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拜耳法赤泥碱石灰烧结法回收铁铝工艺的研究

作　者: 江文琛
导　师: 杨家宽
学　校: 华中科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 拜耳法赤泥碱石灰烧结粒径分级铁铝回收固废资源化
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

赤泥是氧化铝提取过程中排出的固体废渣。如何有效分离回收赤泥中的铁、铝等有价金属一直是赤泥资源利用的热点课题之一。本文以拜耳法赤泥为研究对象,提出了通过粒径分级预处理分类利用拜耳法赤泥的思路,重点进行了拜耳法赤泥碱石灰烧结法回收铝的研究,并对铁铝联合回收进行了探索实验。将赤泥在水流作用下进行过筛分级,分级后各粒径赤泥进行化学成份和矿物组成分析,结果显示赤泥可以被分为粒径大于0.075mm的粗赤泥和粒径小于0.075mm细赤泥,有利于其后续采用不同技术进行回收利用。将分级后的细赤泥进行碱石灰烧结,烧结后熟料经碱液溶出回收铝。结合影响铝回收率的十组单因素对比实验,探讨了各因素的影响趋势及原因,得到最佳工艺参数为:焙烧温度800℃,焙烧时间40min,混合物后Na/Al为1.3(摩尔比),Ca/Si为2.5(摩尔比),炭粉按赤泥质量的18%加入;溶出温度85~90℃,溶出时间15min,碱液中Na2Ok浓度为15g/L,Na2OC浓度为5g/L,液固比15mL/g。在该条件下铝的回收率为85.74%,熟料标准溶出率为85.66%。烧结后熟料与溶出后残渣通过XRD分析,可看出相对于烧结后熟料,溶出后残渣的主晶相少了铝酸钠(Na2O·Al2O3),这说明溶出过程中主要是Na2O·Al2O3溶入碱液被回收。在铁铝联合回收实验中,其联合回收的难点在于如何降低铁的还原烧结温度,通过延长焙烧时间、将熟料磨至纳米和添加催化剂实验发现均效果均不明显。另外,采用微波烧结技术对赤泥的铁铝联合回收进行了初步探索,发现微波加热能在10min左右就将混合物料升到1200℃以上。通过改变不同参数实验得到:添加赤泥质量3%的铁粉和4%的KF,采用微波烧结将物料加热到1100~1150℃之间时,保温10min,铁铝回收效果较好,铁的回收率达到75.30%,铝的回收率达到73.68%。最后本文对碱石灰烧结-溶出-磁选联合回收铁铝的工艺进行了初步的经济性分析。处理100吨干赤泥可产出12.39吨氧化铝,6.57吨海绵铁,64.58吨钙硅渣,能获利23990.51元,经济效益良好,适合于大规模生产。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 课题的目的及意义  9-10
  1.2 国内外拜耳法赤泥综合利用研究现状  10-13
  1.3 本论文的研究内容  13-17
2 实验原料与实验方法  17-22
  2.1 实验原料  17-18
  2.2 实验方法  18-22
3 粒径分级实验  22-27
  3.1 赤泥各粒径比重分布情况  22
  3.2 不同元素在各粒径中的分布情况  22-24
  3.3 各粒径的矿物成分分析  24-25
  3.4 分级粒径的确定  25-26
  3.5 本章小结  26-27
4 赤泥中铝回收工艺实验  27-50
  4.1 实验原理及方法  27-29
  4.2 烧结过程中各因素影响实验  29-35
  4.3 溶出过程中各因素影响实验  35-40
  4.4 机理分析  40-44
  4.5 铝回收过程中物料衡算  44-48
  4.6 本章小结  48-50
5 铁铝联合回收探索实验  50-61
  5.1 铁铝回收顺序探讨实验  50-52
  5.2 分级前后铁铝回收对比实验  52
  5.3 铁铝联合回收难点分析  52-54
  5.4 低温回收铁探索实验  54-56
  5.5 微波技术铁铝联合回收实验探讨  56-59
  5.6 本章小结  59-61
6 工艺经济性分析  61-67
  6.1 生产原料及物料计算  61-62
  6.2 工艺运行成本  62-65
  6.3 工艺利润分析  65-66
  6.4 本章小结  66-67
7 结论与展望  67-69
  7.1 全文结论  67-68
  7.2 下一步展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-75
附录 Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文  75-76
附录 Ⅱ 本文化学成分分析方法  76-81

拜耳法赤泥碱石灰烧结法回收铁铝工艺的研究

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