高硫铝土矿是一种难处理的铝土矿资源,拜耳法赤泥是拜耳法生产氧化铝过程中的一种有害的高碱度固体废渣。高硫铝土矿和拜耳法赤泥的综合利用一直都是国内外研究的热点。如果能够解决高硫铝土矿中硫含量过高的问题,并同时分离高硫铝土矿和赤泥中的铁铝等有价金属,高硫铝土矿和拜耳法赤泥的综合利用有利于我国的铝工业和钢铁工业的发展,促进矿产资源的有效利用。本文对高硫铝土矿和拜耳法赤泥里面的氧化铝和氧化铁的分离进行研究,高硫铝土矿中的黄铁矿(FeS₂)作为还原剂和NaOH、Na₂CO₃作为添加剂协同进行焙烧。考察了不同的实验条件对高硫铝土矿和拜耳法赤泥中氧化铝和氧化铁分离效果的影响,得出氧化铝和氧化铁分离最优的实验条件。论文主要研究结果如下:(1)计算还原剂黄铁矿和添加剂NaOH、Na₂CO₃在焙烧过程中与氧化铁和氧化铝反应方程的热力学。黄铁矿及黄铁矿热分解产物(FeS、S)能够与氧化铁发生还原反应生成Fe₃O₄,当温度低于800℃时,还原剂优先顺序:S>FeS₂>FeS;温度高于800℃时,还原剂优先顺序:FeS₂>S>FeS。添加剂碳酸钠和氢氧化钠均能使氧化铝变成铝酸钠,在温度低于900℃时,氢氧化钠比碳酸钠更容易生成固体铝酸钠。(2)以碳酸钠作为添加剂的实验表明,在焙烧温度为1100℃、焙烧时间60 min,熟料在稀碱溶液中溶出,溶出温度为80℃、溶出时间为25 min、液固比为10 m L/g、NaOH浓度为18 g/L、Na₂CO₃溶度为8 g/L,高硫铝土矿和赤泥中氧化铝溶出率为92.16%。(3)以碳酸钠和氢氧化钠作为添加剂的实验表明,在添加剂碳酸钠和氢氧化钠的质量比为6:4、焙烧温度为900℃、焙烧时间为60 min,熟料在水溶液(去离子水)中溶出,溶出温度50℃,溶出时间20 min,高硫铝土矿和赤泥中氧化铝溶出率可达94.33%。(4)碱法焙烧过程中,焙烧温度升高有助于提高反应物的活性,促进可溶性铝酸钠的形成,增加熟料中氧化铝的溶出率,但是温度过高极易使物质液相化,物质更致密不利于氧化铝的溶出。熟料经过溶出后的溶出渣,溶出渣中的物相主要成分为Fe₃O₄、Ca₂Si O₄、Ca Ti O₃和CaCO₃,熟料中的Na₂O·Al₂O₃进入到溶液中。(5)以高硫铝土矿作为还原剂还原拜耳法赤泥中氧化铁的实验表明,铁精矿的品位和铁回收率的主要影响因素为焙烧温度、焙烧时间和氧化铁与黄铁矿的摩尔比值,在焙烧温度900℃、焙烧时间60 min、氧化铁与黄铁矿摩尔比为12:1、磁选过程磁场强度为100 k A/m,球磨时间为3 min,铁精矿中铁品位为41.35%,铁回收率为83.97%。