高铁赤泥中铝的赋存状态及铝铁分离技术研究

针对拜耳法高铁赤泥无害化处置与资源化利用难题,研究了高铁赤泥中铝的赋存状态及其对铝铁分离的影响。借助XRD、铁化学物相分析、SEM-EDS等检测手段,研究了高铁赤泥的化学组成、矿物组成以及铝的赋存状态等工艺矿物学特征。查明赤泥的主要组成矿物为褐铁矿、赤铁矿、铝针铁矿和钛铁矿,其中铁主要以针铁矿、赤铁矿的形式存在;铝主要以类质同象存在于针铁矿中,形成铝针铁矿,部分以三水铝石的形式存在,铁铝共生关系密切。赋存于针铁矿中的铝采用常规物理分选方法无法实现铝铁分离,利用磁化焙烧和悬浮焙烧预还原—电炉熔炼工艺分别尝试对高铁赤泥进行铝铁分离,磁化焙烧能够实现赤铁矿、针铁矿向磁铁矿的定向转化,但不能有效破坏铁矿物中铝的类质同象结构,无法实现铝和铁的分离,导致磁选铁精矿中TFe品位低、Al2O3含量高;悬浮焙烧预还原—电炉熔炼工艺能有效实现高铁赤泥的铁铝分离与综合利用,当原料TFe品位为46.85%、Al2O3含量为13.31%时,可获得TFe 92.86%的炼钢用生铁,同时所得到的矿渣产品可以作为生产铝酸盐水泥熟料的原料。可见,悬浮焙烧预还原—电炉熔炼工艺可以有效破坏矿石内部铝和铁类质同象的晶格结构,实现了铝铁的高效分离,为高铁赤泥的无害化处置与资源化利用提供了新途径。

高铁赤泥涡流熔融还原提铁中试扩大试验

高铁赤泥中氧化铁含量在30%以上,是重要的铁资源来源。为了规模化、资源化、无害化消纳高铁赤泥,作者所在课题组在实验室进行了高铁赤泥涡流熔融还原试验,并得到了最佳工艺参数。本文在实验室研究基础上进行了中试扩大试验,采用工业试剂替代了实验室分析纯试剂,取得了较好的效果。在试验温度1500℃、配碳比1.3、保温时间30 min、搅拌转速125 r/min、碱度1.0、氟化钙添加量为氧化钙添加量的10%的试验条件下,可回收赤泥中97.12%的铁;获得的生铁产品中磷和硫的含量低,成分满足炼钢用生铁国标L03的要求;还原渣中的主要物相为钙铝黄长石、钛酸钙和霞石,是生产水泥熟料的有效组分。该中试放大试验为工业大规模应用提供了相关数据参考,有利于实现高铁赤泥的规模化资源化利用。目前该生产采用间歇式生产模式,未来可通过设计连续式反应装置实现连续加料、连续出渣和出铁。

高铁赤泥熔融还原提铁尾渣缓冷过程相变研究

赤泥的堆积占用大量土地资源,且存在环境及安全风险,目前从赤泥中回收有价元素是赤泥有效消纳的方式之一。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,在提取铁元素后对熔融尾渣进行缓冷过程的物相分析及微观形貌分析,研究提铁尾渣在缓冷过程中的物相变化,为赤泥熔融还原提铁尾渣水泥化提供理论依据。结果表明,提铁条件为碱度0.8、配碳比1.1、CaF_(2)添加量10%的赤泥提铁尾渣,在缓冷过程中选择1000℃的条件下进行保温,能更好形成制备水泥所需物相。

高铁赤泥熔融还原过程中钠铝硅的行为研究

随着氧化铝行业的发展,国内堆存了大量高铁赤泥。赤泥的堆存不仅增加氧化铝企业生产成本,还会造成环境污染,同时高铁赤泥中的金属资源未有效回收。本文采用熔融还原法处理高铁赤泥,通过对还原渣进行成分分析、物相分析以及微观形貌分析,研究了赤泥熔融还原过程中Na、Al、Si_(3)种元素的行为变化,为赤泥熔融还原渣水泥化提供理论依据。结果表明,赤泥中的Na元素由NaAlSiO_(4)转化为NaCaAlSi_(2)O_(7)留在了尾渣中,Al元素多以3CaO·Al_(2)O_(3)转化为尾渣中的NaCaAlSi_(2)O_(7)、Ca_(2)Al(AlSi)O_(7)等,Si元素则是从Ca_(2)SiO_(4)转化为NaCaAlSi_(2)O_(7)、Ca_(2)Al(AlSi)O_(7)、Ca2Al2SiO7等。

