專利名稱：一種以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離獲得合金材料的生產(chǎn)方法，更特別地說(shuō)，是指一種從高鐵鋁 土礦中分別制得共晶鋁硅合金、鐵紅和太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的組合生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)高鐵鋁土礦儲(chǔ)量非常豐富，據(jù)地質(zhì)勘查部門(mén)的資料分析，其遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)20 億噸以上，這些高鐵鋁土礦是我國(guó)鋁工業(yè)和鋼鐵工業(yè)潛在的礦產(chǎn)資源。高鐵鋁土礦中 的氧化鋁(50 wt。/。左右)和氧化鐵(13 wt。/。左右)含量均較低，達(dá)不到各自工業(yè) 利用品位的要求，但高鐵鋁土礦中的主要有用礦物硬水鋁石、針鐵礦和赤鐵礦或其他 鐵礦之和占礦物總量的70wt^左右。因此，這些高鐵鋁土礦具有較好的綜合開(kāi)發(fā)利 用價(jià)值。目前，我國(guó)已每年從國(guó)外進(jìn)口鋁土礦1200萬(wàn)噸。在這種情況下，開(kāi)發(fā)利用 高鐵鋁土礦資源，對(duì)我國(guó)鋁業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及合理利用國(guó)家資源具有十分重要的社會(huì) 經(jīng)濟(jì)意義。
目前我國(guó)鋁硅合金都是釆用兌摻法生產(chǎn)的，即用熔鹽電解法生產(chǎn)的原鋁和用 碳熱法生產(chǎn)的工業(yè)硅經(jīng)過(guò)重熔、按比例熔融混合制得。這樣從礦石到成品要經(jīng)過(guò) 氧化鋁廠、電解鋁廠、工業(yè)硅廠等多道工序才能完成，生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能耗高，使 鋁硅合金成本居高不下，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境影響很大。為了降低鋁硅合金生產(chǎn)成本， 有報(bào)道用鋁硅礦如鋁礬土等高鋁礦物為原料在礦熱爐中生產(chǎn)鋁硅合金的方法，這 種短流程碳熱還原方法比兌摻法帶來(lái)更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。但用這種碳熱 法生產(chǎn)的粗鋁硅合金目前通常在除雜后釆用稀釋法即加入原鋁的方法來(lái)配制鑄造 鋁硅合金。由含氧化鋁為50 60 wt。/。配制成含鋁85 wt。/。以上的鋁硅合金需要 配入大量的原鋁。 發(fā)明 內(nèi) 容
本發(fā)明的目的是提出一種以高鐵鋁土礦為原料工業(yè)化生產(chǎn)多種產(chǎn)品的組合生產(chǎn) 方法，該組合生產(chǎn)方法首先對(duì)高鐵鋁土礦用鹽酸作為浸出介質(zhì)進(jìn)行加壓浸出，鐵以離 子形式進(jìn)入鹽酸中形成鐵的氯化物，而鋁則留在固體鋁土礦(上層產(chǎn)物)中，從而使 鐵與鋁得到分離；然后對(duì)鹽酸浸出液(下層產(chǎn)物)進(jìn)行焙燒，得到鐵紅和氯化氫氣體， 氯化氫氣體用洗滌水吸收成為鹽酸，鹽酸可以循環(huán)使用；然后對(duì)上層產(chǎn)物進(jìn)行熔煉、 定向結(jié)晶制備出硅含量為14wt。/。以下的共晶鋁硅合金，從而使目前尚無(wú)法利用的高 鐵鋁土礦得到綜合利用。
本發(fā)明是一種以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法，該方法有 下列制備步驟
第一步物料準(zhǔn)備
采用破碎機(jī)將高鐵鋁土礦破碎至0.1 25mm粒度，制得粉碎物料； 將粉碎物料采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨，制得研磨粉材； 將研磨粉材采用分級(jí)機(jī)選出50~150/^粒度，制得高鐵鋁土礦細(xì)粉； 在本發(fā)明中，分級(jí)機(jī)未選取的研磨粉材可以繼續(xù)采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨。 本發(fā)明人對(duì)不同地區(qū)釆得的高鐵鋁土礦的成分進(jìn)行分析得到氧化鐵Fe,O;為 15 20 wt%、硅酸鐵FeSi03為3 10 wt。/。、氧化鋁八1203為55 60 wt%、氧化 硅SiC^為3 10wtQ/。，余量為其它雜質(zhì)。雜質(zhì)中一般為碳酸鹽礦物(如碳酸鎂、碳 酸牽丐和白云石)、硅酸鹽礦物。 第二步制浸出物
(A) 將高鐵鋁土礦細(xì)粉和質(zhì)量百分比濃度為10 25。/。的鹽酸溶液放入攪拌設(shè) 備中進(jìn)行混合均勻制得礦漿；
攪拌速度200 400轉(zhuǎn)/分鐘；
用量1 g的高鐵鋁土礦細(xì)粉中加入300 400 w/的鹽酸；
(B) 將礦漿加入高壓釜中，在釜內(nèi)壓力0.25 0.4M尸a、溫度110 13CTC條 件下攪拌反應(yīng)10 60min后制得浸出物；
(C) 將浸出物采用自來(lái)水沖洗方式進(jìn)行洗滌過(guò)濾分離，獲得上層產(chǎn)物和下層產(chǎn) 物；在本發(fā)明中，第一分離設(shè)備的過(guò)濾網(wǎng)上的產(chǎn)物為上層產(chǎn)物，過(guò)濾網(wǎng)下方的產(chǎn)物為 下層產(chǎn)物。
對(duì)(C)步驟制得的上層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100g的上層產(chǎn)物中含有70 75g 的氧化鋁^203、 0.5 lg的氧化鐵Fe203和余量的氧化硅Si02;
對(duì)(C)步驟制得的下層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100/ /的下層產(chǎn)物中含有20 45 g的氯化鐵FeCl2， 5 8g的氯化鈣CaCl2， 1 5g的氯化鎂MgCl2 ;
第三步焙燒制鐵紅
將下層產(chǎn)物放入焙燒設(shè)備中，在溫度400 50(TC下焙燒30 150min后，制 得鐵紅；
鐵紅中90 wt。/。以上是Fe203 ， CaO為5wt。/。左右，少量的MgO。 下層產(chǎn)物在髙溫條件下分解為氯化氫氣體、氧化鐵Fe20g、氧化鎂MgO和氧化牽丐 CaO，其化學(xué)反應(yīng)式為4FeCl2+02+4H2O2Fe203+8HCl卞； CaCl2+H20=CaO+2HClT ; MgCl2 +H20=MgO+2HCl個(gè)；
在此步驟中，焙燒設(shè)備對(duì)下層產(chǎn)物進(jìn)行高溫處理后，采用抽排方式進(jìn)行排出氯化 氫氣體。然后將氯化氫氣體的管道與自來(lái)水管道連通，使氯化氫氣體生成質(zhì)量百分比 濃度為10% 25%的鹽酸供攪拌設(shè)備重復(fù)使用。本發(fā)明對(duì)鹽酸的循環(huán)使用，能夠減 少除鐵作業(yè)對(duì)環(huán)境的再次污染，另一方面也降低了生產(chǎn)成本。
