一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法
【专利摘要】一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法，属于生产耐火材料技术领域，该工艺方法按以下步骤依次进行：a.磨矿：使所有高铁铝矾土均能通过200目标准筛；b.酸浸及液固分离：将高铁铝矾土和硫酸加入到高压釜中，通过加热获得浆液，浆液经液固分离得硫酸铝溶液及含氧化铝和氧化硅的酸浸渣；c.热解及焙烧：硫酸铁溶液热解制得氧化铁和SO3，而SO3气体可循环到酸浸工序中作酸浸介质，矿渣则经焙烧制得硅酸铝耐火材料。该工艺方法综合利用了高铁铝矾土生产铁红及硅酸铝耐火材料；可实现同时回收铁、铝、硅，且铁铝分离效果好；矿物中各有价金属元素利用率高；系统所用酸和水全部循环利用基本达到零排放，实现无渣排放；工艺流程短、能耗低。
【专利说明】
一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法
技术领域
[0001]本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料的方法。
【背景技术】
[0002]目前我国约有65%耐火材料属于A1203-Si02系产品，其中的65%左右以高铝矾土为原料。高铝矾土是可用尽且不可再生的宝贵资源，近年来，企业过度开采和生产加工，导致资源保有储量快速下降，环境污染严重。随着氧化铝生产企业的高速发展，且氧化铝产品链条长附加值远大于高铝熟料，致使我国铝土矿资源日趋匾乏，尤其高铝富矿供给矛盾突出。因此在保障重点氧化铝企业资源配置，促进铝工业健康发展的前提下，兼顾耐火高铝原料的需求，寻求新的铝土矿资源也是合理开发的途径之一。在众多非传统型铝土矿资源中，高铁铝矾土因其储量多，越来越受到学术界和工业界的广泛关注。
[0003]目前，高铁铝矾土主要作为提取氧化铝的原料，其所含铁矿物与铝矿物嵌布关系复杂，铁矿内存在着大量A13+与Fe3+的类质同象置换现象，相互胶结，使得矿物单体解离性能极差，难以选别，未达到单一铁矿或铝土矿的冶炼品位要求，提炼成本较高。其综合利用技术中普遍存在的一个问题是生产流程过长、且能耗较高，从而增加了生产成本，这也是该类方法目前很难直接应用于生产的主要原因。
[0004]由于高铁铝矾土资源中铁、铝的含量均没有达到单一铁矿和铝矿的工业应用要求，因此，其开发利用必须以同时回收铁、铝为前提，铝铁分离是其综合利用的第一步。针对高铁铝矾土铝铁分离的研究已有很多报道，总的来说可以归纳为“先选后冶”、“先铝后铁”和“先铁后铝”三种较成熟的基本利用方案。“先选后冶”相对简单、成本较低、但对于铝、铁矿物赋存关系复杂的矿物，其铁铝分离效果较差；“先铝后铁”虽能有效实现铁的回收，但对赤泥中铁品位要求较高；“先铁后铝”虽然对极难处理的铝土矿铝铁分离效果好，但能耗高且添加剂会影响铁的利用。
【发明内容】
[0005]由于高铁铝矾土中同时含有铁、铝、硅等有价元素，铁可生产铁红，而铝和硅可作生产硅酸铝耐火材料的主要组成元素。本发明研究者利用其前期研究结果:“铝和铁在酸性体系下有明显的浸出特异性差异，可以实现良好分离，无需进行单独的除铁工序”，并针对现有综合利用高铁铝矾土的技术中，普遍存在的铁铝分离效果差、工艺流程长、能耗高等问题，提出一种采用新原料、新工艺、生产流程短、能耗低的利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料和氧化铁的方法。
[0006]本发明通过如下技术方案予以实现:
[0007]—种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法，其特征在于，包括以下步骤；
[0008]a磨矿:将高铁铝矾土均分装于行星式高能球磨机的2个球磨罐中，并将球磨罐对称置于球磨机内；磨矿结束后，将高铁铝巩土倒入200#标准筛进行筛分;将筛分后200#标准筛以上的铝矾土返回球磨机进行再一次细磨，直至所有铝矾土均通过200#标准筛；
[0009]b酸浸及液固分离:将筛分后的高铁铝矾土与10 %?30%的硫酸溶液加入到加压反应釜内，开启温控仪，装上加热套，加热至70?110°C ；加热过程中，开启搅拌装置，转速控制在500r/min，并开启搅拌轴冷却水对搅拌轴进行冷却；反应完成后，卸下加热套，通冷却水快速降温冷却，待温度降至50°C以下后将釜内中气体完全排出；摇下釜体，取出浆液，并用蒸馏水洗涤数次，直至将釜内矿渣全部洗净至烧杯中；浸出浆液进行液固分离得硫酸铁溶液及矿渣；
[0010]C热解及焙烧:硫酸铁溶液进行热解制得氧化铁;浸出矿渣在1390?1420 V的倒焰窑进行焙烧制备硅酸铝耐火材料。
[0011]优选的，所述硫酸铝溶液热解后产生的SO3和H2O回收至浸出工序中作硫酸浸出介质进行循环使用。