广西高铁赤泥高值化综合利用途径

广西是氧化铝的主要生产基地,年产生赤泥约1500万t,所产赤泥含铁高,且富含“三稀”金属,具有较大资源回收价值。实现赤泥高值化综合利用的4个目标是碱的无害化处理,铁、铝有效分离,富集“三稀”元素,低成本处理。本文综合分析目前赤泥综合利用技术现状,并考虑广西丰富的农林资源,提出采用生物质气还原焙烧高铁赤泥-溶出并磁选的工艺路线。热解气炭联产技术可以将广西丰富的农林废弃物转变为高质量的可燃气体,气化的副产品是生物质炭,可以作为还原剂用于碱还原焙烧工艺,大幅降低了辅料成本。配入碳酸钠的赤泥经过还原焙烧后再湿磨溶出,溶出液主要成分为铝酸钠,回收氢氧化铝和碳酸钠,溶出渣经磁选铁矿后,剩余部分为“三稀”金属富集渣,可以回收钛、钪、稀土等。本文提出的工艺路线达到了铁、铝有效分离及“三稀”元素的富集,而且能够低成本处理,且加入的碱能够循环使用,为广西赤泥的低成本高效利用及“三稀”金属回收提供了一个新路径。

硫磺还原高铁赤泥提铁

为提高高铁赤泥的综合利用率,响应国家“碳达峰”与“碳中和”的号召,提出了利用硫磺还原高铁赤泥、固相还原—磁选提铁的新方法,研究了不同的焙烧温度、配料比、焙烧时间对硫磺还原赤泥中Fe2O3效果的影响.利用XRD分析了焙烧产物的物相组成,采用湿法磁选机磁选分离出精矿和尾矿,并计算出精矿中铁的回收率.结果表明:在硫磺与高铁赤泥的配料比(即S与赤泥中Fe2O3的摩尔比)为1∶6、焙烧温度为800℃、焙烧时间为0.5 h的条件下,还原效果最佳,铁回收率高达90%.

拜耳法高铁赤泥直接还原制备海绵铁的研究

高铁赤泥煤基直接还原-磁选分离制备海绵铁,实现了铁的有效富集;还原过程中2FeO.SiO2和FeO.Al2O3的生成阻碍了赤泥中铁氧化物还原,采用预焙烧处理可以促进赤泥还原,但添加剂存在时经预焙烧处理效果不显著;还原过程中添加剂Na2CO3产生碱性氧化物与酸性氧化物反应,CaF2则可降低固相反应产生化合物熔点和粘度,改善还原条件;添加3%Na2CO3和3%CaF2,还原焙烧温度为1 150℃,还原焙烧时间为3 h时,还原焙烧块的金属化率达到92.79%,可获得铁品位89.57%,铁回收率为91.15%的海绵铁。

采用烧结法处理高铁赤泥回收氧化铝

利用氧化铝热力学数据库,对高铁赤泥炉料烧成过程中的相关化学反应进行热力学计算,并在此基础上,研究烧成温度、烧成时间、炉料配比等烧成工艺条件对高铁赤泥炉料烧成效果的影响。研究结果表明:赤泥炉料的配钙量可以在较宽的范围内变化,并且在烧成过程中可能生成不溶盐类,导致熟料中氧化铝的溶出率降低;延长烧成时间和增加配料铁酸钠含量均有利于烧结;高铁赤泥炉料的最佳配料是:熟料中Na2O.Fe2O3质量分数为10%～12%,钙铁摩尔比为1.0～1.2;烧成工艺条件是:温度为1 000～1 050℃,烧成时间为30～40 min。在最佳配料和烧成工艺条件下,当熟料中氧化铝含量为15%左右时,熟料中Al2O3回收率可达85%～90%。

高铁赤泥悬浮磁化焙烧-弱磁选提铁工艺

高铁赤泥中的铁含量较多,是一种潜在的铁矿资源.因此,研发创新性工艺和技术以实现赤泥中铁的回收利用和赤泥减量很有必要.针对拜耳法高铁赤泥,制定了悬浮磁化焙烧-弱磁选的工艺流程,并研究了焙烧温度、焙烧时间、还原气CO浓度和总气量对磁化焙烧效果的影响.结果表明,在最佳焙烧条件下,焙烧矿经过弱磁选别,可获得磁选精矿TFe品位为56.40%,回收率为88.46%的指标.通过对原料和焙烧产品的XRD分析、铁的化学物相分析、SEM-EDS分析和VSM分析可知,赤泥中的弱磁性的赤铁矿在磁化焙烧过程中被还原成了强磁性的磁铁矿.

山东某高铁赤泥工艺矿物学研究

采用化学分析、X射线衍射、激光粒度分析、光学显微镜、能谱分析和BPMA等多种分析手段,对山东某高铁赤泥从工艺矿物学角度进行了详细研究.结果表明:赤泥粒度很细,化学成分与矿物(相)组成非常复杂.主要矿物(相)为微粒硅渣、赤铁矿、铁-铝氧化物、褐铁矿,以及微量的硅铝酸钠、铁-钛氧化物、石英、三水铝石、软水铝石、长石、云母等矿物.赤泥中的铁主要赋存于赤铁矿、褐铁矿、铁-铝氧化物和微粒硅渣中.赤泥中微粒硅渣含量较大但其中的矿物(相)粒度很细.充分利用微粒硅渣中的铁、铝、钛、钠是关键.

