鐵在鋁酸鈣礦相生成過程的行為研究.pdf

1、我國鐵鋁共生資源儲(chǔ)量巨大，如果對其進(jìn)行綜合利用，對我國鋁土礦資源和鋼鐵資源的可持續(xù)發(fā)展意義重大。鐵鋁共生資源中的氧化鋁和氧化鐵含量相對較低，均達(dá)不到各自的工業(yè)品位要求，不能用傳統(tǒng)的方法生產(chǎn)氧化鋁或鐵，但其中有用組分總含量卻較高。課題組提出了“轉(zhuǎn)底爐還原—鋁酸鈣渣/鐵高溫熔化分離—鋁酸鈣渣提取氧化鋁技術(shù)”來處理鐵鋁共礦的工藝，使得鐵鋁共生資源能夠被綜合利用起來。本文以此工藝為基礎(chǔ)，以分析純試劑為原料模擬鐵鋁共生礦成分，系統(tǒng)研究了模擬的鐵鋁

2、共生礦在燒結(jié)過程中鋁酸鈣的礦相生成規(guī)律、鋁酸鈣渣的自粉性能、浸出性能以及鐵的行為，并將得到的工藝參數(shù)在鐵鋁共生礦和高鐵赤泥燒結(jié)中進(jìn)行了驗(yàn)證，主要研究結(jié)果如下:
　　在1250℃條件下，球團(tuán)的金屬化率隨著配碳量的增加以及還原時(shí)間的延長有所增加，但配碳量太大不利于還原鐵在高溫時(shí)的聚集。根據(jù)鋁酸鈣渣中殘留鐵的含量得到，球團(tuán)中C/O=1.0～1.2為宜，還原時(shí)間為15～30min，還原溫度為1250℃，此時(shí)球團(tuán)的礦相為Fe、β-2CaO·

3、 SiO2、 CaO、Fe3O4、12CaO·7Al2O3和2CaO·Al2O3· SiO2，且隨著C/O的變化，球團(tuán)中物相種類沒有發(fā)生變化;
　　在1500℃保溫20min的條件下考察配鈣比C/A時(shí)，配鈣比C/A過高，不利于還原鐵的聚集，造成鐵珠尺寸變小，同時(shí)增加渣量，使能耗增大;過低的配鈣比C/A會(huì)導(dǎo)致內(nèi)配碳球團(tuán)在燒結(jié)過程中生成2CaO· Al2O3· SiO2，不利于氧化鋁的浸出，其最佳配鈣比C/A為1.2;
　　球團(tuán)

4、經(jīng)1250℃預(yù)還原后隨爐升至高溫進(jìn)行渣鐵分離，發(fā)現(xiàn)熔分溫度影響較大，低于1500℃時(shí)，還原鐵聚集情況不好，幾乎無鐵粒產(chǎn)生，且鋁酸鈣礦相中出現(xiàn)2CaO·Al2O3·SiO2，1500℃以上時(shí)，鋁酸鈣渣殘留鐵含量較少，為2％～4％，鋁酸鈣渣礦相主要為12CaO·7Al2O3、CaO·Al2O3、2CaO·SiO2、3CaO Fe2O3·3SiO2，具有較高的活性，氧化鋁浸出率為97.24％。熔分時(shí)間為10～50min時(shí)，隨著熔分時(shí)間的增加，

5、鋁土礦中的鐵被還原程度增加，鋁酸鈣渣中殘留鐵減少，當(dāng)熔分時(shí)間達(dá)到20min時(shí)，殘留鐵的含量為2.21％;熔分時(shí)間對鋁酸鈣渣的礦相生成及鋁酸鈣渣的自粉性能和浸出性能沒有太大影響。在1250℃還原15min并在1500℃熔化分離20min的鋁酸鈣活性相對較好;
　　在球團(tuán)還原及熔分過程中，當(dāng)鐵以Fe2O3形態(tài)與CaO、Al2O3和SiO2混合燒結(jié)時(shí)，大部分Fe2O3被配入的固體碳還原為金屬鐵，少量的Fe2O3殘留在鋁酸鈣渣中與CaO和

6、SiO2結(jié)合生成3CaO Fe2O3·3SiO2。當(dāng)鐵以FeOOH形態(tài)存在時(shí)，鋁酸鈣渣中殘留鐵除了3CaO Fe2O3·3SiO2外，還存在Ca3Al0.84Fe1.16(SiO4)3、 Ca1.92Fe1.08Fe2(SiO4)3化合物，但含量均較少;
　　當(dāng)以鐵鋁共生礦為研究對象時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果與純試劑模擬結(jié)果類似，即在C/A=l.2時(shí)，熔分后鐵聚集狀況與鋁酸鈣渣自粉性均良好，鐵大部分以金屬鐵被磁選分離，殘留的鐵則以鈣鐵榴石形式存

7、在，鋁酸鈣渣礦相主要為12CaO·7Al2O3、CaO·Al2O3、2CaO· SiO2、鈣鐵榴石，此時(shí)氧化鋁浸出率為92.38％;以高鐵赤泥為研究對象時(shí)鐵的行為與以純試劑模擬結(jié)果類似，即鐵基本被完全分離，但鋁酸鈣礦渣當(dāng)C/A=1.2時(shí)礦相主要為2CaO· Al2O3·SiO2氧化鋁浸出率只有約50％，隨著C/A增加2CaO·Al2O3·SiO2逐漸消失，在C/A=1.6時(shí)得到相對較好的氧化鋁浸出率83.89％。鋁酸鈣渣中未發(fā)現(xiàn)CaO·