鐵鋁共生礦熔分還原過程礦相轉變行為研究.pdf

1、我國鐵鋁共生資源儲量巨大，但其鐵鋁品位達不到煉鐵和生產(chǎn)氧化鋁所需的礦石品位，因此只有綜合提取鐵、鋁等有價元素才具有較大的經(jīng)濟價值，這也是解決我國鐵鋁資源匱乏問題的途徑之一。本文基于“轉底爐還原-鋁酸鈣渣鐵高溫熔化分離-鋁酸鈣渣提取氧化鋁”工藝，以廣西貴港鐵鋁共生礦、煤、分析純CaCO3為原料，系統(tǒng)研究了配鈣量、配煤量、熔分溫度、熔分時間和A/S等條件對熔分還原過程鐵鋁礦相的形成、轉變以及鋁酸鈣渣浸出性能和自粉性能的影響規(guī)律，并研究了預還

2、原階段的配鈣量和配煤量對熔分還原礦相轉變和渣中FeO含量的影響規(guī)律。主要研究結果如下:
　　在相同的熔分還原C/A（扣除與SiO2結合成2CaO·SiO2的CaO后，剩余CaO與Al2O3的摩爾比）條件下，預還原C/A對熔分還原鋁酸鈣渣物相組成有一定影響，2CaO·Al2O3·SiO2與CaO的轉熔反應起主要作用。預還原C/A=0.4時，熔分還原鋁酸鈣渣中出現(xiàn)CaO·Al2O3，12CaO·7Al2O3含量為15％左右，隨著預還原

3、C/A的提高，鋁酸鈣渣中CaO·Al2O3消失，12CaO·7Al2O3含量提高并穩(wěn)定在20％左右;2CaO·SiO2和2CaO·Al2O3·SiO2含量隨預還原C/A的提高均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。為使鋁酸鈣渣中含鋁物相主要以12CaO·7Al2O3形式存在，預還原C/A應達到0.6以上。
　　在相同熔分還原C/O（C原子與鐵氧化物中氧原子的摩爾比）條件下，預還原C/O從0.5升高至1.6時，鐵氧化物還原效果變好，預還原球團Fe

4、O含量從9.7％降低至7.09％。FeO含量過低，渣相溶化性溫度和粘度升高，不利于固體碳還原FeO，終還原效果變差;FeO含量過高，終還原負擔增大。當預還原C/O為0.8時，終還原鋁酸鈣渣中FeO含量最低。
　　熔分還原C/A在1.4～1.8范圍內，隨著C/A的提高，在CaO-Al2O3-SiO2三元相圖上，2CaO·SiO2與組分點的連線遠離2CaO·Al2O3·SiO2成分點并且更接近12CaO·7Al2O3成分點，渣中2Ca

5、O·Al2O3·SiO2含量持續(xù)降低，12CaO·7Al2O3含量升高且在C/A=1.7時達到最大值，繼續(xù)提高C/A，12CaO·7Al2O3向3CaO·Al2O3轉化，其含量略微下降，并且12CaO·7Al2O3的晶格常數(shù)呈先減小后變大的趨勢;鐵氧化物的還原變差，渣中殘留FeO增多提高;β-2CaO·SiO2向γ-2CAO·SiO2轉化率提高，但原因尚不明確。
　　C/O對鋁酸鈣渣礦相轉變影響不大。當C/O在0.6～1.2范圍內

6、，C/O的提高使渣相粘度增大，鐵相聚集效果變差，C/O為1.2時，鐵相分散為多個小鐵珠，渣中殘留FeO增多，鋁酸鈣渣氧化鋁浸出效果變差。
　　熔分溫度從1450℃高至1600℃時，12CaO·7Al2O3含量逐漸降低直至消失，3CaO·Al2O3逐漸生成，鋁酸鈣渣氧化鋁浸出性能變差。熔分溫度為1450℃時，鐵相以海綿鐵形態(tài)聚集，提高熔分溫度后，鐵相聚集為大鐵珠。在1500℃以上，提高熔分溫度會使得渣中FeO殘留量降低。
　　

7、保溫時間從15min延長至60min時，鋁酸鈣渣物相組成基本相似，2CaO·Al2O3·SiO2的轉熔反應進行更充分，其含量略微降低，12CaO·7Al2O3晶格常數(shù)逐漸變小;渣中FeO還原反應未達平衡，其含量隨時間的延長持續(xù)降低，且在30mm～45min之間FeO的還原速率最快。
　　A/S為1.9～2.2時，鋁酸鈣渣中有大量2CaO·SiO2生成，自粉效果良好，自粉率均在98％以上;繼續(xù)提高A/S，SiO2含量降低，2CaO·