此步驟作為本發(fā)明在提取鋁硅合金中的一個(gè)附屬產(chǎn)品。
第四步制共晶鋁硅合金
(A) 將上層產(chǎn)物、石英、還原劑、粘結(jié)劑和水加入制球設(shè)備中制得粒度為60 120/WM的球團(tuán)；
所述還原劑是煙煤與石油焦的混合物；
所述粘結(jié)劑是木質(zhì)素磺酸鈣或木質(zhì)素磺酸鎂或亞硫酸鹽紙槳廢液或粘土； 用量100g的上層產(chǎn)物中加入85 95g煙煤，20 30g石油焦，10 20g粘 結(jié)劑，60 65g石英，15 30g的自來(lái)水；
(B) 將粒度為60 120mw的球團(tuán)在溫度150 300。C下干燥10 60min后， 制得干燥球團(tuán)；
(C) 將干燥球團(tuán)放入礦熱電弧爐中，在溫度1900 220CrC下冶煉5 15min 后，制得粗鋁硅合金；
本發(fā)明人對(duì)所述粗鋁硅合金的成分進(jìn)行分析得到鋁含量58 60wt。/。，硅含量 30 40wt%,鐵含量1.0 2.0wt。/。和余量的雜質(zhì)。該雜質(zhì)為鈣、碳等。
(D) 將粗鋁硅合金經(jīng)抬包轉(zhuǎn)運(yùn)至第一反應(yīng)爐中，加入脫水干燥的氯化鈉和冰晶 石，在90(TC 1000。C條件下保溫5 15min進(jìn)行除去渣料處理；然后加入純度為 70.00 99.99%的金屬錳塊，采用龜磁攪拌20 30min后，獲得具有分層結(jié)構(gòu)的 鋁硅合金和錳硅鐵化合物；
100g的粗鋁硅合金中加入5 10g的氯化鈉，1 5g的冰晶石； 所述渣料是八1203、 Si02、 SiC、 Al4C3+Al2OC;
其中錳硅鐵化合物在第一反應(yīng)爐的底部，鋁硅合金在錳硅鐵化合物的上方； 所述金屬錳塊的粒度小于50mm，錳的加入量是所述粗鋁硅合金中鐵含量的 Q.8 1.5倍；在此步驟中， 一定純度的金屬錳加入，使所述粗鋁硅合金中的鐵和硅元素進(jìn)行反 應(yīng)生成錳硅鐵化合物。
(E) 加熱第二分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至90(TC 95(rC;然后將(D)步驟
制得的具有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物放入第二分離設(shè)備的陶瓷過(guò)濾層上， 調(diào)節(jié)第二分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為800 1000/^負(fù)壓值，過(guò)濾出鋁硅合金；
所述陶瓷過(guò)濾層厚度為10 20mm，其陶瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料、碳 化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料。
將(E)步驟制得的鋁硅合金采用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999的 規(guī)定測(cè)試其組份，主要為56 65wt。/。的鋁，30 40wt。/。的硅，0.1 0.3wt。/。的鐵， 余量為雜質(zhì)。此處的雜質(zhì)是微量的錳硅鐵化合物。
(F) 將(E)步驟制得的鋁硅合金放入定向結(jié)晶爐中，在溫度5S0 600。C條
件下制得共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物；
(G) 加熱第三分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至620。C 63CTC;然后將(F)步驟 制得的共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物放入第三分離設(shè)備中，調(diào)節(jié)第三分離設(shè)備的爐內(nèi) 氣壓為800 1000P"負(fù)壓值，過(guò)濾分離出共晶鋁硅合金；
所述陶瓷過(guò)濾層厚度為10 20mw，其陶瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料、碳 化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料。
將(G)步驟制得的共晶鋁硅合金釆用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999 的規(guī)定測(cè)試其組份，主要為84 88wt。/。鋁，11 14wt。/。硅，余量為鐵和雜質(zhì)。經(jīng) 測(cè)試共晶鋁硅合金符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8733—2000的使用要求。
此步驟中，陶瓷過(guò)濾層上方為高純硅沉淀物，陶瓷過(guò)濾層下方為共晶鋁硅合金。
第五步制太陽(yáng)能級(jí)多晶硅
將高純硅沉淀物放入真空蒸餾設(shè)備中，在真空度1~5X 10一i^ ，溫度1200 145(TC的條件下，蒸餾4 16小時(shí)后，制得太陽(yáng)級(jí)多晶硅材料。
對(duì)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅材料進(jìn)行純度分析，其純度為99.99990 99.99995%。 本發(fā)明的一種以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法，具有以下 特點(diǎn)
(1) 不用配入價(jià)格很高的原鋁，也能得到符合GB/T 8733—2000國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 的鋁硅合金，其成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；
(2) 高鐵鋁土礦中鐵鋁得到有效分離，鹽酸加壓浸出，反應(yīng)速度快，效率高；
(3) 該組合生產(chǎn)方法制得的產(chǎn)品有鐵紅、共晶鋁硅合金和太陽(yáng)能級(jí)多晶硅，附 加值高；
(4) 鹽酸能夠循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明制備過(guò)程的流程框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明是一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法，該方法首先對(duì)髙鐵鋁土礦用鹽酸作為 浸出介質(zhì)進(jìn)行加壓浸出，鐵以離子形式進(jìn)入鹽酸中形成鐵的氯化物，而鋁則留在固體 鋁土礦(上層產(chǎn)物)中，從而使鐵與鋁得到分離；然后對(duì)鹽酸浸出液(下層產(chǎn)物)進(jìn) 行焙燒，得到鐵紅和氯化氫氣體，氯化氫氣體用洗滌水吸收成為鹽酸，鹽酸可以循環(huán) 使用；然后對(duì)上層產(chǎn)物進(jìn)行熔煉、定向結(jié)晶制備出硅含量在l4wt。/。以下的共晶鋁硅 合金，從而使目前尚無(wú)法利用的高鐵鋁土礦得到綜合利用。
