硅鐵合金中雜質含量較高，在煉鋼過程中用量有限，制作鑄造用鋁硅合金過程中除鐵的成本較高，而做煉鎂還原劑的經濟性較硅鐵合金要低，限制了碳電熱法處理含鋁硅廢渣技術的應用。

發明內容：

本發明的目的是克服上述現有技術存在的不足，提供一種從含鋁礦物中提取金屬鋁和硅鐵合金的方法，該方法首先以低品位鋁礦資源或主要成分為氧化鋁和氧化硅的廢渣為原料碳電熱還原制取的鋁硅合金或鋁硅鐵合金，然后以該鋁硅合金或鋁硅鐵合金為可溶陽極進行電解，電解過程中鋁硅合金或鋁硅鐵合金中的鋁溶解進入熔鹽中并在陰極析出純的金屬鋁，而硅和鐵不會溶解進入熔鹽而留在陽極形成硅鐵合金。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種從含鋁礦物中提取金屬鋁和硅鐵合金的方法，包括以下步驟：

步驟1，備料：

取含鋁礦物，將其粉碎形成粉碎物料，所述粉碎物料的粒度小于0.15mm，使所述物料中包括組分及質量百分含量為氧化鋁15～50％，二氧化硅25～60％，氧化鐵≤15％，氧化鈣≤10％，氧化鎂≤10％，其它單個氧化物含量低于5％，余量為雜質；

步驟2，物料混合：

將粉碎物料與炭質還原劑按質量配比進行混合，形成混合物料；其中，所述的炭質還原劑以其中固定碳含量計，具體炭質還原劑中固定碳含量與混合物物料的質量比為(0.20～0.50):1；

步驟3，合金熔液制備與處理：

(1)向混合物料中加入粘結劑制成團后，烘干得干團塊，其中，所述的粘結劑加入質量為混合物料量的5～10％，制團壓力為50～150MPa；

(2)將干團塊進行還原反應，還原后獲得鋁硅鐵合金熔體，所述的鋁硅鐵合金熔體中鋁含量為30～60％，硅含量為20～70％，鐵含量為2～20％，雜質含量≤8％；其中，所述的還原反應在礦熱爐內進行，還原反應溫度為2000～2500℃；

(3)將鋁硅鐵合金熔體依次經過精煉，鑄錠和冷卻，形成合金錠；

步驟4，電解：