拜耳法赤泥脱碱及铁回收的研究

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拜耳法赤泥是拜耳法生产氧化铝所产出的高碱固体化合物。对拜耳法赤泥的综合利用一直以来都是众多科研工作者研究的重点课题。若能有效的解决赤泥碱含量高的问题,并实现铁、铝等有价金属的回收,无疑对我国大量堆存的赤泥进行资源化利用具有重要的现实意义。本文对拜耳法赤泥添加氧化钙脱碱及还原焙烧磁选回收铁的机理做了相关的研究。在不同实验条件下考察了拜耳法赤泥添加氧化钙的脱碱效果,确定了添加氧化钙脱碱的最佳条件。对还原焙烧过程及磁选过程对铁回收的影响进行了实验研究,确定出了最佳还原焙烧及磁选的条件。论文的主要研究结果如下:1)添加CaO将赤泥中的钠硅渣(Na2O·Al2O3·nSiO2·mH2O)通过钙钠置换的方式变成钙硅相,从而使此前在钠硅渣中的Na2O进入到溶液当中,以达到脱碱的目的。此外CaO也能与赤泥中的Na2CO3、NaAlO2、Na2SO4、Na2SiO3等其他含钠成分反应,而使Na+进入溶液脱除。2)机械活化处理后的赤泥,在48μm以下赤泥中Na2O的含量相对更高,通过XRD及SEM-EDS的分析发现其铁相主要分布在75μm以下的赤泥中,此外,75μm以下的赤泥中有明显的不规则棒状体及针状体存在。3)通过动力学分析表明,添加氧化钙脱碱浸出过程的动力学方程可以用kct=1-2α/3-(1-α)2?3来描述,其反应的表观活化能为23.55 kJ/mol,拜耳法赤泥脱碱浸出过程的反应动力学模型属于内扩散控制的收缩未反应核膜型。4)实验结果表明,浸出温度、反应时间、CaO添加量的增加,均有利于拜耳法赤泥脱碱。而随着液固比的增加,赤泥脱碱率先上升后下降。在液固比=4.0、CaO/Na2O=6.5、浸出温度95℃、浸出时间4h的条件下,其脱碱率能达到85.24%,脱碱后Na2O含量为0.86%。此外,高温高压下,脱碱效果更好,其脱碱率大约能达到97%,脱碱后Na2O含量大约为0.30%。而通过焙烧处理后添加CaO脱碱不能提高拜耳法赤泥的脱碱率。5)采用不同黏结剂做压片实验,确定的黏结剂为PVP乙醇,最佳压片条件为7g赤泥、2ml黏结剂配比下进行压片。6)通过研究矿物粒度、磁场强度、矿浆浓度对磁选过程的影响及焙烧温度、焙烧时间、活性炭添加量、CaO添加量对还原焙烧过程的影响确定出的还原焙烧磁选回收铁的优化条件为:焙烧温度1450℃、焙烧时间60min、炭粉添加量1%、焙烧后矿物磨矿70s、磁场强度0.19T、矿浆浓度50ml/g。在此条件下,铁的回收率约为78%,铁精矿品位约为75%。
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