本发明属于冶金资源综合利用技术领域，具体涉及一种高铁三水铝土矿铁铝硅综合利用的方法。
背景技术：
在我国的福建漳浦、海南蓬莱、台湾大屯山和广西贵港等地区存在着一种高铁三水铝土矿，其是一种铁铝硅矿物相互嵌布、难处理的复杂铁铝硅共生矿，是我国重要的铁矿和铝土矿资源。根据地质部门的资料分析，全国储量超过15亿吨，仅广西境内储量就超过2.0亿吨。以广西境内的高铁三水铝土矿为例，该矿广泛分布于广西中部南宁至玉林一带十余个县市，并相对集中于贵港、宾阳、横县及邻近地区，矿化面积大，矿体成群分布，储量十分丰富。矿体由红色粘土和铝土矿组成，含矿量一般为550～1500kg/m3，矿体厚度1.2～6.8m，埋藏浅，表土层一般为0.5～1.5m，绝大部分矿石直接露出地表，可以实现露天开采。矿石化学分析表明，这种高铁三水铝土矿A12O3含量为22％～37％(平均含量27％)、Fe2O3含量为35％～48％(平均含量40％)、SiO2含量4％～13％(平均含量9％)，均为有利用价值的矿物资源。从其成分上可以看出该铝土矿属于典型的高铁高硅型铝土矿，其中Fe2O3、Al2O3和SiO2的含量均达不到各自的工业品位要求。因此，不能单纯的用传统方法来生产Al2O3或者金属铁产品。因此，高铁三水铝土矿的利用应着眼于Fe、Al、Si组元的高效综合利用。针对该类型的高铁三水铝土矿的综合利用研究已进行了多年，同时已成功的提出了一些综合利用方法，概括起来主要为火法-湿法联合工艺和湿法工艺。火法-湿法联合工艺：如公开号为CN103757165A名称为一种高铁铝土矿高炉冶炼有价组元综合利用方法的专利申请，将高铁铝土矿分别制备成高铁铝土矿烧结矿和高铁铝土矿热压块，然后进行高炉冶炼、转炉吹钒冶炼、炉渣浸出等步骤，得到铁水、水泥和Al2O3等产品。如公开号为CN103866078A名称为一种高铁铝土矿竖炉预还原熔分综合利用的方法的专利申请，将高铁铝土矿制成高铁铝土矿热压块，然后再经竖炉预还原、电炉熔分、炉渣浸出等步骤，得到铁水、水泥和Al2O3等产品。如公开号为CN101875129B名称为一种高铁铝土矿综合利用的方法的专利申请，将高铁铝土矿还原-磁选分离得到直接还原金属铁粉与非磁性产品富铝渣，后经湿法浸出白炭黑和氧化铝或硫酸铝等。火法-湿法联合工艺主要是实现铁、铝、硅的分离，得到的产品基本为铁或铁水、SiO2或水泥、Al2O3等。然而该工艺流程较长，且火法-湿法连用操作较为复杂，得到的Al2O3需进一步电解制取金属铝。综上所述，传统高铁三水铝土矿多为先提取铁，然后利用酸浸法提取Al2O3。酸浸法主要是采用硫酸、盐酸、硝酸等处理富铝渣实现铝、硅等的分离，得到工业级纯氧化铝。氧化铝再经电解槽内电解生成电解铝。目前，中国电解铝产量已超过1300万吨/年，其中，60％的铝以铝合金的形式进入消费领域，其中以铝硅合金的消费量最大。因此，现有的方法均未能真正实现高铁三水铝土矿的综合利用，均须采用火法与湿法相结合的方法，流程长，能耗高、操作复杂、组元收得率低。通常，高铁三水铝土矿中Al2O3与SiO2的质量比小于3.0，并不适合采用酸法浸出Al2O3。因此，到目前为止，这些高铁三水铝土矿研究利用工艺均未见工业化应用和实施。所以，目前这种含有铁、铝、硅等有价金属的复合资源的高铁铝土矿仍然未能得到有效开发利用。近年来，我国的铁矿石和铝土矿进口量的增加。如何有效开发利用高铁三水铝土矿资源，缓解我国铁矿资源和铝矿资源的日益短缺状况，已成为一个重要的课题。因此，开发一种新的高铁三水铝土矿综合方法对于我国钢铁工业和铝工业都具有重要的战略意义。
