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广西高铁高硅三水铝石矿铝铁综合利用：工艺探索与前景展望

一、引言

1.1研究背景与意义

铝作为一种重要的有色金属，在现代工业中占据着举足轻重的地位，被广泛应用于建筑、交通、电子、航空航天等众多领域。随着全球经济的快速发展以及工业化进程的不断加速，社会对铝的需求量持续攀升。铝土矿作为生产铝的主要原料，其资源的丰富程度以及开发利用效率直接关系到铝工业的可持续发展。我国铝土矿资源总量较为可观，但人均占有量较低，且存在着资源分布不均、矿石品质参差不齐等问题。在我国的铝土矿资源中，高铁铝土矿占据着相当大的比例，其储量高达15亿吨左右。高铁铝土矿通常是指三氧化二铁含量高于15%的铝土矿，这类矿石结构复杂，铝矿物和铁矿物嵌布关系紧密且不均匀，是公认的难分离复合矿石。例如，广西贵港铝土矿属高铁、高硅三水铝石型铝土矿，矿中氧化铝和氧化铁含量均达不到各自的工业品位要求。大量高铁铝土矿资源由于分离技术等原因未能得到有效的开发利用，这不仅造成了资源的闲置和浪费，也加剧了我国氧化铝资源供需矛盾的紧张局面。从长远来看，资源短缺问题将成为制约我国氧化铝工业乃至整个铝产业发展的重要瓶颈。

铁同样是重要的基础金属，在钢铁、机械制造等行业不可或缺。我国铁资源虽然储量丰富，但贫矿多、富矿少，且伴生成分复杂。广西高铁高硅三水铝石矿中蕴含一定量的铁，若能有效提取，将对我国铁资源供应起到积极补充作用。

对高铁铝土矿进行综合利用研究具有极其重要的现实意义。通过开发高效的铝铁分离技术和综合利用工艺，可以提高氧化铝的品位和回收率，降低铁含量，将原本难以利用的高铁铝土矿转化为可利用的资源，从而增加氧化铝资源的自给率。这有助于缓解我国铝土矿资源短缺的现状，减少对进口铝土矿的依赖，保障铝工业的原料供应安全，对于维护国家经济安全和产业稳定具有重要意义。综合利用高铁铝土矿还能实现其中铁、铝以及其他伴生金属如钒、镓、钛、镍等的资源化利用，提高资源的利用效率，减少废弃物的排放，降低对环境的压力，符合可持续发展的理念。这不仅有助于推动铝工业的绿色发展，还能带来显著的经济效益和社会效益，促进资源、环境与经济的协调发展。

1.2国内外研究现状

在高铁铝土矿综合利用技术的研究方面，国内外众多学者和研究机构开展了大量工作，研究方向主要集中在铝铁分离技术以及资源综合利用工艺这两个关键领域。

在铝铁分离技术上，物理法、化学法以及微生物法等是主要的研究方向。物理法中，磁选、浮选、磁-浮联合工艺等较为常用，其适用于分选铝矿物结晶粒度较粗的高铁铝土矿。例如，邹勇等对某高铁铝土矿进行试验研究，发现磨矿细度对Al_2O_3的回收率有显著影响，强磁选背景磁感应强度影响Fe_2O_3的脱除率，在最佳磨矿细度和背景磁感应强度下，Fe_2O_3的脱除率高达76.93%，Al_2O_3的回收率达到84.03%。卢毅屏等利用磁浮联合工艺流程对山西某铝土矿进行提铝降铁试验，其中浮选采用1粗1精1扫，取得了一定的铝铁分离效果。但物理法对于铝铁矿物嵌布关系复杂、粒度较细的矿石，分离效果往往不理想。

化学法包括酸浸法、碱浸法等。酸浸法是利用酸与矿石中的铝、铁等成分发生化学反应，使它们溶解进入溶液，然后通过后续的分离手段实现铝铁分离；碱浸法则是利用碱与铝反应，使铝以铝酸盐的形式进入溶液，从而与铁等杂质分离。氢氧化钠法可将高铝石中的氧化铝通过氢氧化钠的作用转化为水溶性的氢氧化铝，随后通过沉淀过滤获得氢氧化铝产品，但该方法反应时间长、反应生成的氢氧化铝易溶于水并且过滤困难导致产量低下。硫酸法利用硫酸酸蚀来将高岭石等成分分离出来，可得到纯度高的硫酸铝和硅酸铝产物，且废液可回收利用，但反应时间长、需要加热反应，产生的酸腐蚀性强，对环境造成一定的影响。碱熔法利用氢氧化钠或碳酸钠等碱性物质来直接熔融高铁三水铝石型铝土矿并溶解其中的成分，随后通过熔渣分离的方法获得产物，但操作过程比较复杂，需要高温熔融，同时易产生废气与废液，对环境造成较大影响。

微生物法是利用微生物对矿石中铝铁矿物的选择性作用来实现分离，具有反应条件温和、环境友好等优点，但目前该技术还处于研究阶段，离工业化应用还有一定距离。

在资源综合利用工艺方面，常见的有先选后冶、先铁后铝、先铝后铁等工艺。先选后冶工艺先通过选矿手段富集铝铁矿物，再进行冶炼，但对于高铁高硅三水铝石矿这种复杂矿石，选矿难度大，难以达到理想的富集效果。先铁后铝工艺先提取铁，再处理剩余物料提取铝，然而在提取铁的过程中，可能会对后续铝的提取造成不利影响，且流程相对复杂。先铝后铁工艺先提取铝，再从赤泥等残渣中回收铁，此工艺符合大多数铝土矿提取氧化铝的常规流程，但如何提高赤泥中铁的回收率以及降低提取成本是需要解决的关键问题。

1.3研究内容与方法

本文主要针对广西高铁高硅三水铝石矿，研究