本發(fā)明公開(kāi)的一種以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法中能 夠得到一種主要產(chǎn)物(共晶鋁硅合金)、兩種附屬產(chǎn)物。所述的附屬產(chǎn)物一個(gè)是鐵紅 (即90wt。/。以上是Fe203，且含有少量的MgO和CaO)，另一個(gè)是太陽(yáng)能級(jí)多晶硅。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明是一種以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合 生產(chǎn)方法，該方法有下列制備步驟 第一步物料準(zhǔn)備
釆用破碎機(jī)將高鐵鋁土礦破碎至0.1 25mm粒度，制得粉碎物料； 將粉碎物料采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨，制得研磨粉材； 將研磨粉材采用分級(jí)機(jī)選出50 150//m粒度，制得高鐵鋁土礦細(xì)粉； 在本發(fā)明中，分級(jí)機(jī)未選取的研磨粉材可以繼續(xù)釆用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨。 本發(fā)明人對(duì)不同地區(qū)采得的高鐵鋁土礦的成分進(jìn)行分析得到氧化鐵Fe203為 15 20 wt%、硅酸鐵FeSi03為3~10 wt%、氧化鋁八1203為55 60 wt%、氧化 硅SiO2為3 10wt。/。，余量為其它雜質(zhì)。雜質(zhì)中一般為碳酸鹽礦物(如碳酸鎂、碳 酸鈣和白云石)、硅酸鹽礦物。 第二步制浸出物
(A)將高鐵鋁土礦細(xì)粉和質(zhì)量百分比濃度為10~25%的鹽酸溶液放入攪拌設(shè) 備中進(jìn)行混合均勻制得礦漿；攪拌速度200 400轉(zhuǎn)/分鐘； 用量1 g的高鐵鋁土礦細(xì)粉中加入300 400/77/的鹽酸；
(B) 將礦漿加入高壓釜中，在釜內(nèi)壓力0.25 0.4M尸fl(、溫度110 13(TC條 件下攪拌反應(yīng)10 60min后制得浸出物；
(C) 將浸出物釆用自來(lái)水沖洗方式進(jìn)行洗滌過(guò)濾分離，獲得上層產(chǎn)物和下層產(chǎn) 物；在本發(fā)明中，第一分離設(shè)備的過(guò)濾網(wǎng)上的產(chǎn)物為上層產(chǎn)物，過(guò)濾網(wǎng)下方的產(chǎn)物為 下層產(chǎn)物。
對(duì)(C)步驟制得的上層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100g的上層產(chǎn)物中含有70 75g 的氧化鋁八1203、 0.5 lg的氧化鐵Fe203和余量的氧化硅Si02 ;
對(duì)(C)步驟制得的下層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100w/的下層產(chǎn)物中含有20 45 g的氯化鐵FeCl2 ， 5 8g的氯化鈣CaC^ ， 1 5g的氯化鎂MgCl2 ;
第三步焙燒制鐵紅
將下層產(chǎn)物放入焙燒設(shè)備中，在溫度400 50CTC下焙燒30 150min后，制 得鐵紅；
鐵紅中90 wt。/。以上是Fe203 ， CaO為5 wt。/。左右，少量的MgO 。 下層產(chǎn)物在高溫條件下分解為氯化氫氣體、氧化鐵F^03、氧化鎂MgO和氧化鈣 CaO，其化學(xué)反應(yīng)式為:
4FeCl2+02+4H2O=2Fe203+8HC^ ; CaCl2+H2OCaO+2HClT ; MgCl2 +H20=MgO+2HCl個(gè)；
在此步驟中，焙燒設(shè)備對(duì)下層產(chǎn)物進(jìn)行高溫處理后，采用抽排方式進(jìn)行排出氯化 氫氣體。然后將氯化氫氣體的管道與自來(lái)水管道連通，使氯化氫氣體生成質(zhì)量百分比 濃度為10% 25%的鹽酸供攪拌設(shè)備重復(fù)使用。本發(fā)明對(duì)鹽酸的循環(huán)使用，能夠減 少除鐵作業(yè)對(duì)環(huán)境的再次污染，另一方面也降低了生產(chǎn)成本。
此步驟作為本發(fā)明在提取鋁硅合金中的一個(gè)附屬產(chǎn)品。
第四步制共晶鋁硅合金 (A)將上層產(chǎn)物、石英、還原劑、粘結(jié)劑和水加入制球設(shè)備中制得粒度為60 120ww的球團(tuán)；
所述還原劑是煙煤與石油焦的混合物；
所述粘結(jié)劑是木質(zhì)素磺酸鈣或木質(zhì)素磺酸鎂或亞硫酸鹽紙槳廢液或粘土； 用量100g的上層產(chǎn)物中加入85 95g煙煤，20 30g石油焦，10 20g粘 結(jié)劑，60 65g石英，15 30g的自來(lái)水;
(B) 將粒度為60 120ww的球團(tuán)在溫度150 300。C下干燥10 60min后， 制得干燥球團(tuán)；
(C) 將干燥球團(tuán)放入礦熱電弧爐中，在溫度1900 2200。C下冶煉5 15min 后，制得粗鋁硅合金；
本發(fā)明人對(duì)所述粗鋁硅合金的成分進(jìn)行分析得到鋁含量58 60wt。/。，硅含量 30 40wt%，鐵含量1.0 2.0wt。/。和余量的雜質(zhì)。該雜質(zhì)為f丐、碳等。
(D) 將粗鋁硅合金經(jīng)抬包轉(zhuǎn)運(yùn)至第一反應(yīng)爐中，加入脫水干燥的氯化鈉和冰晶 石，在90(TC 100(TC條件下保溫5 15min進(jìn)行除去渣料處理；然后加入純度為 70.00 99.99%的金屬錳塊，采用電磁攪拌20 30min后，獲得具有分層結(jié)構(gòu)的
鋁硅合金和錳硅鐵化合物；
100 g的粗鋁硅合金中加入5 10 g的氯化鈉，1 5 g的冰晶石； 所述渣料是八1203、 Si02、 SiC、 Al4C3+Al2OC;
其中錳硅鐵化合物在第一反應(yīng)爐的底部，鋁硅合金在錳硅鐵化合物的上方； 所述金屬錳塊的粒度小于50mm，錳的加入量是所述粗鋁硅合金中鐵含量的 0.8 1.5倍；
在此步驟中， 一定純度的金屬錳加入，使所述粗鋁硅合金中的鐵和硅元素進(jìn)行反 應(yīng)生成錳硅鐵化合物。
(E) 加熱第二分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至900°C 950°C;然后將(D)步驟
制得的具有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物放入第二分離設(shè)備的陶瓷過(guò)濾層上， 調(diào)節(jié)第二分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為800 1000尸a負(fù)壓值，過(guò)濾出鋁硅合金；
