本發(fā)明屬于冶金資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鐵三水鋁土礦鐵鋁硅綜合利用的方法。

背景技術(shù)：
在我國的福建漳浦、海南蓬萊、臺灣大屯山和廣西貴港等地區(qū)存在著一種高鐵三水鋁土礦，其是一種鐵鋁硅礦物相互嵌布、難處理的復(fù)雜鐵鋁硅共生礦，是我國重要的鐵礦和鋁土礦資源。根據(jù)地質(zhì)部門的資料分析，全國儲量超過15億噸，僅廣西境內(nèi)儲量就超過2.0億噸。以廣西境內(nèi)的高鐵三水鋁土礦為例，該礦廣泛分布于廣西中部南寧至玉林一帶十余個縣市，并相對集中于貴港、賓陽、橫縣及鄰近地區(qū)，礦化面積大，礦體成群分布，儲量十分豐富。礦體由紅色粘土和鋁土礦組成，含礦量一般為550～1500kg/m3，礦體厚度1.2～6.8m，埋藏淺，表土層一般為0.5～1.5m，絕大部分礦石直接露出地表，可以實(shí)現(xiàn)露天開采。礦石化學(xué)分析表明，這種高鐵三水鋁土礦A12O3含量為22％～37％(平均含量27％)、Fe2O3含量為35％～48％(平均含量40％)、SiO2含量4％～13％(平均含量9％)，均為有利用價值的礦物資源。從其成分上可以看出該鋁土礦屬于典型的高鐵高硅型鋁土礦，其中Fe2O3、Al2O3和SiO2的含量均達(dá)不到各自的工業(yè)品位要求。因此，不能單純的用傳統(tǒng)方法來生產(chǎn)Al2O3或者金屬鐵產(chǎn)品。因此，高鐵三水鋁土礦的利用應(yīng)著眼于Fe、Al、Si組元的高效綜合利用。針對該類型的高鐵三水鋁土礦的綜合利用研究已進(jìn)行了多年，同時已成功的提出了一些綜合利用方法，概括起來主要為火法-濕法聯(lián)合工藝和濕法工藝?；鸱?濕法聯(lián)合工藝：如公開號為CN103757165A名稱為一種高鐵鋁土礦高爐冶煉有價組元綜合利用方法的專利申請，將高鐵鋁土礦分別制備成高鐵鋁土礦燒結(jié)礦和高鐵鋁土礦熱壓塊，然后進(jìn)行高爐冶煉、轉(zhuǎn)爐吹釩冶煉、爐渣浸出等步驟，得到鐵水、水泥和Al2O3等產(chǎn)品。如公開號為CN103866078A名稱為一種高鐵鋁土礦豎爐預(yù)還原熔分綜合利用的方法的專利申請，將高鐵鋁土礦制成高鐵鋁土礦熱壓塊，然后再經(jīng)豎爐預(yù)還原、電爐熔分、爐渣浸出等步驟，得到鐵水、水泥和Al2O3等產(chǎn)品。如公開號為CN101875129B名稱為一種高鐵鋁土礦綜合利用的方法的專利申請，將高鐵鋁土礦還原-磁選分離得到直接還原金屬鐵粉與非磁性產(chǎn)品富鋁渣，后經(jīng)濕法浸出白炭黑和氧化鋁或硫酸鋁等?；鸱?濕法聯(lián)合工藝主要是實(shí)現(xiàn)鐵、鋁、硅的分離，得到的產(chǎn)品基本為鐵或鐵水、SiO2或水泥、Al2O3等。然而該工藝流程較長，且火法-濕法連用操作較為復(fù)雜，得到的Al2O3需進(jìn)一步電解制取金屬鋁。綜上所述，傳統(tǒng)高鐵三水鋁土礦多為先提取鐵，然后利用酸浸法提取Al2O3。酸浸法主要是采用硫酸、鹽酸、硝酸等處理富鋁渣實(shí)現(xiàn)鋁、硅等的分離，得到工業(yè)級純氧化鋁。氧化鋁再經(jīng)電解槽內(nèi)電解生成電解鋁。目前，中國電解鋁產(chǎn)量已超過1300萬噸/年，其中，60％的鋁以鋁合金的形式進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域，其中以鋁硅合金的消費(fèi)量最大。因此，現(xiàn)有的方法均未能真正實(shí)現(xiàn)高鐵三水鋁土礦的綜合利用，均須采用火法與濕法相結(jié)合的方法，流程長，能耗高、操作復(fù)雜、組元收得率低。通常，高鐵三水鋁土礦中Al2O3與SiO2的質(zhì)量比小于3.0，并不適合采用酸法浸出Al2O3。因此，到目前為止，這些高鐵三水鋁土礦研究利用工藝均未見工業(yè)化應(yīng)用和實(shí)施。所以，目前這種含有鐵、鋁、硅等有價金屬的復(fù)合資源的高鐵鋁土礦仍然未能得到有效開發(fā)利用。近年來，我國的鐵礦石和鋁土礦進(jìn)口量的增加。如何有效開發(fā)利用高鐵三水鋁土礦資源，緩解我國鐵礦資源和鋁礦資源的日益短缺狀況，已成為一個重要的課題。因此，開發(fā)一種新的高鐵三水鋁土礦綜合方法對于我國鋼鐵工業(yè)和鋁工業(yè)都具有重要的戰(zhàn)略意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有高鐵三水鋁土礦綜合利用工藝存在的問題，本發(fā)明提出了一種高鐵三水鋁土礦鐵鋁硅綜合利用的方法。該方法顯著縮短了工藝流程，具有工藝簡單，能耗低，鐵、鋁、硅等有價組元回收率高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出了一種高鐵三水鋁土礦鐵鋁硅綜合利用的方法。