技术实现要素：
针对现有高铁三水铝土矿综合利用工艺存在的问题，本发明提出了一种高铁三水铝土矿铁铝硅综合利用的方法。该方法显著缩短了工艺流程，具有工艺简单，能耗低，铁、铝、硅等有价组元回收率高的优点。本发明提出了一种高铁三水铝土矿铁铝硅综合利用的方法。所实现的方法具体包括以下步骤。(1)将高铁三水铝土矿加热至不高于600℃脱去结晶水，将脱水后的高铁三水铝土矿破碎成粒度不大于0.15mm的高铁三水铝土矿矿粉；再将烟煤粉碎成粒度不大于0.15mm烟煤煤粉；其中要求高铁三水铝土矿矿粉中按质量百分数计：全铁含量不低于15％、Al2O3含量不低于20％，并且Al2O3与SiO2的质量比不大于4.0，脱水后高铁铝土矿中Fe2O3、Al2O3、SiO2三者的质量百分数总和不小于90％；烟煤煤粉中按质量百分数计：固定碳含量不低于55％、灰分不高于15％、挥发分不高于30％、烟煤煤粉灰分中Al2O3和SiO2的总质量分数占烟煤煤粉灰分的比例不低于70％。(2)将脱水粉碎后的高铁三水铝土矿矿粉、烟煤煤粉、还原催化剂以及形核替代剂四种原料按一定的质量分数混匀，然后加热至300～450℃并热压成高铁铝土矿热压块，制备的高铁铝土矿热压块抗压强度不低于600N，这里，所述四种原料按一定的质量分数指的是按质量百分数计：高铁三水铝土矿矿粉的质量分数为65％～85％、烟煤煤粉的质量分数为15％～30％、还原催化剂的质量分数为1.0％～4.0％，形核替代剂的质量分数为4.0％～8.0％；所述还原催化剂为Li2CO3，形核替代剂为金属铁粉，要求形核替代剂金属铁粉中按质量百分数计：TFe含量不低于90％，金属化率不低于90％，C含量为2.0％～4.0％，Li2CO3和金属铁粉的粒度均不大于0.074mm。(3)将高铁铝土矿热压块装入转底炉进行金属化还原，转底炉还原温度为1250～1350℃，还原时间为20～40min；料层高度为25～40mm；CO分压PCO/(PCO+PCO2)不低于94.72％，还原完成后将还原产物排入密闭容器中自然冷却。(4)冷却后还原产物采用磨矿设备进行两次磨矿、两阶磁选，具体要求为：一次磨矿后粒度小于0.074mm的部分占还原产物磨矿质量百分比为20％～30％，一阶磁场强度为50mT，磁选得到一阶磁性物和一阶非磁性物；然后对一阶磁性物进行二次磨矿、二阶磁选，二次磨矿后粒度小于0.074mm的部分占一阶磁性物质量百分比为70％～80％，二阶磁场强度约为250～300mT，二阶磁选后得到二阶磁性物和二阶非磁性物；二阶磁性物即为直接还原铁，其TFe含量高于90％，金属化率大于92％，铁回收率不低于90％；一阶和二阶非磁性物为铝硅炉渣。(5)将所获得的铝硅炉渣与前述的烟煤煤粉按照质量备份比为50％～70％、30％～50％的比例混匀、加热、热压制成铝硅炉渣热压块，热压温度为300～450℃，制备成的铝硅炉渣热压块抗压强度不低于600N。(6)将铝硅炉渣热压块加入到中频感应炉中进行冶炼，从入炉温度升到冶炼温度的升温时间不长于30min，冶炼温度控制为2000～2100℃，冶炼时间为40～60min，冶炼时应控制其气氛为还原性气氛。(7)冶炼完成后直接在浇铸锭模中浇铸，自然冷却后得到一次铝硅合金；采用此方法其铝硅回收率在70％以上。本发明的优点在于：(1)首次提出了催化还原与形核替代的思路，显著缩短了高铁三水铝土矿中...