低品位铝土矿绿色化综合利用的研究

论文摘要

低品位铝土矿,由于其铝、铁品味低,一直没能被我国铝冶炼行业充分利用。因此,在国家倡导发展循环经济,建设节约型社会的形势下,开展低品位铝土矿综合回收利用的研究工作,有着重要意义。低品位铝土矿中铁矿物和铝矿物嵌布粒度细、相互胶结,矿物的单体解离性能差,若以单一铁矿或铝土矿开发利用,成本高,技术上实行难。本文在对原料性质进行分析、检测的基础上,采用铝土矿—硫酸焙烧法综合回收铝、铁、硅。通过条件试验,确定了相关的适合的工艺条件,打通了工艺流程。主要内容如下：(1)考察了铝土矿—硫酸焙烧过程中焙烧温度、恒温时间、酸矿比和水酸比对氧化铝和氧化铁提取率的影响。在单因素实验基础上,设计了正交实验,得到最佳工艺条件为：焙烧温度350℃,恒温时间2h,酸矿比1.7,水酸比0.5,氧化铝和氧化铁提取率均可达98%以上。用稀H2SO4吸收煅烧铝土矿产生的S03制备H2SO4返回焙烧。(2)将焙烧后熟料进行溶出,考察了溶出温度、溶出时间和溶出液固比对氧化铝和氧化铁提取率的影响,得到适合工艺条件为：溶出温度95℃,溶出时间30min,溶出液固比5：1。氧化铝和氧化铁提取率均可达98%以上。(3)将焙烧溶出渣洗涤烘干,得到微硅粉。溶出后的渣的主要成分为二氧化硅,其含量大于90%。(4)将所得溶出液用黄铵铁矾法沉铁,考察了终点pH值、反应温度和反应时间对沉铁率及铝损失率的影响,得到合适工艺条件为：终点pH值3.5,反应温度95℃,反应时间3h。沉铁率可达96%以上,铝损失率为7%左右。(5)分别将黄铵铁矾煅烧和水解得到氧化铁。在650℃煅烧2h后得到的产品中氧化铁含量为96.94%。用水吸收煅烧黄铵铁矾产生的S03和NH3制备(NH4)2SO4。在溶液终点pH值为10的条件下水解后得到的产品中氧化铁含量为90.83%。水解黄铵铁矾中的过量的NH3用稀H2SO4吸收。(6)将沉铁后的硫酸铝铵溶液制备成碳酸铝铵溶液。考察了反应温度、碳酸铵浓度及原料配比对铝沉淀率和过滤速度的影响,得到适合工艺条件为：温度45℃,碳酸铵浓度1.75mol/L,原料配比3.75。沉铝率可达99%左右,过滤速度为430ml/min。(7)将制得的碳酸铝铵加热到1200℃下保温1.5h,经过分析碳酸铝铵分解成了氧化铝。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 铝土矿资源概况
• 1.1.1 铝土矿资源的分布和特点
• 1.1.2 铝土矿开发利用主要处理方法
• 1.2 氧化铝的性质、分类及用途
• 1.2.1 氧化铝的性质及分类
• 1.2.2 氧化铝的用途
• 1.3 氧化铁的性质及应用
• 1.4 二氧化硅的性质及用途
• 1.5 本课题的研究意义及研究内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 第2章 实验原料和工艺流程设计
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验原料的分析
• 2.2.1 化学成分分析
• 2.2.2 相成分分析
• 2.2.3 微观形貌分析
• 2.3 工艺流程设计
• 第3章 铝土矿的焙烧与溶出
• 3.1 实验仪器和实验试剂药品
• 3.2 实验原理
• 3.3 实验步骤
• 3.4 分析方法
• 3.5 焙烧实验
• 3.5.1 提取率计算
• 3.5.2 焙烧单因素实验
• 3.5.3 焙烧正交实验
• 3.6 溶出实验
• 3.6.1 提取率计算
• 3.6.2 实验结果与讨论
• 3.7 微硅粉的表征
• 3.7.1 化学成分分析
• 3.7.2 相成分分析
• 3.7.3 粒度分析
• 3.8 本章小结
• 第4章 黄铵铁矾法沉铁及制备氧化铁的研究
• 4.1 实验仪器设备和实验试剂药品
• 4.2 黄铵铁矾法沉铁原理
• 4.3 实验步骤
• 4.4 溶液沉铁实验
• 4.4.1 沉铁率铝及损失率计算
• 4.4.2 实验结果与讨论
• 4.5 由黄铵铁矾制备氧化铁
• 4.5.1 焙烧黄铵铁矾制备氧化铁
• 4.5.2 水解黄铵铁矾制备氧化铁
• 4.6 本章小结
• 第5章 氧化铝的制备研究
• 5.1 实验仪器设备和实验试剂药品
• 5.2 实验原理
• 5.2.1 反应体系的pH值对反应产物的影响
• 5.2.2 反应体系的温度对反应产物的影响
• 5.2.3 滴加方式对反应产物的影响
• 5.2.4 滴加速度和搅拌强度对反应产物的影响
• 5.2.5 温度和时间对AACH煅烧产物的影响
• 5.3 实验步骤
• 5.4 制备碳酸铝铵实验
• 5.4.1 铝的沉淀率和溶液过滤速度计算
• 5.4.2 实验结果与讨论
• 5.5 碳酸铝铵的表征
• 5.6 氧化铝表征
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