高铁氧化铝赤泥中铁的回收技术研究

摘要

随着我国经济的持续快速发展，对支持国民经济可持续发展的第一、二大金属铁、铝的消费也越来越大，导致国内铁矿石和铝土矿石供需矛盾突出，资源严重短缺，对国外资源的依存度越来越大。赤泥是铝土矿经强碱溶出氧化铝后所产生的废矿渣，主要成分有Fe2O3，Al2O3，SiO2，CaO，TiO2，REO等。每生产1t氧化铝约产生0.8-1.5t赤泥，我国累积堆存量达到2亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。
　　 本文针对赤泥中有价金属铁的回收再利用进行了深入的研究。采用强化赤泥固态还原-磁选的工艺，以利用氧化铝赤泥制取金属铁粉为目的，以焙烧矿金属化率、磁选精矿TFe品位及Fe回收率为评价指标，考查了不同种类的添加剂用量、还原温度、还原时间、磨矿细度、磁场强度对赤泥直接还原-磁选效果的影响。
　　 氧化铝赤泥在添加剂（6％碳酸钠，6％硫酸钠）作用下，铁还原成金属铁，通过弱磁选分离得到符合炼钢要求的海绵直接还原金属铁粉铁。最适宜的工艺条件为:还原温度1050℃，还原时间60min，磨矿时间10min，磨矿浓度50％，磁场强度1000Gs。在此条件下得到的精矿含全铁90.16％，铁回收率可达94.95％。
　　 热力学研究表明，铝、硅化合物在高温还原气氛下能与氧化铁还原的中间产物浮氏体发生反应，产生铁、铝、硅多元化合物，对铁氧化物还原不利，从而影响还原后的铁金属化率。还原产物物相研究表明，在添加钠盐添加剂后，铝、硅化合物在高温还原过程中优先与钠盐发生反应，生成铝硅酸钠，减少铁晶粒迁移聚合的阻力，从而使铁晶粒能够顺利长大，便于后续磨矿—磁选回收铁。
　　 还原产物微观结构研究表明，在碳酸钠单独作用于赤泥直接还原过程时，还原后产生的金属铁晶粒呈点状分布，还原产生的金属铁晶粒没有聚集起来，故磨矿磁选时与非磁性物不能很好地分离;然而在硫酸钠单独作用时，还原产物中金属铁颗粒较大，磨矿磁选时，能较好的与非磁性物分离。考虑到添加剂用量及还原过程中带入过量的硫元素，故采用碳酸钠替代部分硫酸钠。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 氧化铝赤泥的产生与特性

1．2 氧化铝赤泥综合利用研究现状

1．2．1 赤泥作为大宗材料原料的综合利用

1．2．2 赤泥中有价金属的综合回收利用

1．3 本文的研究目的、意义及主要内容

第二章 原料性能与研究方法

2．1 原料性能

2．1．1 氧化铝赤泥

2．1．2 还原剂

2．1．3 添加剂

2．2 研究方法

2．2．1 工艺流程

2．2．2 试验方法与设备

2．2．3 仪器测试与分析方法

2．3 评价指标

2．4 本章小结

第三章 氧化铝赤泥还原焙烧—磁选回收铁的研究

3．1 无添加剂时赤泥直接还原—磁选结果

3．1．1 还原温度的影响

3．1．2 还原时间的影响

3．2 添加剂对赤泥直接还原—磁选的影响

3．2．1 添加碳酸钠的影响

3．2．2 硫酸钠对赤泥直接还原-磁选的影响

3．2．3 同时添加碳酸钠和硫酸钠的影响

3．3 添加剂作用下赤泥的还原焙烧-磁选工艺

3．3．1 还原温度的影响

3．3．2 还原时间的影响

3．3．3 还原产品的磨矿—磁选制度

3．4 磁选产物性能及非磁性物的处理

3．5．1 磁选产物性能

3．5．2 非磁性物的处理

3．6 本章小结

第四章 钠盐强化赤泥还原分选的作用机理

4．1 热力学分析

4．1．1 热力学计算方法

4．1．2 铁氧化物的还原热力学

4．1．3 铁、铝、硅化合物还原过程热力学

4．1．4 钠盐作用下铝、硅化合物的还原热力学

4．2 钠盐作用下赤泥还原焙烧物相转变规律

4．2．1 无添加剂存在下赤泥物相变化规律

4．2．2 添加剂存在下赤泥物相变化规律

4．3 钠盐促进还原过程中金属铁晶粒长大的作用

4．3．1 无添加剂存在下赤泥微观结构变化

4．3．2 添加剂作用下赤泥微观结构变化

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果