配加高铁赤泥降低球团矿膨润土用量的研究

利用高铁赤泥的吸水性和胶结作用进行了降低球团膨润土用量的试验研究。实验室试验和工业试验结果表明:配加高铁赤泥能有效减少膨润土用量,其配比可由1.5%降到0.8%;当膨润土配比为0.8%时,生球强度、成品球强度、化学成分等都能满足球团生产要求;在冶金性能方面,添加赤泥球团的低温粉化指标优于普通球团,而还原性、还原膨胀、软熔性能低于普通球团。

论残钠在高铁赤泥煤基直接还原过程中之作用

本文讨论了赤泥中残销在高铁赤泥煤基直接还原过程中的作用．研究结果表明，赤泥中残钠有促进直接还原团块金属化之作用，且促进铁晶核长大的效果比促进铁晶粒成核的效果为强。

高铁赤泥煤基直接还原过程中固相反应的热力学分析

本文从热力学角度分析了高铁赤泥煤基直接还原过程中固相反应的可能性和条件。赤泥还原焙烧过程中，铁橄榄石和铁尖晶石的生成过程是金属铁首先被赤泥中的残氧氧化成ＦｅＯ，进而扩散至固态反应物界面的固相反应过程；在还原过程中存在碱性氧化物效应，即碱性氧化物能从铁橄榄石和铁尖晶石中置换出ＦｅＯ，籍以提高ＦｅＯ的活度，使得赤泥的还原条件大为改善。

某高铁赤泥煤基直接还原过程中的碱性氧化物效应初探

对某高铁三水型铝铁复合矿拜耳法赤泥煤基直接还原的行为和特点及还原过程中的碱性氧化效应进行了初步探讨。研究结果表明，在还原过程中存在有碱性氧化物效应，即强碱性氧化物（如Ｎａ＿２Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ）能从铁橄榄石和铁尖晶石中置换出ＦｅＯ，藉以提高ＦｅＯ的活度，使得赤泥的还原条件大为改善。

某高铁赤泥煤基直接还原过程中金属铁晶粒长大特性研究

本文研究了某高铁赤泥煤基直接还原过程中金属铁晶粒长大特性，并着重讨论了煤种及添加剂种类对金属铁晶粒长大特性的影响，得出了一些有意义的结论。

某高铁赤泥煤基直接还原过程中金属铁晶粒成核剂的选择及应用

从热力学出发研究了赤泥直接还原过程中金属铁晶粒成核剂选择的途径，并用于某高铁赤泥直接还原。配入成核剂Ｂ高铁赤泥煤基直接还原工艺研究结果表明，新型成核剂Ｂ在还原过程中产生了催化作用，使得还原温度、Ｃ＿固／Ｆｅ比下降。

稻杆水热法处理高铁赤泥过程中铁的转化行为研究

高铁赤泥中含有大量的Al2O3、Fe2O3,通过化学分析、XRD、SEM-EDS等测试手段,结合其物化特性进行提取技术工艺的初步研究。添加稻秆作为还原剂,首先将Fe2O3低温溶于碱性溶液中形成FeO2-,后将其还原为Fe3O4并富集在渣中,通过磁选获得高纯磁铁矿。通过Chemistry 6.0软件绘制E-pH图研究其在不同温度条件下的反应热力学平衡,得出其理论转化的pH值范围。实验结果表明:其铝溶出率为91.2%,铁还原率为98.1%;磁选强度为0.08 T,铁精矿的TFe品位为72.8%;磁选强度为0.16 T时,铁精矿的Fe回收率为97.4%。

高铁赤泥碳热还原制备镍铁合金

以高铁赤泥和红土镍矿为原料,焦粉为还原剂,通过高温直接还原方法制备镍铁合金,通过对不同温度、还原剂比例、添加剂比例制备的合金及残渣进行分析测试,研究不同还原条件对赤泥和红土镍矿还原过程的影响。结果表明,随还原剂焦粉比例增大,镍铁合金的收得率提高;焦粉质量分数为30%、还原温度为1550℃时,镍铁合金收得率高达89.6%。随添加剂CaO和Na_(2)CO_(3)的加入,金属与残渣的分离效果显著提升。当Na_(2)CO_(3)的质量分数增加到6%时,红土镍矿中的镍全部还原进入合金,残余奥氏体变少并转变为马氏体,合金硬度提升,洛氏硬度(HRC)为52.5。

废旧阴极炭粉高温还原高铁赤泥试验

本文着重探索以废旧阴极炭粉高温焙烧还原赤泥中的铁元素,并通过磁选提取铁精矿粉的工艺条件。试验以某铝企业氧化铝厂的高铁赤泥为原料,以其电解铝厂的废旧阴极炭粉作为固体还原剂,将两者按一定比例混合制团后在高温条件下进行还原焙烧,继而磁选出铁精矿粉。通过对精矿品位及产出率的分析,确定适宜工艺参数。

分选剂对磁化高铁赤泥磁选影响的研究

将高铁赤泥与焦炭按照一定比例混合在马弗炉中进行高温磁化,磁化后物质加入分选剂用磁选机进行湿法磁选。经研究发现,分选剂烷基磺酸钠和硅胶联合作用,能够将磁性物质和非磁性物质有效分离,显著提高磁选铁精矿的品位,提高了磁选效率。