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拜耳法赤泥综合利用新工艺研究

作　者: 高建阳
导　师: 赵俊学；鹿中科
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 冶金工程
关键词: 拜尔法赤泥还原烧成回收综合利用
分类号: X758
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

赤泥的综合利用是一项世界性难题,随着全球环保意识的增强,已经成为严重制约着我国氧化铝工业的可持续发展的问题。研究赤泥的综合利用,具有重要的理论和应用价值。本文以拜耳法赤泥为研究对象,分析了赤泥的物化性质,采用赤泥配还原助剂、烧成助剂的方式,进行多组份配料还原烧成,然后通过控制液固比等参数对熟料进行碱液溶出,得到铝酸钠溶液和富铁残渣,铝酸钠溶液送到氧化铝厂大流程,富铁残渣通过控制磁场强度等参数选分,得到高品位的DRI,而非磁性残渣用来生产建筑材料。研究了影响拜尔法赤泥煤基还原金属铁的主要因素,以及溶出过程的参数变化。采用回转窑对还原烧成部分进行了工业化试验,研究烧成热工制度,工艺配比等。在实验室条件下,用煤基还原烧成的方法处理拜尔法赤泥制取DRI,其金属化率为92.9%,含铁品位为93.7%,铁回收率为94.42%,铝、钠的溶出率分别可以达到75%和85%以上,表明采用新工艺处理拜耳法赤泥不仅有效利用赤泥里面的有价金属,而且可以有效地实现赤泥减排的目的。在工业化条件下进行还原烧成,可得金属铁,但是金属化率偏低(50%-70%),回收率不高(30%),氧化铝、氧化钠溶出率50%左右,有待进一步改进。在分析的基础上,提出了下一步工业化应用研究的建议。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 文献综述  9-19
  1.1 氧化铝生产方法概述  9-10
    1.1.1 碱法生产氧化铝  9
    1.1.2 烧结法工艺过程  9
    1.1.3 拜耳法工艺过程  9-10
  1.2 国内外赤泥综合处理技术研究进展  10-16
    1.2.1 赤泥的堆存现状  10
    1.2.2 国内外赤泥资源化利用现状  10-13
    1.2.3 国内外赤泥应用项目与研究进展  13-16
  1.3 课题研究意义  16-19
2 山铝赤泥特性及综合利用方案分析  19-27
  2.1 赤泥基本分类  19-20
  2.2 烧结法赤泥性质与工程化特点  20-24
    2.2.1 烧结法赤泥的化学组成  20
    2.2.2 烧结法赤泥的工程化特点  20-22
    2.2.3 烧结法赤泥的矿物组成  22-23
    2.2.4 烧结法赤泥的放射性检测  23-24
  2.3 拜尔法赤泥  24-26
    2.3.1 拜尔法赤泥的化学组成  24
    2.3.2 拜尔法赤泥的工程化性质  24-25
    2.3.3 拜尔法赤泥的矿物组成  25-26
  2.4 本课题拟采用的技术研究方案  26-27
    2.4.1 技术研究方案  26
    2.4.2 本课题的主要研发内容  26-27
3 拜耳法赤泥综合利用新工艺试验  27-49
  3.1 前言  27
  3.2 还原理论基础  27-30
    3.2.1 铁氧化物还原  27-28
    3.2.2 固体碳直接还原  28-29
    3.2.3 直接还原过程的理论焦比  29-30
    3.2.4 铁的复杂化合物的还原  30
  3.3 烧成理论  30-34
    3.3.1 氧化铝烧成行为  30-31
    3.3.2 熟料烧成的反应过程  31-32
    3.3.3 氧化铁的烧成行为  32-33
    3.3.4 拜耳法赤泥还原烧成过程中物相反应特点  33-34
  3.4 实验原料与研究方法  34-36
    3.4.1 试验原料  34-35
    3.4.2 实验室主要设备与仪器  35
    3.4.3 试验流程  35
    3.4.4 研究方法  35-36
  3.5 还原烧成试验结果及讨论  36-44
    3.5.1 实验室采用赤泥直接还原的物相特点  36-37
    3.5.2 添加剂对铁还原的影响试验  37-38
    3.5.3 焙烧温度的影响  38-40
    3.5.4 焙烧时间的影响  40-41
    3.5.5 磨矿粒度研究  41-42
    3.5.6 磁场强度的影响  42-44
  3.6 熟料的烧成与溶出试验结果及讨论  44-47
    3.6.1 试验方法  44
    3.6.2 技术条件  44
    3.6.3 拜耳法赤泥堆密度的测定  44
    3.6.4 不同钙比对熟料成份的影响  44-45
    3.6.5 不同钙比对溶出率的影响  45
    3.6.6 不同碱比对溶出率的影响  45-46
    3.6.7 不同粒度对溶出率的影响  46
    3.6.8 溶出率和铁的还原率的制约分析  46-47
  3.7 小结  47-49
4 还原烧成工业试验  49-61
  4.1 前言  49
  4.2 实验原料  49
  4.3 赤泥中铁矿物的磁化特点  49-51
  4.4 产业化装备与技术流程  51-52
    4.4.1 工业化装备  51-52
    4.4.2 工艺原则流程  52
  4.5 工艺技术方案  52-53
    4.5.1 配料方案  52-53
    4.5.2 大窑操作技术方案  53
  4.6 试验结果与讨论  53-59
    4.6.1 还原烧成大窑的热工测定  53-54
    4.6.2 烧成过程描述  54-55
    4.6.3 原料的影响分析  55
    4.6.4 配料因素分析  55
    4.6.5 还原气氛影响因素分析  55-56
    4.6.6 反应时间影响因素分析  56
    4.6.7 填充率影响分析  56-57
    4.6.8 大窑转速  57
    4.6.9 控制温度  57
    4.6.10 关于火焰与风  57
    4.6.11 关于加料  57-58
    4.6.12 关于出料与冷却制度  58
    4.6.13 还原结果  58-59
  4.7 经济效益测算  59-60
  4.8 产业化实施的现实意义和作用  60
  4.9 工业试验结论  60-61
5 结论与建议  61-63
  5.1 结论  61
  5.2 建议  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-69
攻读研究生期间发表的论文及取得的专利、成果  69

拜耳法赤泥综合利用新工艺研究

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