所實(shí)現(xiàn)的方法具體包括以下步驟。(1)將高鐵三水鋁土礦加熱至不高于600℃脫去結(jié)晶水，將脫水后的高鐵三水鋁土礦破碎成粒度不大于0.15mm的高鐵三水鋁土礦礦粉；再將煙煤粉碎成粒度不大于0.15mm煙煤煤粉；其中要求高鐵三水鋁土礦礦粉中按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計：全鐵含量不低于15％、Al2O3含量不低于20％，并且Al2O3與SiO2的質(zhì)量比不大于4.0，脫水后高鐵鋁土礦中Fe2O3、Al2O3、SiO2三者的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和不小于90％；煙煤煤粉中按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計：固定碳含量不低于55％、灰分不高于15％、揮發(fā)分不高于30％、煙煤煤粉灰分中Al2O3和SiO2的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)占煙煤煤粉灰分的比例不低于70％。(2)將脫水粉碎后的高鐵三水鋁土礦礦粉、煙煤煤粉、還原催化劑以及形核替代劑四種原料按一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)混勻，然后加熱至300～450℃并熱壓成高鐵鋁土礦熱壓塊，制備的高鐵鋁土礦熱壓塊抗壓強(qiáng)度不低于600N，這里，所述四種原料按一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)指的是按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計：高鐵三水鋁土礦礦粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％～85％、煙煤煤粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～30％、還原催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0％～4.0％，形核替代劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0％～8.0％；所述還原催化劑為Li2CO3，形核替代劑為金屬鐵粉，要求形核替代劑金屬鐵粉中按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計：TFe含量不低于90％，金屬化率不低于90％，C含量為2.0％～4.0％，Li2CO3和金屬鐵粉的粒度均不大于0.074mm。(3)將高鐵鋁土礦熱壓塊裝入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行金屬化還原，轉(zhuǎn)底爐還原溫度為1250～1350℃，還原時間為20～40min；料層高度為25～40mm；CO分壓PCO/(PCO+PCO2)不低于94.72％，還原完成后將還原產(chǎn)物排入密閉容器中自然冷卻。(4)冷卻后還原產(chǎn)物采用磨礦設(shè)備進(jìn)行兩次磨礦、兩階磁選，具體要求為：一次磨礦后粒度小于0.074mm的部分占還原產(chǎn)物磨礦質(zhì)量百分比為20％～30％，一階磁場強(qiáng)度為50mT，磁選得到一階磁性物和一階非磁性物；然后對一階磁性物進(jìn)行二次磨礦、二階磁選，二次磨礦后粒度小于0.074mm的部分占一階磁性物質(zhì)量百分比為70％～80％，二階磁場強(qiáng)度約為250～300mT，二階磁選后得到二階磁性物和二階非磁性物；二階磁性物即為直接還原鐵，其TFe含量高于90％，金屬化率大于92％，鐵回收率不低于90％；一階和二階非磁性物為鋁硅爐渣。(5)將所獲得的鋁硅爐渣與前述的煙煤煤粉按照質(zhì)量備份比為50％～70％、30％～50％的比例混勻、加熱、熱壓制成鋁硅爐渣熱壓塊，熱壓溫度為300～450℃，制備成的鋁硅爐渣熱壓塊抗壓強(qiáng)度不低于600N。(6)將鋁硅爐渣熱壓塊加入到中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行冶煉，從入爐溫度升到冶煉溫度的升溫時間不長于30min，冶煉溫度控制為2000～2100℃，冶煉時間為40～60min，冶煉時應(yīng)控制其氣氛為還原性氣氛。(7)冶煉完成后直接在澆鑄錠模中澆鑄，自然冷卻后得到一次鋁硅合金；采用此方法其鋁硅回收率在70％以上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)首次提出了催化還原與形核替代的思路，顯著縮短了高鐵三水鋁土礦中...