所述陶瓷過(guò)濾層厚度為10 20mm，其陶瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料、碳 化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料。
將(E)步驟制得的鋁硅合金采用GB/T6987.1~6987.24或GB/T7999的 規(guī)定測(cè)試其組份，主要為56 65wt。/。的鋁，30 40wt。/。的硅，0.1 0.3wt。/。的鐵， 余量為雜質(zhì)。此處的雜質(zhì)是微量的錳硅鐵化合物。
(F) 將(E)步驟制得的鋁硅合金放入定向結(jié)晶爐中，在溫度580 60CTC條 件下制得共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物；
(G) 加熱第三分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至620。C 63(TC;然后將(F)步驟 制得的共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物放入第三分離設(shè)備中，調(diào)節(jié)第三分離設(shè)備的爐內(nèi) 氣壓為800 1000Po負(fù)壓值，過(guò)濾分離出共晶鋁硅合金；
所述陶瓷過(guò)濾層厚度為10 20mm，其陶瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料、碳 化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料。
將(G)步驟制得的共晶鋁硅合金采用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999 的規(guī)定測(cè)試其組份，主要為84 88wt。/。鋁，11 14wt。/。硅，余量為鐵和雜質(zhì)。經(jīng) 測(cè)試共晶鋁硅合金符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8733_2000的使用要求。
此步驟中，陶瓷過(guò)濾層上方為高純硅沉淀物，陶瓷過(guò)濾層下方為共晶鋁硅合金。
第五步制太陽(yáng)能級(jí)多晶硅
將高純硅沉淀物放入真空蒸餾設(shè)備中，在真空度1 5X 10-9"，溫度1200 145(TC的條件下，蒸餾4 16小時(shí)后，制得太陽(yáng)級(jí)多晶硅材料。
對(duì)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅材料進(jìn)行純度分析，其純度為99.99990 99.99995%。 實(shí)施例1 :
第一步物料準(zhǔn)備
采用破碎機(jī)將高鐵鋁土礦破碎至0.1 25mw粒度，制得粉碎物料； 將粉碎物料采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨，制得研磨粉材； 將研磨粉材采用分級(jí)機(jī)選出50 150//m粒度，制得高鐵鋁土礦細(xì)粉； 在本發(fā)明中，分級(jí)機(jī)未選取的研磨粉材可以繼續(xù)采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨； 本發(fā)明人對(duì)新疆阿克蘇地區(qū)采得的高鐵鋁土礦的成分進(jìn)行分析得到氧化鐵 6203為20 wt%、硅酸鐵FeSi03為5 wt%、氧化鋁"203為58 wt。/。、氧化硅8102
為6 wt%，余量為其它雜質(zhì)。雜質(zhì)中一般為碳酸鹽礦物(如碳酸鎂、碳酸鈣和白云 石)、硅酸鹽礦物。
第二步制浸出物
(A) 將高鐵鋁土礦細(xì)粉和質(zhì)量百分比濃度為19。/。的鹽酸溶液放入攪拌設(shè)備中進(jìn) 行混合均勻制得礦漿；攪拌速度300轉(zhuǎn)/分鐘；
用量lg的高鐵鋁土礦細(xì)粉中加入400w/的鹽酸；
(B) 將礦漿加入高壓釜中，在釜內(nèi)壓力0.25MPa、溫度130。C條件下攪袢反 應(yīng)30min后制得浸出物；
(C) 將浸出物采用自來(lái)水沖洗方式進(jìn)行洗滌過(guò)濾分離，獲得上層產(chǎn)物和下層產(chǎn)
物；
對(duì)(C)步驟制得的上層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100g的上層產(chǎn)物中含有73g的氧 化鋁^203、 0.5g的氧化鐵FeP3和余量的氧化硅Si02;
對(duì)(C)步驟制得的下層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100w/的下層產(chǎn)物中含有45g的 氯化鐵FeCl2， 5g的氯化鈣CaCl2， 3g的氯化鎂MgCl2;
第三步焙燒制鐵紅
將下層產(chǎn)物放入焙燒設(shè)備中，在溫度50CTC下焙燒30min后，制得鐵紅；鐵紅 中90 wt。/。以上是Fe203 ， CaO為5 wt。/。左右，少量的MgO 。
下層產(chǎn)物在高溫條件下分解為氯化氫氣體、氧化鐵Fe20p氧化鎂MgO和氧化鈣 CaO，其化學(xué)反應(yīng)為
4FeCl2+02+4H20-2Fe2。3+8HCl個(gè)；
CaCl2+H20=CaO+2HCl個(gè)；
MgCl2+H20=MgO+2HCl個(gè)；
在此步驟中，焙燒設(shè)備對(duì)下層產(chǎn)物進(jìn)行高溫處理后，采用抽排方式進(jìn)行排出氯化 氫氣體。然后將氯化氫氣體的管道與自來(lái)水管道連通，使氯化氫氣體生成質(zhì)量百分比 濃度為19%的鹽酸供攪拌設(shè)備重復(fù)使用。本發(fā)明對(duì)鹽酸的循環(huán)使用，能夠減少除鐵 作業(yè)對(duì)環(huán)境的再次污染，另一方面也降低了生產(chǎn)成本。
此步驟作為本發(fā)明在提取鋁硅合金中的一個(gè)附屬產(chǎn)品。
第四步制共晶鋁硅合金
(A) 將上層產(chǎn)物、石英、還原劑、粘結(jié)劑和水加入制球設(shè)備中制得粒度為60 120ww的J求團(tuán)；
所述還原劑是煙煤與石油焦的混合物； 所述粘結(jié)劑是木質(zhì)素磺酸鈣；
用量100g的上層產(chǎn)物中加入95g煙煤，20g石油焦，20g粘結(jié)劑，65g石 英，15g的自來(lái)水；
(B) 將粒度為60 120/^的球團(tuán)在溫度30(TC下干燥30min后，制得干燥
球團(tuán)；
(C) 將干燥球團(tuán)放入礦熱電弧爐中，在溫度190CTC下冶煉10min后，制得粗 鋁硅合金；
本發(fā)明人對(duì)所述粗鋁硅合金的成分進(jìn)行分析得到鋁含量60wt%，硅含量 38wt%,鐵含量1.0wt。/。和余量的雜質(zhì)。該雜質(zhì)為f丐、碳等。 (D) 將粗鋁硅合金經(jīng)抬包轉(zhuǎn)運(yùn)至第一反應(yīng)爐中，加入脫水干燥的氯化鈉和冰晶 石，在IOO(TC條件下保溫10min進(jìn)行除去渣料處理；然后加入純度為99.99%的金 屬錳塊，采用電磁攪拌30min后，獲得具有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物；
