高铁铝土矿铝、铁的综合利用是当今关注的焦点,本文突破传统分步处理高铁铝土矿的模式,以淀粉作为还原剂,在一水硬铝石水热溶出的同时还原氧化铁,实现铝铁同步分离、回收的目的。热力学计算和实验研究了氧化铁在碱性还原体系中物相转变规律。借助红外光谱、XRD、SEM-EDS、激光粒度分析、磁选等分析表征手段,探究高铁铝土矿中一水硬铝石溶出及铁化合物还原过程中矿相之间的转化规律。研究结果表明:(1)以循环母液(αk为3.12,Nk为210.27 g/L)为溶出体系,当溶出温度为260°C,溶出时间为60 min,石灰用量占干矿量的比值为7%,其一水硬铝石最高溶出率约为98.0%。当温度为240°C,还原时间为40 min,淀粉用量与干矿量的比值为1:10,赤铁矿最高还原率为97.5%。(2)高压水热法分离回收高铁铝土矿中铝铁矿物的过程中,Al2O3的溶出与赤铁矿的还原过程相互作用相互促进。碱浓度的提高可以提高淀粉有机物的降解速率,同时可以提高高铁铝土矿在碱性溶液中的溶解能力,最终会使赤铁矿的还原温度降低。计算结果表明,碱浓度每增大19 g/L,其还原所需温度约降低7°C。(3)在碱性还原体系下,Fe₂O₃向Fe3O4的定向转化分三步进行。Fe₂O₃首先溶于碱性水溶液中形成中间态Fe O2-,Fe O2-在碱性溶液中进一步转化为Fe(OH)4-,通过淀粉在碱性水热条件下降解形成的强还原体系,将Fe(OH)4-还原成Fe(OH)3-,生成的Fe2+与Fe3+在碱液中进一步反应生成Fe(Fe O2)2。(4)淀粉水热还原赤铁矿的整个过程受化学反应及内扩散混合控制,反应的表观活化能为55.724 k J?mol-1。(5)对产物进行湿式磁选回收的最佳磁场强度为0.08 T,随着磁场强度的增加会使其磁化系数降低,将导致其磁选区间扩大。高磁场由于磁絮凝很容易形成磁性颗粒簇,且这种絮团的形成没有选择性,它将会对某些磁性较弱的矿物进行包裹吸附到磁极。尽管磁选率有所增加,但其铁品位将降低。