试议铝土矿高铁三水铝石型铝土矿综合利用新工艺基础

论文导读：外高铁铝土矿利用的探讨近况14-161.3.2广西高铁三水铝石型铝土矿综合利用探讨近况16-231.4本论文的探讨目的、作用及主要内容23-251.4.1探讨目的和作用231.4.2探讨思路及内容23-25第二章高铁三水铝石型铝土矿物化特性探讨25-392.1化学成份浅析252.2工艺矿物学探讨25-362.2.1主要矿物组成及含量25-262.2.2主要元素的
摘要：随着我国冶金工业的快速进展,铝土矿石和铁矿石的消耗量大幅度上升,国内铝土矿和铁矿的供需缺口越来越大,对外依存度日益提升,对国内高铁铝土矿的开发具有重要的现实作用。高铁三水铝石型铝土矿(以下简称为高铁铝土矿)是公认的难选难冶矿石,在我国储量很大。本论文以广西某高铁三水铝石型铝土矿为对象,开展了铁、铝、硅、钒、镓等综合利用新工艺的基础探讨。采取光学显微镜、XRD、 SEM及电子探针等微观测试策略对高铁三水铝石型铝土矿工艺矿物学进行了详细探讨,发现铁主要有着于针(赤)铁矿中,而铝主要有着于三水铝石中；针(赤)铁矿中含有铝元素,Al2O3含量的质量比以17%到39%不等,而三水铝石中也都含有铁元素,Fe2O3含量的质量比以15%～25%不等,这些嵌布粒度小于5μm、嵌入在铁矿内的Al2O3和嵌入在三水铝石内的Fe2O3,导致选矿策略无法将它们分离出来。采取热力学计算和绘图等策略探讨了矿石中的铝、铁、硅等组份在不同气氛下焙烧时的物理化学行为。探讨发现,在低于1500K的温度范围,在氧化性气氛下加热高铁铝土矿不能转变铝、铁、硅的赋存联系；Na2CO3或Na2SO4有着的条件下还原焙烧时,Al2O3和SiO2优先与钠盐反应生成铝硅酸钠,其次是硅酸钠,再次是铝酸钠；Na2SO4容易被还原为Na2SO3, Na2SO3性质不稳定易发生分解而生成Na2S和Na2SO4; Na2SO3与Al2O3和SiO2反应的规律与Na2SO4相同；Na2S不能直接与Al2O3.SiO2发生反应,但在FeO的参与作用下可与Al2O3. SiO2反应,其规律与Na2SO4的相同；钠盐有着时,在适宜的温度及还原气氛下,铁氧化物可还原成金属铁,而铝和硅转换成铝硅酸钠、硅酸钠或铝酸钠。在上面陈述的论述探讨的基础上,开发了还原焙烧-磁选-浸出综合利用高铁三水铝石型铝土矿的新工艺。通过还原焙烧-磁选探讨,获得了优化的焙烧和磁选工艺参数。在Na2SO4质量比15%、硼砂质量比2%、Na2CO3质量比25%、还原焙烧温度1050℃、还原焙烧时间60min、细磨至-0.074mm95.5%～96.0%,磁场强度975Gs的条件下,获得了TFe含量93.73%、Al2O3含量1.21%的磁性物和TFe含量6.73%、Al2O3含量40.56%的非磁性物(富铝渣)产品,铁回收率93.07%。机理探讨表明,在钠盐还原焙烧中,硼砂具有助熔作用,碳酸钠以固相扩散反应为主,硫酸钠以液相反应为主,添加剂的添加推动了铁晶粒的长大和铝/铁的分离。化学浅析及XRD物相浅析表明,焙烧矿主要由金属铁、铝硅酸钠组成,其余还有少量未还原完全的铁氧富氏体及还原焙烧历程中生成的硫化亚铁；磁性物主要成分为金属铁；非磁性物主要成分为铝硅酸钠,其余还有少量硫化亚铁、硅酸亚铁和未分离完全的金属铁。进而探讨了以富铝渣(非磁性物)中回收和分离铝、硅和钠的策略和工艺技术。探讨发现,硫酸浸出可将富铝渣中的铝、硅、钠同时转入溶液。获得了浸出的最佳工艺条件：H2SO4浓度30%、浸出温度30℃、浸出时间30min、液固比10：1、搅拌速度200r/min。在此条件下,富铝渣中A12O3、 SiO2和Na2O浸出率分别达到89.37%、89.12%和96.46%。为以浸出液中分离铝、硅和钠,采取浓硫酸酸化首先分离出硅,再利用硫酸铝和硫酸钠溶解度的差别,采取蒸发结晶策略实现铝、钠的分离。获得了硫酸酸化分离SiO2的最佳条件是H2SO4浓度70%、浸出温度90℃、浸出时间120min、液固比10：1、搅拌速度500r/min。在此条件下,Si02分离率达到98.32%。查明了在还原焙烧-磁选-浸出历程中高铁三水铝石型铝土矿中镓和钒的走向。探讨发现,镓几乎全部进入磁性物质中,可以在金属铁中得到回收；80%以上的钒进入非磁性物中,非磁性物经酸浸后,钒主要到浸出渣中,可以在浸出渣中加以回收。在工艺技术探讨的基础上,推荐了还原焙烧—磁选—浸出法综合利用高铁三水铝石型铝土矿的新工艺流程,与已公开发表“先铁后铝”工艺相比,该流程具有工艺简单、投资成本低、废弃物排放少、综合回收利用率高的优点。本论文的探讨为高铁三水铝石型铝土矿的综合利用提供了新的途径。关键词：铁矿石论文铝土矿论文三水铝石论文直接还原论文综合利用论文
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ABSTRACT6-11
第一章 文献综述11-25