lOOg的粗鋁硅合金中加入lOg的氯化鈉，3g的冰晶石； 所述渣料是八1203、 Si〇2、 SiC、 Al4C3+Al2OC;
其中錳硅鐵化合物在第一反應(yīng)爐的底部，鋁硅合金在錳硅鐵化合物的上方； 所述金屬錳塊的粒度小于50mw ，錳的加入量是所述粗鋁硅合金中鐵含量的0.8
倍；在此步驟中， 一定純度的錳加入，使所述粗鋁硅合金中的鐵和硅元素進(jìn)行反應(yīng)生
成鐵錳硅化合物。
(E) 加熱第二分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至95CTC;然后將(D)步驟制得的具 有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物放入第二分離設(shè)備的陶瓷過(guò)濾層上，調(diào)節(jié)爐內(nèi) 腔中氣壓為1000&負(fù)壓值，過(guò)濾出鋁硅合金；
所述陶瓷過(guò)濾層厚度為20mm，其陶瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料。 將(E)步驟制得的鋁硅合金采用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999的 規(guī)定測(cè)試其組份，主要為60wt。/。鋁，35wt。/。硅，0.1wt。/。鐵，余量為雜質(zhì)。
(F) 將(E)步驟制得的鋁硅合金放入定向結(jié)晶爐中，在溫度60CTC條件下制 得共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物；
(G) 加熱第三分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至630。C;然后將(F)步驟制得的共 晶鋁硅合金和高純硅沉淀物放入第三分離設(shè)備中，調(diào)節(jié)第三分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為 lOOO尸fl負(fù)壓值，過(guò)濾分離出共晶鋁硅合金；所述陶瓷過(guò)濾層厚度為20mm，其陶 瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料。此步驟中，陶瓷過(guò)濾層上方為高純硅沉淀物渣料， 陶瓷過(guò)濾層下方為共晶鋁硅合金。
將(G)步驟制得的共晶鋁硅合金采用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999 的規(guī)定測(cè)試其組份，主要為84wt。/。鋁，13wt。/。硅，余量為鐵和雜質(zhì)。經(jīng)測(cè)試共晶鋁 硅合金符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8733—2000的使用要求。
第五步制太陽(yáng)能級(jí)多晶硅
將高純硅沉淀物放入真空蒸餾設(shè)備中，在真空度3X10-ip"，溫度145CTC的 條件下，蒸餾8小時(shí)后，制得太陽(yáng)級(jí)多晶硅材料。
對(duì)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅材料進(jìn)行純度分析，其純度為99.99995%。
實(shí)施例2 :
第一步物料準(zhǔn)備
采用破碎機(jī)將高鐵鋁土礦破碎至0.1 25mm粒度，制得粉碎物料； 將粉碎物料釆用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨，制得研磨粉材； 將研磨粉材釆用分級(jí)機(jī)選出50 150//m粒度，制得髙鐵鋁土礦細(xì)粉；
在本發(fā)明中，分級(jí)機(jī)未選取的研磨粉材可以繼續(xù)采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨； 高鐵鋁土礦的成分為氧化鐵Fe2(^為15 wt%、硅酸鐵FeSi03為10 wt%、氧
化鋁八1203為60^%、氧化硅Si02為3wt。/。，余量為其它雜質(zhì)。雜質(zhì)中一般為碳酸
鹽礦物(如碳酸鎂、碳酸f丐和白云石)、硅酸鹽礦物。 第二步制浸出物
(A) 將高鐵鋁土礦細(xì)粉和質(zhì)量百分比濃度為25。/。的鹽酸溶液放入攪拌設(shè)備中進(jìn) 行混合均勻制得礦漿；攪拌速度200轉(zhuǎn)/分鐘；
用量lg的高鐵鋁土礦細(xì)粉中加入350w/的鹽酸；
(B) 將礦漿加入高壓釜中，在釜內(nèi)壓力0.4M尸"、溫度ll(TC條件下攪拌反應(yīng) 60min后制得浸出物；
(C) 將浸出物釆用自來(lái)水沖洗方式進(jìn)行洗滌過(guò)濾分離，獲得上層產(chǎn)物和下層產(chǎn) 物；對(duì)(C)步驟制得的上層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100g的上層產(chǎn)物中含有70g的氧 化鋁A1203 、 1 g的氧化鐵Fe203和余量的氧化硅Si02 ;
對(duì)(C)步驟制得的下層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100m/的下層產(chǎn)物中含有30g的 氯化鐵FeCl2, 8g的氯化i丐CaCl2， 2g的氯化鎂MgCl2;
第三步焙燒制鐵紅
將下層產(chǎn)物放入焙燒設(shè)備中，在溫度40(TC下焙燒150min后，制得鐵紅；鐵 紅中90wt。/。以上是Fe203， CaO為5wt。/。左右，少量的MgO。
下層產(chǎn)物在高溫條件下分解為氯化氫氣體、氧化鐵Fe2(^、氧化鎂MgO和氧化牽丐 CaO，其化學(xué)反應(yīng)為
4FeCl2 +02 +4H20=2Fe203 +8HC1個(gè)；
CaCl2+H20=CaO+2HCl個(gè)；
MgCl2+H20=MgO+2HCl個(gè)；
在此步驟中，焙燒設(shè)備對(duì)下層產(chǎn)物進(jìn)行高溫處理后，采用抽排方式進(jìn)行排出氯化 氫氣體。然后將氯化氫氣體的管道與自來(lái)水管道連通，使氯化氫氣體生成質(zhì)量百分比
濃度為25。/。的鹽酸供攪拌設(shè)備重復(fù)使用。本發(fā)明對(duì)鹽酸的循環(huán)使用，能夠減少除鐵 作業(yè)對(duì)環(huán)境的再次污染，另一方面也降低了生產(chǎn)成本。
此步驟作為本發(fā)明在提取鋁硅合金中的一個(gè)附屬產(chǎn)品。
第四步制共晶鋁硅合金
(A) 將上層產(chǎn)物、石英、還原劑、粘結(jié)劑和水加入制球設(shè)備中制得粒度為60 120 ww的球團(tuán)；
所述還原劑是煙煤與石油焦的混合物； 所述粘結(jié)劑是木質(zhì)素磺酸鎂；
用量100g的上層產(chǎn)物中加入85g煙煤，20g石油焦，10g粘結(jié)劑，60g石 英，30g水.'
