直接还原—磁选法从拜耳法赤泥中回收铁及其还原行为研究

发布时间：2017-06-26 13:09

  本文关键词：直接还原—磁选法从拜耳法赤泥中回收铁及其还原行为研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：赤泥是在生产铝过程中产生的一种显碱性的红色固体废弃物。同时,赤泥也是一种产量巨大的二次资源,如能对其中的有价元素进行回收不仅可以产生经济效益而且对其后续的综合利用亦有帮助。本文以文山铝业所提供的拜耳法赤泥为研究对象,通过化学多元素分析、物相分析、湿筛和水析试验、SEM检测和差热分析对赤泥的性质进行了分析,基于赤泥原矿的性质,本文采用直接还原—磁选法从拜耳法赤泥中回收铁及研究其还原行为。通过对影响直接还原焙烧—磁选的各个因素进行条件试验,确定了各个因素的最佳条件：还原剂为活性炭,焙烧温度1150℃,焙烧时间120min,活性炭用量为赤泥质量百分数19%,还原添加剂为NaF和CaF2,添加剂用量分别为赤泥质量百分数12%,焙烧产品的冷却方式为水淬,棒磨时间为10min(-400目96.56%),磁选场强为19400e。而正交试验表明,当从Fe的回收率方面来考量时,影响程度从强到弱依次为还原温度、NaF用量、焙烧时间、活性炭用量、CaF2用量。在最佳焙烧组合条件下利用磁选管进行磁选可以获得品位和回收率分别为81.75%和85.96%的铁精矿,尾矿品位为4.05%。利用磁滚筒在12000e下进行磁选则可以获得品位和回收率分别为56.83%和78.17%的铁精矿,尾矿品位为5.43%。不同还原剂的焙烧产品的还原行为研究表明,活性炭和无烟煤还原效果相近,对于使用活性炭的焙烧产品,其中的铁以大小不一的球型形态无规律分散其中,在后续的磨矿中更易实现单体解离。对于还原温度,随着还原温度的升高,赤泥中的铁富集程度越来越好,且其中的铝硅杂质元素也越来越少。不同的添加剂对赤泥中铁元素的富集有不同的作用效果,其中NaF和CaF2均能显著促进赤泥中铁的富集还原。NaF可使赤泥中的铁富集成铁密度大的球体,得到的铁精矿品位较高(74.95%),而CaF2则使较多的铁富集成易单体解离的球团,局部放大后可看到结晶体中有裂纹,得到的铁精矿回收率较高(81.79%)。在最佳焙烧组合条件下得到的焙烧产品,其中的铁元素富集成铁密度大的球状颗粒,结晶良好,其他区域含铁较少。而其铁物相结果显示,样品中的赤褐铁矿由还原前的83.88%降为0.71%,而磁性铁由还原前的不足2.7%升为88.37%,赤泥中的赤褐铁矿经还原后绝大部分转变为磁性铁,赤褐铁矿的转化率超过99%。经磁选得到的铁精矿的XRD结果显示,单质铁的特征峰明显,而没有出现其他峰值明显的杂质峰,铁精矿主要以单质铁为主。这说明,赤泥中的铁矿物,如赤铁矿和褐铁矿,在直接还原焙烧过程中被还原为金属铁。
【关键词】：拜耳法赤泥 直接还原焙烧 磁选 还原行为
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X758
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 铝资源概述12-15
• 1.1.1 铝土矿资源特征13-15
• 1.1.1.1 世界铝土矿资源特征13-14
• 1.1.1.2 中国铝土矿资源特征14-15
• 1.2 赤泥的产生、分类、性质及所造成的问题15-20
• 1.2.1 赤泥的产生与分类15-19
• 1.2.1.1 拜耳法生产工艺15-16
• 1.2.1.2 碱-石灰烧结法生产工艺16
• 1.2.1.3 联合法生产工艺16-19
• 1.2.2 赤泥的性质19
• 1.2.3 赤泥带来的问题19-20
• 1.3 国内外对赤泥的综合利用现状20-25
• 1.3.1 赤泥的综合回收20-23
• 1.3.1.1 铁的回收21
• 1.3.1.2 铝和碱的回收21-22
• 1.3.1.3 稀土金属的回收22