1.1 国内外铝土矿资源及其消费情况11-12

1.2 我国铝土矿资源的特点12-13

1.3 高铁三水铝石型铝土矿综合利用探讨近况13-23

1.3.1 国外高铁铝土矿利用的探讨近况14-16

1.3.2 广西高铁三水铝石型铝土矿综合利用探讨近况16-23

1.4 本论文的探讨目的、作用及主要内容23-25

1.4.1 探讨目的和作用23

1.4.2 探讨思路及内容23-25

第二章 高铁三水铝石型铝土矿物化特性探讨25-39

2.1 化学成份浅析25

2.2 工艺矿物学探讨25-36

2.1 主要矿物组成及含量25-26

2.2 主要元素的赋存状态26-36

2.3 热浅析36-38

2.4 小结38-39

第三章 高铁三水铝石型铝土矿焙烧热力学基础39-75

3.1 热力学计算策略39-40

3.2 氧化焙烧热力学40-56

3.

2.1 主要组分反应热力学41-44

3.

2.2 添加剂作用下的反应热力学44-56

3.3 还原焙烧热力学56-74

3.1 铁氧化物还原的热力学57

3.2 添加Na_2CO_3的反应57-61

3.3 Na_2SO_4作用下还原焙烧热力学61-69

3.4 同时添加Na_2CO_3和Na_2SO_4的反应69-71

3.5 还原焙烧历程化合物氧势图71-74

3.4 小结74-75

第四章 高铁铝土矿综合利用新工艺及机理探讨75-论文导读：.3还原焙烧—磁选铁铝分离机理探讨88-974.2钠-铝-硅分离及铝的提取探讨97-1074.2.1富铝渣中铝-硅的浸出97-1054.2.2浸出液中铝、钠的分离105-1074.3镓、钒走向及其回收107-1124.3.1镓、钒走向107-1084.3.2镓的提取108-1104.3.3钒的提取110-1124.4推荐的综合利用新流程及评价112-1134.5小结113-115第五章结论115-1
115

4.1 添加剂有着时还原焙烧—磁选铝铁分离75-97

4.

1.1 原料及探讨策略75-78

4.

1.2 还原焙烧—磁选试验结果与讨论78-88

4.

1.3 还原焙烧—磁选铁铝分离机理探讨88-97

4.2 钠-铝-硅分离及铝的提取探讨97-107
4.

2.1 富铝渣中铝-硅的浸出97-105

4.

2.2 浸出液中铝、钠的分离105-107

4.3 镓、钒走向及其回收107-112
4.

3.1 镓、钒走向107-108

4.

3.2 镓的提取108-110

4.

3.3 钒的提取110-112

4.4 推荐的综合利用新流程及评价112-113

4.5 小结113-115

第五章 结论115-117
参考文献117-125
致谢125-126
攻读学位期间主要成绩126-127