(B) 將粒度為60 120;wn的球團(tuán)在溫度150。C下干燥60min后，制得干燥
球團(tuán)；
(C) 將干燥球團(tuán)放入礦熱電弧爐中，在溫度220(TC下冶煉5min后，制得粗 鋁硅合金；
本發(fā)明人對(duì)所述粗鋁硅合金的成分進(jìn)行分析得到鋁含量58wt%，硅含量 40wt%，鐵含量2.0wt。/。和余量的雜質(zhì)。該雜質(zhì)為鈣、碳等。
(D) 將粗鋁硅合金經(jīng)抬包轉(zhuǎn)運(yùn)至第一反應(yīng)爐中，加入脫水干燥的氯化鈉和冰晶 石，在90CTC條件下保溫5min進(jìn)行除去渣料處理；然后加入純度為85.00%的金屬 錳塊，采用電磁攪拌20min后獲得具有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物；
lOOg的粗鋁硅合金中加入8g的氯化鈉，5g的冰晶石； 所述渣料是八1203、 Si02、 SiC、 Al4C3 + Al2OC;
其中錳硅鐵化合物在第一反應(yīng)爐的底部，鋁硅合金在錳硅鐵化合物的上方； 所述金屬錳塊的粒度小于50mw ，錳的加入量是所述粗鋁硅合金中鐵含量的1.5
倍；在此步驟中， 一定純度的錳加入，使所述粗鋁硅合金中的鐵和硅元素進(jìn)行反應(yīng)生
成鐵錳硅化合物。
(E) 加熱第二分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至900。C;然后將(D)步驟制得的具 有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物放入第二分離設(shè)備的陶瓷過(guò)濾層上，調(diào)節(jié)爐內(nèi) 腔中氣壓為800P"負(fù)壓值，過(guò)濾出鋁硅合金；所述陶瓷過(guò)濾層厚度為lOmm，其陶 瓷材料為碳化硅陶瓷材料。將(E)步驟制得的鋁硅合金采用GB/T6987.1~6987.24或GB/T7999的 規(guī)定測(cè)試其組份，主要為65wt。/。鋁，33wt。/。硅，0.3wt。/。鐵，余量為雜質(zhì)。 (F) 將(E)步驟制得的鋁硅合金放入定向結(jié)晶爐中，在溫度580 60(TC條 件下制得共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物； (G) 加熱第三分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至620。C;然后將(F)步驟制得的共 晶鋁硅合金和高純硅沉淀物放入第三分離設(shè)備中，調(diào)節(jié)第三分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為 800尸"負(fù)壓值，過(guò)濾分離出共晶鋁硅合金；所述陶瓷過(guò)濾層厚度為10w/n,其陶瓷 材料為碳化硅陶瓷材料 將(G)步驟制得的共晶鋁硅合金采用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999 的規(guī)定測(cè)試其組份，主要為88wt。/。鋁，11.5wt。/。硅，余量為鐵和雜質(zhì)。經(jīng)測(cè)試共晶 鋁硅合金符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8733—2000的使用要求。 此步驟中，陶瓷過(guò)濾層上方為高純硅沉淀物，陶瓷過(guò)濾層下方為共晶鋁硅合金。 第五步制太陽(yáng)能級(jí)多晶硅 將高純硅沉淀物放入真空蒸餾設(shè)備中，在真空度4X10-i&，溫度120(TC的 條件下，蒸餾12小時(shí)后，制得太陽(yáng)級(jí)多晶硅材料。 對(duì)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅材料進(jìn)行純度分析，其純度為99.99990%。 實(shí)施例3 : 第一步物料準(zhǔn)備 采用破碎機(jī)將高鐵鋁土礦破碎至0.1 25/mw粒度，制得粉碎物料； 將粉碎物料采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨，制得研磨粉材； 將研磨粉材采用分級(jí)機(jī)選出50 150//m粒度，制得高鐵鋁土礦細(xì)粉； 在本發(fā)明中，分級(jí)機(jī)未選取的研磨粉材可以繼續(xù)采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨； 高鐵鋁土礦的成分為氧化鐵Fe203為17wt%、硅酸鐵FeSi03為5wt%、氧化 鋁Al2O3為60wt。/。、氧化硅Si02為8wt。/。，余量為其它雜質(zhì)。雜質(zhì)中一般為碳酸鹽 礦物(如碳酸鎂、碳酸鈣和白云石)、硅酸鹽礦物。 第二步制浸出物 (A) 將高鐵鋁土礦細(xì)粉和質(zhì)量百分比濃度為10。/。的鹽酸溶液放入攪拌設(shè)備中進(jìn) 行混合均勻制得礦槳；攪拌速度400轉(zhuǎn)/分鐘；用量lg的高鐵鋁土礦細(xì)粉中加入 350w/的鹽酸； (B) 將礦漿加入高壓釜中，在釜內(nèi)壓力0.4M尸"、溫度13(TC條件下攪拌反應(yīng) lOmin后制得浸出物；
(C)將浸出物釆用自來(lái)水沖洗方式進(jìn)行洗滌過(guò)濾分離，獲得上層產(chǎn)物和下層產(chǎn) 物；對(duì)(C)步驟制得的上層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100g的上層產(chǎn)物中含有75g的氧 化鋁A1203 、 0.5g的氧化鐵Fe203和余量的氧化硅Si02 ;
對(duì)(C)步驟制得的下層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100w/的下層產(chǎn)物中含有20g的 氯化鐵FeCl2， 6.5g的氯化鈣CaC1,， 5g的氯化鎂MgC^;
第三步焙燒制鐵紅
將下層產(chǎn)物放入焙燒設(shè)備中，在溫度45CTC下焙燒lOOmin后，制得鐵紅；鐵 紅中90 wt。/。以上是Fe203 ， CaO為5 wt。/。左右，少量的MgO 。
下層產(chǎn)物在高溫條件下分解為氯化氫氣體、氧化鐵F^0,、氧化鎂MgO和氧化鈣 CaO，其化學(xué)反應(yīng)為
4FeCl2+02+4H2O2Fe203+8HCl個(gè)；
CaCl2+H20=CaO+2HCl個(gè)；
MgCl2+H20=MgO+2HCl個(gè)；
