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)生的堿性殘渣，由于其堿度高，成分復雜，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)集團山東分公司，其以印尼進口鋁土礦為原料，產(chǎn)生的赤泥中Fe2O3含量高達30.77wt％。本論文研究了赤泥熱-堿活化預處理制備地聚物，赤泥還原焙燒后磁選回收鐵，以及磁選殘渣制備地聚物的性能，探討了鐵元素對地聚物反應過程的影響。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.赤泥熱-堿活化預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。實驗結果表明：在Na2O摻量為5.0wt%時，地聚物28d抗壓強度最佳，達到23.86MPa；在活化預處理中添加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構，導致強度降低；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，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渣制備地聚物的研究
　　在高溫條件下，利用煤粉對赤泥進行還原焙燒，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。實驗結果表明：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，磁選殘渣制備的地聚物仍有20MPa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變規(guī)律進行了分析。結果表明：鐵元素在赤泥中的存在形態(tài)相對于Si、Al的形態(tài)轉變來說對地聚物性能影響較小，在現(xiàn)有的實驗研究中，Si、Al的形態(tài)轉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致部分類質同相形式的鐵元素由八面體結構向四面體結構和赤鐵礦轉變；在地聚物反應中，四面體結構的鐵元素會與鋁硅酸鹽重組再度生成八