低品位铝土矿绿色化综合利用的研究

摘要

低品位铝土矿，由于其铝、铁品味低，一直没能被我国铝冶炼行业充分利用。因此，在国家倡导发展循环经济，建设节约型社会的形势下，开展低品位铝土矿综合回收利用的研究工作，有着重要意义。低品位铝土矿中铁矿物和铝矿物嵌布粒度细、相互胶结，矿物的单体解离性能差，若以单一铁矿或铝土矿开发利用，成本高，技术上实行难。本文在对原料性质进行分析、检测的基础上，采用铝土矿—硫酸焙烧法综合回收铝、铁、硅。通过条件试验，确定了相关的适合的工艺条件，打通了工艺流程。主要内容如下:
　　(1)考察了铝土矿—硫酸焙烧过程中焙烧温度、恒温时间、酸矿比和水酸比对氧化铝和氧化铁提取率的影响。在单因素实验基础上，设计了正交实验，得到最佳工艺条件为:焙烧温度350℃，恒温时间2h，酸矿比1.7，水酸比0.5，氧化铝和氧化铁提取率均可达98％以上。用稀H2SO4吸收煅烧铝土矿产生的SO3制备H2SO4返回焙烧。
　　(2)将焙烧后熟料进行溶出，考察了溶出温度、溶出时间和溶出液固比对氧化铝和氧化铁提取率的影响，得到适合工艺条件为:溶出温度95℃，溶出时间30min，溶出液固比5∶1。氧化铝和氧化铁提取率均可达98％以上。
　　(3)将焙烧溶出渣洗涤烘干，得到微硅粉。溶出后的渣的主要成分为二氧化硅，其含量大于90％。
　　(4)将所得溶出液用黄铵铁矾法沉铁，考察了终点pH值、反应温度和反应时间对沉铁率及铝损失率的影响，得到合适工艺条件为:终点pH值3.5，反应温度95℃，反应时间3h。沉铁率可达96％以上，铝损失率为7％左右。
　　(5)分别将黄铵铁矾煅烧和水解得到氧化铁。在650℃煅烧2h后得到的产品中氧化铁含量为96.94％。用水吸收煅烧黄铵铁矾产生的SO3和NH3制备(NH4)2SO4。在溶液终点pH值为10的条件下水解后得到的产品中氧化铁含量为90.83％。水解黄铵铁矾中的过量的NH3用稀H2SO4吸收。
　　(6)将沉铁后的硫酸铝铵溶液制备成碳酸铝铵溶液。考察了反应温度、碳酸铵浓度及原料配比对铝沉淀率和过滤速度的影响，得到适合工艺条件为:温度45℃，碳酸铵浓度1.75mol/L，原料配比3.75。沉铝率可达99％左右，过滤速度为430ml/min。
　　(7)将制得的碳酸铝铵加热到1200℃下保温1.5h，经过分析碳酸铝铵分解成了氧化铝。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 铝土矿资源概况

1．1．1 铝土矿资源的分布和特点

1．1．2 铝土矿开发利用主要处理方法

1．2 氧化铝的性质、分类及用途

1．2．1 氧化铝的性质及分类

1．2．2 氧化铝的用途

1．3 氧化铁的性质及应用

1．4 二氧化硅的性质及用途

1．5 本课题的研究意义及研究内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第2章 实验原料和工艺流程设计

2．1 实验原料

2．2 实验原料的分析

2．2．1 化学成分分析

2．2．2 相成分分析

2．2．3 微观形貌分析

2．3 工艺流程设计

第3章 铝土矿的焙烧与溶出

3．1 实验仪器和实验试剂药品

3．2 实验原理

3．3 实验步骤

3．4 分析方法

3．5 焙烧实验

3．5．1 提取率计算

3．5．2 焙烧单因素实验

3．5．3 焙烧正交实验

3．6 溶出实验

3．6．1 提取率计算

3．6．2 实验结果与讨论

3．7 微硅粉的表征

3．7．1 化学成分分析

3．7．2 相成分分析

3．7．3 粒度分析

3．8 本章小结

第4章 黄铵铁矾法沉铁及制备氧化铁的研究

4．1 实验仪器设备和实验试剂药品

4．2 黄铵铁矾法沉铁原理

4．3 实验步骤

4．4 溶液沉铁实验

4．4．1 沉铁率铝及损失率计算

4．4．2 实验结果与讨论

4．5 由黄铵铁矾制备氧化铁

4．5．1 焙烧黄铵铁矾制备氧化铁

4．5．2 水解黄铵铁矾制备氧化铁

4．6 本章小结

第5章 氧化铝的制备研究

5．1 实验仪器设备和实验试剂药品

5．2 实验原理

5．2．1 反应体系的pH值对反应产物的影响

5．2．2 反应体系的温度对反应产物的影响

5．2．3 滴加方式对反应产物的影响

5．2．4 滴加速度和搅拌强度对反应产物的影响

5．2．5 温度和时间对AACH煅烧产物的影响

5．3 实验步骤

5．4 制备碳酸铝铵实验

5．4．1 铝的沉淀率和溶液过滤速度计算

5．4．2 实验结果与讨论

5．5 碳酸铝铵的表征

5．6 氧化铝表征

5．7 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