在此步驟中，焙燒設(shè)備對(duì)下層產(chǎn)物進(jìn)行高溫處理后，釆用抽排方式進(jìn)行排出氯化 氫氣體。然后將氯化氫氣體的管道與自來(lái)水管道連通，使氯化氫氣體生成質(zhì)量百分比 濃度為10%的鹽酸供攪拌設(shè)備重復(fù)使用。本發(fā)明對(duì)鹽酸的循環(huán)使用，能夠減少除鐵 作業(yè)對(duì)環(huán)境的再次污染，另一方面也降低了生產(chǎn)成本。
此步驟作為本發(fā)明在提取鋁硅合金中的一個(gè)附屬產(chǎn)品。
第四步制共晶鋁硅合金
(A) 將上層產(chǎn)物、石英、還原劑、粘結(jié)劑和水加入制球設(shè)備中制得粒度為60 120mm的球團(tuán)；所述還原劑是煙煤與石油焦的混合物；所述粘結(jié)劑是粘土；
用量100g的上層產(chǎn)物中加入90g煙煤，30g石油焦，15g粘結(jié)劑，65g石 英，25g水.，
(B) 將粒度為60 120w附的球團(tuán)在溫度200。C下干燥15min后，制得干燥
球團(tuán)；
(C) 將千燥球團(tuán)放入礦熱電弧爐中，在溫度2100。C下冶煉15min后，制得粗 鋁硅合金；
本發(fā)明人對(duì)所述粗鋁硅合金的成分進(jìn)行分析得到鋁含量60wt%，硅含量 35wt%，鐵含量1.5wt。/。和余量的雜質(zhì)。該雜質(zhì)為鈣、碳等。
(D) 將粗鋁硅合金經(jīng)抬包轉(zhuǎn)運(yùn)至第一反應(yīng)爐中，加入脫水干燥的氯化鈉和冰晶 石，在95(TC條件下保溫15min進(jìn)行除去渣料處理；然后加入純度為90.00%的金 屬錳塊，采用電磁攪拌25min后獲得具有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物；
lOOg的粗鋁硅合金中加入7g的氯化鈉，1 g的冰晶石； 所述渣料是八1203、 Si〇2、 SiC、 Al4C3+Al2OC;
其中錳硅鐵化合物在第一反應(yīng)爐的底部，鋁硅合金在錳硅鐵化合物的上方； 所述金屬錳塊的粒度小于50mw ，錳的加入量是所述粗鋁硅合金中鐵含量的1.5
倍；在此步驟中， 一定純度的錳加入，使所述粗鋁硅合金中的鐵和硅元素進(jìn)行反應(yīng)生
成鐵錳硅化合物。
(E) 加熱第二分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至95(TC;然后將(D)步驟制得的具 有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物放入第二分離設(shè)備的陶瓷過(guò)濾層上，調(diào)節(jié)第二 分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為900Pfl負(fù)壓值，過(guò)濾出鋁硅合金；所述陶瓷過(guò)濾層厚度為 15附w，其陶瓷材^f為硼化鈦陶瓷材料。
將(E)步驟制得的鋁硅合金采用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999的 規(guī)定測(cè)試其組份，主要為57wt。/。鋁，40wt。/。硅，0.2wt。/。鐵，余量為雜質(zhì)。
(F) 將(E)步驟制得的鋁硅合金放入定向結(jié)晶爐中，在溫度58(TC條件下制 得共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物；
(G) 加熱第三分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至630。C;然后將(F)步驟制得的共 晶鋁硅合金和高純硅沉淀物放入第三分離設(shè)備中，調(diào)節(jié)第三分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為 900尸a負(fù)壓值，過(guò)濾分離出共晶鋁硅合金；所述陶瓷過(guò)濾層厚度為15mm，其陶瓷 材料為硼化鈦陶瓷材料
將(G)步驟制得的共晶鋁硅合金釆用GB/T6987.1 6987.24或GB/T7999 的規(guī)定測(cè)試其組份，主要為84wt。/。鋁，14wt。/。硅，余量為鐵和雜質(zhì)。經(jīng)測(cè)試共晶鋁 硅合金符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8733—2000的使用要求。
此步驟中，陶瓷過(guò)濾層上方為高純硅沉淀物，陶瓷過(guò)濾層下方為共晶鋁硅合金。
第五步制太陽(yáng)能級(jí)多晶硅
將高純硅沉淀物放入真空蒸餾設(shè)備中，在真空度2X10—Pa，溫度1200。C的 條件下，蒸餾16小時(shí)后，制得太陽(yáng)級(jí)多晶硅材料。
對(duì)太陽(yáng)能級(jí)多晶硅材料進(jìn)行純度分析，其純度為99.99993%。
權(quán)利要求
1、一種以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法，其特征在于有下列步驟第一步物料準(zhǔn)備采用破碎機(jī)將高鐵鋁土礦破碎至0.1～25mm粒度，制得粉碎物料；將粉碎物料采用磨礦設(shè)備進(jìn)行研磨，制得研磨粉材；將研磨粉材采用分級(jí)機(jī)選出50～150μm粒度，制得高鐵鋁土礦細(xì)粉；第二步制浸出物(A)將高鐵鋁土礦細(xì)粉和質(zhì)量百分比濃度為10～25％的鹽酸溶液放入攪拌設(shè)備中進(jìn)行混合均勻制得礦漿；攪拌速度200～400轉(zhuǎn)/分鐘；用量1g的高鐵鋁土礦細(xì)粉中加入300～400ml的鹽酸；(B)將礦漿加入高壓釜中，在釜內(nèi)壓力0.25～0.4MPa、溫度110～130℃條件下攪拌反應(yīng)10～60min后制得浸出物；(C)將浸出物采用自來(lái)水沖洗方式進(jìn)行洗滌過(guò)濾分離，獲得上層產(chǎn)物和下層產(chǎn)物；對(duì)(C)步驟制得的上層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100g的上層產(chǎn)物中含有70～75g的氧化鋁Al2O3、0.5～1g的氧化鐵Fe2O3和余量的氧化硅SiO2；對(duì)(C)步驟制得的下層產(chǎn)物進(jìn)行成分分析，100ml的下層產(chǎn)物中含有20～45g的氯化鐵FeCl2，5～8g的氯化鈣CaCl2，1～5g的氯化鎂MgCl2；第三步焙燒制鐵紅將下層產(chǎn)物放入焙燒設(shè)備中，在溫度400～500℃下焙燒30～150min后，制得鐵紅；鐵紅中90wt％以上是Fe2O3，CaO為5wt％左右，少量的MgO；下層產(chǎn)物在高溫條件下分解為氯化氫氣體、氧化鐵Fe2O3、氧化鎂MgO和氧化鈣CaO，其化學(xué)反應(yīng)式為4FeCl2+O2+4H2O＝2Fe2O3+8HCl↑；CaCl2+H2O＝CaO+2HCl↑；MgCl2+H2O＝MgO+2HCl↑；第四步制共晶鋁硅合金(A)將上層產(chǎn)物、石英、還原劑、粘結(jié)劑和水加入制球設(shè)備中制得粒度為60～120mm的球團(tuán)；所述還原劑是煙煤與石油焦的混合物；所述粘結(jié)劑是木質(zhì)素磺酸鈣或木質(zhì)素磺酸鎂或亞硫酸鹽紙漿廢液或粘土；用量100g的上層產(chǎn)物中加入85～95g煙煤，20～30g石油焦，10～20g粘結(jié)劑，60～65g石英，15～30g的自來(lái)水；(B)將粒度為60～120mm的球團(tuán)在溫度150～300℃下干燥10～60min后，制得干燥球團(tuán)；(C)將干燥球團(tuán)放入礦熱電弧爐中，在溫度1900～2200℃下冶煉5～15min后，制得粗鋁硅合金；(D)將粗鋁硅合金經(jīng)抬包轉(zhuǎn)運(yùn)至第一反應(yīng)爐中，加入脫水干燥的氯化鈉和冰晶石，在900℃～1000℃條件下保溫5～15min進(jìn)行除去渣料處理；然后加入純度為70.00～99.99％的金屬錳塊，采用電磁攪拌20～30min后，獲得具有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物；100g的粗鋁硅合金中加入5～10g的氯化鈉，1～5g的冰晶石；所述渣料是Al2O3、SiO2、SiC、Al4C3+Al2OC；其中錳硅鐵化合物在第一反應(yīng)爐的底部，鋁硅合金在錳硅鐵化合物的上方；所述金屬錳塊的粒度小于50mm，錳的加入量是所述粗鋁硅合金中鐵含量的0.8～1.5倍；(E)加熱第二分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至900℃～950℃；然后將(D)步驟制得的具有分層結(jié)構(gòu)的鋁硅合金和錳硅鐵化合物放入第二分離設(shè)備的陶瓷過(guò)濾層上，調(diào)節(jié)第二分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為800～1000Pa負(fù)壓值，過(guò)濾出鋁硅合金；所述陶瓷過(guò)濾層厚度為10～20mm，其陶瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料、碳化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料；(F)將(E)步驟制得的鋁硅合金放入定向結(jié)晶爐中，在溫度580～600℃條件下制得共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物；(G)加熱第三分離設(shè)備中的陶瓷過(guò)濾層至620℃～630℃；然后將(F)步驟制得的共晶鋁硅合金和高純硅沉淀物放入第三分離設(shè)備中，調(diào)節(jié)第三分離設(shè)備的爐內(nèi)氣壓為800～1000Pa負(fù)壓值，過(guò)濾分離出共晶鋁硅合金；所述陶瓷過(guò)濾層厚度為10～20mm，其陶瓷材料為多孔的鋁硅質(zhì)陶瓷材料、碳化硅陶瓷材料或硼化陶瓷材料；第五步制太陽(yáng)能級(jí)多晶硅將高純硅沉淀物放入真空蒸餾設(shè)備中，在真空度1～5×10-1Pa，溫度1200～1450℃的條件下，蒸餾4～16小時(shí)后，制得太陽(yáng)級(jí)多晶硅材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法， 其特征在于第一步驟中的所述高鐵鋁土礦的成分是氧化鐵Fe;03為15 20 wt%、硅酸鐵FeSi03為3 10 wt%、氧化鋁八1203為55 60 wt%、氧化硅3102 為3 10 wt%，余量為其它雜質(zhì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法， 其特征在于第三步驟中，焙燒設(shè)備對(duì)下層產(chǎn)物進(jìn)行高溫處理后，釆用抽排方式 進(jìn)行排出氯化氫氣體；然后將氯化氫氣體的管道與自來(lái)水管道連通，使氯化氫氣 體生成質(zhì)量百分比濃度為10% 25%的鹽酸供攪拌設(shè)備重復(fù)使用。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法， 其特征在于第四步驟中經(jīng)(C)步制得的粗鋁硅合金的成分為鋁含量58 60wt%，硅含量30 40wt。/。，鐵含量1.0 2.0wt。/。和余量的雜質(zhì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法， 其特征在于第四步驟中經(jīng)(E)步制得的鋁硅合金成分為56 65wt。/。的鋁， 30 40wt。/。的硅，0.1 0.3wt。/。的鐵，余量為雜質(zhì)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法， 其特征在于第四步驟中經(jīng)(G)步制得的共晶鋁硅合金成分為84 88wt。/。鋁， 11 14wt。/。硅，余量為鐵和雜質(zhì)。
7、 根據(jù)^C利要求1所述的以高鐵鋁土礦為原料制備得到多種產(chǎn)物的組合生產(chǎn)方法， 其特征在于第五步驟制得的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅材料的純度為99.99990 99.99995%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以高鐵鋁土礦為原料工業(yè)化生產(chǎn)多種產(chǎn)品的組合生產(chǎn)方法，該組合生產(chǎn)方法首先對(duì)高鐵鋁土礦用鹽酸作為浸出介質(zhì)進(jìn)行加壓浸出，鐵以離子形式進(jìn)入鹽酸中形成鐵的氯化物，而鋁則留在固體鋁土礦中，從而使鐵與鋁得到分離；然后對(duì)鹽酸浸出液進(jìn)行焙燒，得到鐵紅和氯化氫氣體，氯化氫氣體用洗滌水吸收成為鹽酸，鹽酸可以循環(huán)使用；然后對(duì)上層產(chǎn)物進(jìn)行熔煉、定向結(jié)晶制備出硅含量為14wt％以下的共晶鋁硅合金，從而使目前尚無(wú)法利用的高鐵鋁土礦得到綜合利用。
文檔編號(hào)C01G49/02GK101337683SQ20081011841
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者盧惠民, 寧 杜, 杜福林 申請(qǐng)人:遼寧建元投資發(fā)展有限公司;北京航空航天大學(xué)