• 1.3.1.4 钛的回收22-23
• 1.3.1.5 硅的回收23
• 1.3.2 赤泥的综合利用23-25
• 1.3.2.1 应用于建筑材料方面23-24
• 1.3.2.2 应用于环境保护方面24-25
• 1.3.2.3 应用于农业方面25
• 1.3.2.4 应用于工业方面25
• 1.4 现有赤泥利用技术中存在的问题25-26
• 1.5 本文的研究目的、意义和主要内容26-28
• 第二章 拜耳法赤泥的性质及研究方法28-38
• 2.1 试验原料及性质28-34
• 2.1.1 拜耳法赤泥28-34
• 2.1.1.1 化学组成28
• 2.1.1.2 物相组成28-30
• 2.1.1.3 粒径及组成分布30-32
• 2.1.1.4 赤泥的微观形貌组成及元素分布32-33
• 2.1.1.5 赤泥原矿差热分析33-34
• 2.1.2 还原剂34
• 2.2 直接还原法从拜耳法赤泥中回收铁试验原理和方法34-37
• 2.2.1 试验原理34-35
• 2.2.2 试验研究方法35-37
• 2.3 主要设备和试剂37-38
• 第三章 直接还原焙烧-磁选试验38-54
• 3.1 直接还原焙烧-磁选管试验39-50
• 3.1.1 还原剂的选择39-40
• 3.1.2 还原焙烧温度对结果的影响40
• 3.1.3 还原焙烧时间对结果的影响40-41
• 3.1.4 活性炭用量对结果的影响41-42
• 3.1.5 添加剂的选择与确定42-43
• 3.1.6 添加剂NaF用量对结果的影响43-44
• 3.1.7 添加剂CaF_2用量对结果的影响44-45
• 3.1.8 不同冷却方式对结果的影响45
• 3.1.9 磁选场强试验结果45-46
• 3.1.10 磨矿细度试验结果46-47
• 3.1.11 正交试验47-50
• 3.2 磁滚筒磁选工艺试验50-51
• 3.3 本章小结51-54
• 第四章 赤泥还原焙烧铁矿物的还原行为54-76
• 4.1 无添加剂存在下赤泥的还原行为54-62
• 4.1.1 不同还原剂种类下的还原行为54-59
• 4.1.1.1 活性炭作为还原剂54-55
• 4.1.1.2 焦炭作为还原剂55-57
• 4.1.1.3 无烟煤作为还原剂57-59
• 4.1.2 不同还原温度下的还原行为59-62
• 4.2 添加剂作用下赤泥的还原行为62-68
• 4.2.1 NaF对赤泥还原行为的影响62-64
• 4.2.2 CaF_2对赤泥还原行为的影响64-66
• 4.2.3 NaF和CaF_2混合使用对赤泥还原行为的影响66-68
• 4.3 缓冷方式对赤泥还原行为的影响68-69
• 4.4 最佳优化条件下还原焙烧产品的铁物相组成69-70
• 4.5 最佳优化条件下磁精矿的微观形貌与物相特征70-72
• 4.6 赤泥最优焙烧条件下的差热分析72
• 4.7 本章小结72-76
• 第五章 结论76-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-86
• 附录A 硕士学位期间发表的文章86
• 附录B 硕士学位期间参与的科研项目86
• 附录C 硕士学位期间所获奖励86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 南相莉;张廷安;刘燕;豆志河;赵秋月;蒋孝丽;;我国主要赤泥种类及其对环境的影响[J];过程工程学报;2009年S1期

2 景英仁,景英勤,杨奇;赤泥的基本性质及其工程特性[J];轻金属;2001年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘万超;拜耳法赤泥高温相转变规律及铁铝钠回收研究[D];华中科技大学;2010年

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本文编号：486232