拜耳法赤泥地聚物合成及鐵對地聚物影響的研究.pdf

1、拜耳法赤泥是氧化鋁廠以拜耳法工藝生產(chǎn)氧化鋁后產(chǎn)生的堿性殘?jiān)?，由于其堿度高，成分復(fù)雜，其綜合利用一直是世界性難題。本文研究的赤泥來源于中國鋁業(yè)集團(tuán)山東分公司，其以印尼進(jìn)口鋁土礦為原料，產(chǎn)生的赤泥中Fe2O3含量高達(dá)30.77wt％。本論文研究了赤泥熱-堿活化預(yù)處理制備地聚物，赤泥還原焙燒后磁選回收鐵，以及磁選殘?jiān)苽涞鼐畚锏男阅?，探討了鐵元素對地聚物反應(yīng)過程的影響。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.赤泥熱-堿活化預(yù)處理直接制備地聚物的研究

2、
　　熱-堿活化的方法可改變赤泥物相組成，提高赤泥活性。探究了焙燒溫度、焙燒時間、Na2O摻量對赤泥活性的影響，以鋁、硅元素溶出率為評價手段。結(jié)果表明：在焙燒溫度為800°C、焙燒時間為60min、Na2O摻量為15.0wt%時，活化赤泥的Al、Si溶出率分別達(dá)到40.32wt%、9.76wt%。經(jīng)過熱-堿活化，赤泥中三水鋁石分解、水合鋁硅酸鈉轉(zhuǎn)變成鈉霞石相。
　　利用活化赤泥制備地聚物，探究了熱-堿活化過程中Na2O摻量、

3、凈漿過程中額外Na2O摻量以及赤泥-粉煤灰添加比例對地聚物性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在Na2O摻量為5.0wt%時，地聚物28d抗壓強(qiáng)度最佳，達(dá)到23.86MPa；在活化預(yù)處理中添加Na2O焙燒的效果明顯優(yōu)于地聚物合成過程中再添加Na2O的效果；過量的堿會破壞地聚物結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致強(qiáng)度降低；熱-堿活化赤泥在赤泥-粉煤灰地聚物中合適的摻量為50wt%；鈉霞石相在堿性環(huán)境中溶解并參與地聚物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的凝膠狀地聚物水化產(chǎn)物。
　　2.赤泥

4、還原焙燒回收鐵及磁選殘?jiān)苽涞鼐畚锏难芯?br>　　在高溫條件下，利用煤粉對赤泥進(jìn)行還原焙燒，再磁選分離回收鐵，探究了焙燒溫度、焙燒時間、煤粉摻量對鐵回收效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：焙燒溫度的升高可提高磁選精礦的鐵回收率，但會導(dǎo)致精礦品位的降低；延長焙燒時間使鐵回收率呈先上升后下降的趨勢，主要原因是還原氣氛的減弱導(dǎo)致磁鐵礦再度被氧化成赤鐵礦；適量提高煤粉的摻量可提高爐內(nèi)的還原氣氛，有助于赤鐵礦的還原。最終得到赤泥中鐵回收的優(yōu)化還原條件為：

5、900°C焙燒60min，煤粉摻量為5.0wt%，磁選次數(shù)為1次，激磁電流為1A，此時鐵回收率及精礦品位分別達(dá)到49.41wt%和56.88wt%，基本能滿足冶煉用鐵礦石的要求。經(jīng)過熱-堿活化還原焙燒及磁選工序后，磁選殘?jiān)苽涞牡鼐畚锶杂?0MPa左右，鐵還原-磁選-地聚物制備這一赤泥綜合利用方案是可行的。
　　3.赤泥中鐵元素對地聚物性能的影響規(guī)律研究
　　利用含不同鐵物相的赤泥制備地聚物，探究鐵元素對地聚物性能的影響，并

6、對鐵元素在地聚物制備過程中的轉(zhuǎn)變規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：鐵元素在赤泥中的存在形態(tài)相對于Si、Al的形態(tài)轉(zhuǎn)變來說對地聚物性能影響較小，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究中，Si、Al的形態(tài)轉(zhuǎn)變對地聚物性能的影響掩蓋了Fe的形態(tài)變化對地聚物性能的影響。鐵元素在赤泥中以赤鐵礦和類質(zhì)同相形式存在，在熱-堿活化過程中，鋁硅酸鹽礦物的分解會導(dǎo)致部分類質(zhì)同相形式的鐵元素由八面體結(jié)構(gòu)向四面體結(jié)構(gòu)和赤鐵礦轉(zhuǎn)變；在地聚物反應(yīng)中，四面體結(jié)構(gòu)的鐵元素會與鋁硅酸鹽重組再度生成八