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1、拜耳法赤泥复原焙烧工艺分析摘要采用正交实验，考察焙烧温度、焙烧时间、复原剂和添加剂用量对拜耳法赤泥复原焙烧效果的影响。结果表明，在焙烧温度为，焙烧时间为，赤泥、复原剂、添加剂质量比为的最优条件下复原焙烧赤泥，经过磁选，赤泥中的含铁矿物得到富集，精矿档次平均为，回收率平均为。用热重差示扫描量热分析、扫描电子显微镜分析、射线衍射分析以及质量磁化率测定等方法，对赤泥复原焙烧前后的理化特性进行研究，证明经过复原焙烧，赤泥中转化为和。关键词拜耳法赤泥；复原焙烧；磁选；铁；理化特性我国是世界上自然资源浪费最严重的国家之一，因而资源再生利用是当前一个重要的研究方向。赤泥是生产经过中产生的主要固体废弃物，因含
2、大量而呈红色，故名赤泥。赤泥产出量因矿石档次、生产方法、技术水平不同存在差异，每生产同时产出赤泥。目前，全世界每年赤泥产出量超过万，我国就多达万；至年，已有亿赤泥堆存。赤泥综合利用的研究已开展多年，也获得了一些成就，如利用赤泥吸附，作为助凝剂、吸附剂和催化剂，制作水泥及胶凝材料，制备微晶玻璃，提取有价金属等，但大规模的工业应用仍然存在众多难题。近年来，赤泥中有用矿物提取和综合利用方面的研究屡见报道，而对赤泥理化特性的研究仍较缺乏。本研究以拜耳法赤泥为对象，考察复原焙烧对赤泥理化特性的改进效果。实验材料与方法原料实验所用拜耳法赤泥来自山东某厂，其主要化学成分如表所示。用无烟煤作为复原剂，该无烟煤
3、的工业分析如表所示。实验中以无水作为添加剂加强复原效率。仪器设备选用智能箱式高温炉作为高温加热设备，磁选管作为磁选设备。分析检测仪器包括型射线衍射仪、型便携式磁化率仪、型扫描电子显微镜、型热重差示扫描量热同步分析仪。方法将赤泥、无烟煤、无水混合，进行复原焙烧，得到的产物本研究中简称为原矿。将原矿磨矿，使含铁矿物与非铁矿物充分分离，之后进行磁选。磁选管激磁电流设定为。采用正交实验，研究焙烧温度、焙烧时间、复原剂和添加剂用量等因素对赤泥复原焙烧效果的影响，各因素水平如表所示，其中赤泥、复原剂质量比和赤泥、添加剂质量比分别简称为赤泥复原剂和赤泥添加剂。结果与分析复原焙烧和磁选将焙烧温度为、焙烧时间为
4、、赤泥复原剂为、赤泥添加剂为的条件下得到的原矿进行磁选，升级为精矿，磁选次数对原矿的影响如表所示。次磁选后，精矿产率太低，易造成精矿流失，次磁选后，精矿产率相差不大，考虑到次磁选对时间和动力消耗较大，本研究将磁选次数统一设为次。正交实验结果见表。从精矿档次看，最优方案为，影响程度依次为；从精矿产率看，最优方案为，影响程度依次为；从回收率看，最优方案为，影响程度依次为。在正交实验中，不同指标的重要程度存在差异，各因素对不同指标的影响程度也不尽一样。评价赤泥中复原焙烧效果的首要指标是精矿档次，其次是回收率，再次是精矿产率。结合表和表可知，对于精矿档次，焙烧温度是主要因素，焙烧时间次之，焙烧温度、焙
5、烧时间的最优因素水平为、；赤泥添加剂对于精矿产率和回收率均为最主要因素，但对精矿档次的影响不大，赤泥添加剂最优因素水平为；赤泥复原剂对精矿档次影响最小，对精矿产率和回收率的影响也较小，从节约复原剂用量考虑，赤泥复原剂的最优因素水平为。因此，本次正交实验的最优方案确定为，即焙烧温度，焙烧时间，赤泥复原剂和赤泥添加剂即赤泥、复原剂、添加剂质量比。对上述最优方案进行验证，结果如表所示。组实验精矿档次平均为，富集比平均为，精矿产率平均为，回收率平均为。高炉炼铁要求精矿档次高于，故赤泥经复原焙烧后可用于高炉炼铁。理化特性分析分析对赤泥进行分析，结果如图所示。赤泥的曲线呈先陡峭后平缓直至稳定的趋势。温度低
6、于，赤泥质量大幅减少主要是由于吸附水和有机物挥发。温度为，赤泥质量减少较平缓，可能是含水矿物中的结晶水挥发所致。温度高于，赤泥质量趋于稳定。曲线在有个较小的放热峰，除此之外，赤泥基本处于吸热状态。分析先对赤泥进行分析。根据正交实验结果，选取最优方案进行赤泥复原焙烧，复原焙烧后，再对原矿和精矿进行分析，结果如图所示。赤泥中主要矿物为、和。原矿的主要矿物为、和，讲明赤泥经过复原焙烧后，转化为和，磁性物质增加。精矿的主要矿物为，讲明经过磁选，得到富集。分析赤泥、原矿和精矿的分析结果见图。赤泥中矿物呈无序分散状态，构造较为疏松，间隙较大，含铁矿物夹杂在其他矿物中；相比赤泥，原矿中含铁矿物粒度增大，聚合
7、程度增高，讲明在复原焙烧经过中，赤泥内有大量铁核生成；精矿中含铁矿物粒度进一步增大，富集程度也升高，讲明通过磁选，效果良好。磁性分析赤泥、原矿和精矿的质量磁化率测定结果如表所示。赤泥的质量磁化率较低，表现为弱磁性；经过复原焙烧和磁选后，质量磁化率增加，表现为强磁性。这证明，复原焙烧可将赤泥中的弱磁性含铁矿物转化为强磁性含铁矿物。结论正交实验表明，拜耳法赤泥复原焙烧的最优方案：焙烧温度，焙烧时间，赤泥、复原剂、添加剂质量比。赤泥复原焙烧后经过磁选，精矿档次平均为，富集比平均为，精矿产率平均为，回收率平均为。理化特性分析表明，拜耳法赤泥经过复原焙烧后，含铁矿物成分发生变化，转化为和，磁性显著加强。参考文献：刘东燕，冯燕博，黄伟，等不同热处理条件下赤泥的新颖应用研究材料导报，：逯军正，于先进，张丽鹏从赤泥中回收铁的研究现状山东冶金，：李小伟，朱铁群，代伟娜，等赤泥的回收利用技术广东化工，：顾明明，栗伟赤泥综合利用关键技术与推广应用研究中国有色冶金，：彭光菊，张健伟，张磊，等赤泥耕土制备技术金属矿山，：，：，：，：，：，：，：，：徐晓虹，钟文波，吴建锋，等用工业废渣赤泥研制微晶玻璃玻璃与搪瓷，：，：，：，：王一霖拜耳法高铁赤泥综合回收铁铝钠的研究长沙：中南大学，