[01409639]低品位难处理铝资源氧化铝高效提取技术

该项目属于冶金工程技术—有色金属冶炼技术领域。具体为低品位难处理含铝资源有价元素氧化铝提取和综合利用方向。该项目的研究工作的开展获得了多项国家级、省部级项目支持，同时获得了中国铝业股份有限公司的支持。 近年来，随着中国铝工业迅速发展，铝矿资源的日益短缺成为行业发展的瓶颈之一。开发利用低品位、难处理含铝资源，如铁铝共生矿、低品位铝土矿、粉煤灰、拜耳法赤泥等，成为研究热点。上述难处理含铝资源的共同特点是氧化铝品位不高，且含有较高利用价值的氧化铁和氧化硅。上述铝资源综合利用过程中，主要在烧结或熔炼过程中配入石灰，以生成Ca12Al14O33(C12A7)和Ca2SiO4(C2S)并提取氧化铝，但石灰配量大、浸出渣排放量大、熟料折合比高、烧结能耗高以及熟料氧化铝浸出性能低等因素制约了该工艺的应用和发展。 该项目针对这些亟待解决的问题，系统研究了铝酸钙化合物结构、活性与其氧化铝浸出性能之间的关系；通过调整工艺参数和配料条件等，实现了对C12A7的晶体结构的调控，制备了以CaAl2O4、C12-xA7为主要含铝物相、自粉化和氧化铝浸出性能良好的熟料，实现了降低石灰配入量、烧结能耗和渣量的目标。同时针对MgO降低熟料氧化铝浸出性能的问题展开深入研究，通过研究MgO对铝酸钙炉渣相平衡的影响机理，采用改变体系氧化钙的配入量、体系微量元素组成(Na₂O、TiO₂等)等方法消除或降低MgO对铝酸钙炉渣浸出性能的负作用，提高了铝酸钙炉渣的氧化铝浸出性能。该项目研究成果最终确定了在低品位难处理铝资源烧结或熔炼过程中，铝、硅、铁等元素的反应行为及其钙化物演变规律，解决了综合利用过程中的关键科学问题。采用该项目生产工艺处理低品位铝土矿、粉煤灰等，熟料的氧化铝浸出性能可达90％以上；石灰的配入量由传统石灰烧结的1.7降低到1.0，明显降低了物料流量和渣量。 该项目的研究成果涉及铝酸钙炉渣提取氧化铝的关键技术，尤其通过强化烧结冶炼的方式，可以实现有价金属铝的钙化物的高效转化，实现降低渣量、提高炉渣氧化铝浸出率。该工艺可以扩大铁铝资源的可利用范围，如铁铝共生矿、低品位铝土矿、粉煤灰、拜耳法赤泥等，实现低品位铝资源的综合利用，具有重要的理论和实际意义。中国铝业公司采用该工艺处理铁铝共生矿，并进行了工业化实验，铝酸钙渣的氧化铝浸出率达90％以上，取得了较好的经济效益和社会效益。中国铝业公司山西分公司采用该工艺处理低品位铝土矿，实现了干法烧结、降低了烧结过程的能耗。该项目相关研究成果在国内外公开出版物上发表学术论文32篇，其中：SCI收录8篇；EI收录24篇，授权发明3项，该技术在国内外文献未见相同报道。通过该项目研究，培养了一批硕士、博士研究生，同时也为学校培养一批重要的技术骨干教师。该项目可以促进产业的升级和技术的进步，具有潜在巨大的经济、环境和社会效益。