[0012]优选的，所述硫酸浓度为10%_30%。
[0013]优选的，所述硫酸溶液与高铁铝矾土的液固比值为5:1?25:1。
[0014]优选的，加热至反应温度后，保持60?180min的反应时间。
[0015]本发明的有益效果
[0016]本发明提出了一种新的综合利用高铁铝矾土生产氧化铁及硅酸铝耐火材料的工艺;利用高铁铝矾土资源中铁、铝元素在酸性体系下的浸出特异性差异实现铁、铝选择性分步浸出，而无需除铁工序;酸浸液经净化结晶后热解制备氧化铁制品，酸浸渣作生产耐火材料的原料。该工艺方法具有以下有益效果:
[0017](I)可采用高铁铝矾土原料生产硅酸铝耐火材料及铁红产品；
[0018](2)可实现同时回收铁、铝、硅，且铁铝分离效果好，其中铁浸出率98.68%，铝浸出率3.02%，溶出比为32.68;
[0019](3)矿物中各有价金属元素利用率高；
[0020](4)工艺过程所用酸和水全部循环利用，基本达到零排放，实现无渣排放；
[0021](5)工艺流程短，能耗低。
【具体实施方式】
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[0022]所用高铁铝矾土主要组成为:Al2O359.04% ；Fe203 21.51 %; S12 3.70% ；Ti023.29%;酌减13.79%。原料高铁铝矾土的组成也可以采用其他组成成分及具体用量，这不能用于限定本发明的保护范围。
[0023]实施例1:取约600g上述高铁铝矾土，均分装入PULVERISETTE5行星式高能球磨机的2个球磨罐内，磨矿至200目。将磨细至200目的高铁铝矾土与10%的硫酸按液固比5:1均匀混合后在浸出温度70°C保温60min。浸出浆液经液固分离后，硫酸铁溶液直接热解制备氧化铁，产生的SO3和水循环到浸出工序中使用。浸出渣经焙烧制备硅酸铝耐火材料。
[0024]实施例2:取约600g例I中高铁铝矾土，均分装入HJLVERISETTE5行星式高能球磨机的2个球磨罐内，磨矿至200目。将磨细至200目的高铁铝矾土与20%的硫酸按液固比15:1均匀混合后在浸出温度100°C保温120min。浸出浆液经液固分离后，硫酸铁溶液直接热解制备氧化铁，产生的SO3和水循环到浸出工序中使用。浸出渣经焙烧制备硅酸铝耐火材料。
[0025]实施例3:取约600g例I中高铁铝矾土，均分装入HJLVERISETTE5行星式高能球磨机的2个球磨罐内，磨矿至200目。将磨细至200目的高铁铝矾土与30%的硫酸按液固比25:1均匀混合后在浸出温度110°C保温180min。浸出浆液经液固分离后，硫酸铁溶液直接热解制备氧化铁，产生的SO3和水循环到浸出工序中使用。浸出渣经焙烧制备硅酸铝耐火材料。
[0026]本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。
[0027]上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法，其特征在于，包括以下步骤； a.磨矿:使所有高铁铝矾土均能通过200目标准筛； b.酸浸及液固分离:将筛分后的高铁铝矾土及硫酸溶液加入到加压反应釜内，开启温控仪，装上加热套，加热至70?110 °C ;加热过程中，开启搅拌装置，转速控制在500r/min，并开启搅拌轴冷却水对搅拌轴进行冷却；反应完成后，卸下加热套，通冷却水快速降温冷却，待温度降至50°C以下后将釜内中气体完全排出；摇下釜体，取出浆液，并用蒸馏水洗涤数次，直至将釜内矿渣全部洗净至烧杯中；浸出浆液首先进行液固分离，得硫酸铁溶液及矿渣； c.热解及焙烧:硫酸铁溶液进行热解制得氧化铁;矿渣在1390?1420°C的倒焰窑进行焙烧制备硅酸铝耐火材料。2.根据权利要求1所述的一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法，其特征在于，浸出液热解后所产生的SO3和H2O回收至浸出工序中进行循环使用。3.根据权利要求1所述的一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法，其特征在于，所述硫酸浓度为1 %?30 %。4.根据权利要求1所述的一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法，其特征在于:所述硫酸溶液与高铁铝矾土的液固比值为5:1?25:1。5.根据权利要求1所述的一种利用高铁铝矾土生产低铁耐火材料及氧化铁的方法，其特征在于，加热至反应温度后，保持60?180min的反应时间。
【文档编号】C04B35/66GK106083078SQ201610402903
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】赵爱春, 武迎春, 田文艳
【申请人】太原科技大学