拜耳法赤泥高溫相轉(zhuǎn)變規(guī)律及鐵鋁鈉回收研究.pdf

1、赤泥是從鋁土礦中提取氧化鋁之后的廢渣。赤泥產(chǎn)量大、顆粒小、堿度高，目前以筑壩堆存為主，容易造成環(huán)境污染及安全事故。赤泥綜合利用是一項世界性難題。
　　 本文以中國鋁業(yè)公司山東企業(yè)第二氧化鋁廠產(chǎn)生的拜耳法赤泥為研究對象，在詳細分析赤泥樣品基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上，提出了先粒徑分級預(yù)處理然后回收利用的技術(shù)路線，重點針對分級后細赤泥的利用問題展開了研究。論文在兩種不同還原氣氛下制得海綿鐵與磁鐵礦，并在這兩種還原氣氛下分別開展了堿石灰燒結(jié)實驗研

2、究。對拜耳法赤泥高溫燒結(jié)過程進行了模擬和實驗分析，探討了燒結(jié)氣氛、體系組成對體系相產(chǎn)物及鐵鋁鈉回收率的影響規(guī)律。
　　 （1）在系統(tǒng)分析了赤泥中主要元素和礦物在不同粒徑顆粒中的分布規(guī)律后，提出了赤泥可以分為兩部分進行回收利用：粒徑大于0.075 mm的粗赤泥，粒徑小于0.075 mm的細赤泥。其中，粗赤泥可以通過磁選或重選工藝富集赤鐵礦，粗砂用作建材；細赤泥可用于回收鐵、鋁、鈉，殘渣用于建材生產(chǎn)。
　　 （2）拜耳法赤泥

3、單獨回收海綿鐵的初步探索實驗表明，焙燒溫度1300 oC，炭粉:赤泥為18 ：100，添加劑:赤泥為6 ：100，焙燒時間110 min時，磁選精礦中總鐵含量達到89.05％，金屬化率96.98％，回收率81.40％。細赤泥聯(lián)合回收鐵鋁的初步探索實驗表明，在1100 oC左右的焙燒條件下，Al的回收率可以達到80％，但精礦中鐵的含量和鐵的回收率僅為34.46％和45.83％。燒結(jié)溫度的提高有利于獲得較高的鐵回收率和鐵礦質(zhì)量，但過高的溫度

4、不利于鋁鈉的回收。
　　 （3）以磁鐵礦為目標產(chǎn)物的拜耳法赤泥還原燒結(jié)實驗表明，以煤焦為還原劑，煤焦用量為赤泥質(zhì)量的0.4％ ～ 0.5％，1000 oC焙燒1h，可以得到磁鐵礦為主的尖晶石結(jié)構(gòu)固溶體。在該還原條件下，堿石灰焙燒后Al和Na的溶出率分別為75.74％和88.42％，赤泥中鈉回收率為80.70％。殘渣經(jīng)磁選后，鐵回收率和精礦總鐵分別為50.01％，50.29％。溶出渣中的Na2O含量較低（1.55％），有利于后續(xù)資

5、源化利用。
　　 （4）應(yīng)用MPE（Multi Phase Equlibrium）熱力學模擬計算軟件對拜耳法赤泥高溫燒結(jié)過程進行了模擬分析，并對模擬數(shù)據(jù)進行了實驗驗證。不同還原氣氛下的赤泥焙燒過程的模擬結(jié)果表明，體系的平衡產(chǎn)物主要包括鋁硅酸鈉（Na2Al(Al,Si)O4）、黃長石（(Ca，Na)2(Al，Mg，F(xiàn)e2+)[(Al，Si)SiO7]）、尖晶石（包括磁鐵礦（Fe3O4）和鋁尖晶石（FeAl2O4）及其固溶體）、赤鐵

6、礦（Fe2O3）、方鐵礦（FeO）及單質(zhì)鐵（Fe）等，其中尖晶石、赤鐵礦、方鐵礦及單質(zhì)鐵的產(chǎn)生有賴于體系的還原氣氛。1000 oC時，氧分壓在1×10-5 atm至1×10-13 atm之間時，可以保持尖晶石的穩(wěn)定。實驗結(jié)果表明，樣品中的尖晶石為磁鐵礦（Fe3O4）、鋁尖晶石（Fe(Fe，Al)2 O4）和鈦鐵尖晶石(Fe(Fe，Ti)2 O4 或(Ti，F(xiàn)e)Fe2 O4)的固溶體，可以驗證模擬結(jié)果。
　　 模擬和實驗分析表明

7、，氧化鈣和氧化鈉的適量加入將降低尖晶石類礦物的穩(wěn)定性，還原氣氛有利于鋁的回收。體系中的鈣硅比與鋁硅酸鈉體系中的硅含量及鋁硅酸鈉中鋁和鈉的溶出性能之間存在相關(guān)性，體系中CaO的加入可以降低鋁硅酸鈉體系中的硅含量，提高鋁和鈉的溶出率；Na2O的增加可以降低尖晶石固溶體中鋁尖晶石的含量，從而有利于提高鋁的溶出率和鐵精礦的質(zhì)量。850℃～ 1000 oC溫度范圍內(nèi)時，體系的平衡產(chǎn)物為鋁硅酸鈉、斜硅鈣石、尖晶石等。
　　 拜耳法赤泥先經(jīng)粒