随着我国经济的快速发展,我国对铁矿石和铝矿石的需求日益增多,导致我国对这两种矿石资源严重依赖进口,对外依存度高。广西高铁三水铝土矿是一种铁铝复合型矿产资源,具有高铁、高硅、低铝硅比的特点,由于铁、铝含量均未达到各自工业品位的要求,且铁、铝矿物嵌布关系复杂,单体解离性能差,到目前为止,高铁三水铝土矿仍未得到合理的开发利用。高铁三水铝土矿的综合利用,对于我国钢铁工业和铝工业的发展均有重要的意义。在前人研究的基础上,本文提出了基于金属化还原-自粉化的高铁三水铝土矿铁铝分离提取工艺。首先,在实验室条件下进行了高铁铝土矿热压块的制备实验研究,考察了热压温度、配碳比、熔剂添加量(CaO与A1203的摩尔比,简称C/A)对其冷态抗压强度的影响,确定了适宜热压块制备工艺参数。其次,进行了高铁铝土矿金属化还原-自粉化实验研究,考察了还原温度、配碳比、还原时间、熔剂添加量、冷却速率及冷却温度等工艺参数对金属化还原-自粉化工艺指标的影响,获得了优化条件下的铁颗粒和铝酸钙炉渣。再次,进行了铝酸钙自粉渣浸出实验研究,考察了 Na2C03浓度、浸出温度、浸出时间、液固比对氧化铝浸出率的影响。最后,进行了高铁铝土矿碳热还原热力学分析。通过研究,得出以下结论:(1)一定范围内,高铁铝土矿热压块抗压强度随热压温度的升高先增加后趋于平缓;随配碳比的增加而提高,但熔剂添加量对高铁铝土矿抗压强度影响不明显。适宜的高铁铝土矿热压块制备工艺参数为热压温度350℃、配碳比1.0、C/A 1.7,在此条件下制备的高铁铝土矿热压块的抗压强度不低于920 N,满足热压块使用要求;(2)高铁铝土矿热压块金属化还原-自粉化研究表明,还原温度、配碳比对铁回收率有较大影响,而还原温度、还原时间、C/A、冷却速率、冷却温度对铝酸钙炉渣的自粉性影响较大;适宜的金属化还原-自粉化的工艺参数为还原温度1425℃,还原时间25min,配碳比0.9,c/1.7,冷却速率5℃/min、冷却温度1225℃。在此条件下,铁、铝回收率分别为97.42%和94.62%,铝酸钙炉渣自粉率为97.53%;(3)优化条件下获得的铁颗粒TFe含量为92.74%,金属化率为97.27%,含碳量为4.90%;铝酸钙炉渣A1203含量为29.17%,主要物相为12CaO·7A1203和γ-2CaO·SiO2,可用于浸出提铝;(4)铝酸钙炉渣浸出实验研究表明,浸出率随着浸出时间的增加先升高后降低;随浸出温度的升高先增大后降低,最后趋于平缓;随着Na2C03浓度的增加,氧化铝浸出率先增加后趋于平缓,随着液固比的增加,氧化铝浸出率呈上升趋势。适宜的铝酸钙炉渣浸出工艺条件为浸出时间100 min,浸出温度60℃,Na2C03浓度100 g·L-,液固比12.5,在此条件下,铝酸钙炉渣的浸出率为86.20%;(5)基于ΔG0T最小稳定存在的原则,研究了高铁铝土矿FexOy-A12O3-CaO-SiO2复杂体系的固相反应热力学和固相反应产物碳热还原热力学;研究表明,与铁氧化物相比,绝大多数含铁复合相较难还原,需要相对较高的反应温度和CO分压,才能将体系中的FeOx还原成金属铁,从而实现Fe与A12O3 和 SiO2 分离