拜耳法赤泥是氧化铝厂以拜耳法工艺生产氧化铝后产生的碱性残渣,由于其碱度高,成分复杂,其综合利用一直是世界性难题。本文研究的赤泥来源于中国铝业集团山东分公司,其以印尼进口铝土矿为原料,产生的赤泥中Fe₂O₃含量高达30.77 wt%。本论文研究了赤泥热-碱活化预处理制备地聚物,赤泥还原焙烧后磁选回收铁,以及磁选残渣制备地聚物的性能,探讨了铁元素对地聚物反应过程的影响。主要研究内容如下:1.赤泥热-碱活化预处理直接制备地聚物的研究热-碱活化的方法可改变赤泥物相组成,提高赤泥活性。探究了焙烧温度、焙烧时间、Na₂O掺量对赤泥活性的影响,以铝、硅元素溶出率为评价手段。结果表明:在焙烧温度为800°C、焙烧时间为60 min、Na₂O掺量为15.0 wt%时,活化赤泥的Al、Si溶出率分别达到40.32 wt%、9.76 wt%。经过热-碱活化,赤泥中三水铝石分解、水合铝硅酸钠转变成钠霞石相。利用活化赤泥制备地聚物,探究了热-碱活化过程中Na₂O掺量、净浆过程中额外Na₂O掺量以及赤泥-粉煤灰添加比例对地聚物性能的影响。实验结果表明:在Na₂O掺量为5.0 wt%时,地聚物28 d抗压强度最佳,达到23.86 MPa;在活化预处理中添加Na₂O焙烧的效果明显优于地聚物合成过程中再添加Na₂O的效果;过量的碱会破坏地聚物结构,导致强度降低;热-碱活化赤泥在赤泥-粉煤灰地聚物中合适的掺量为50 wt%;钠霞石相在碱性环境中溶解并参与地聚物反应,生成稳定的凝胶状地聚物水化产物。2.赤泥还原焙烧回收铁及磁选残渣制备地聚物的研究在高温条件下,利用煤粉对赤泥进行还原焙烧,再磁选分离回收铁,探究了焙烧温度、焙烧时间、煤粉掺量对铁回收效果的影响。实验结果表明:焙烧温度的升高可提高磁选精矿的铁回收率,但会导致精矿品位的降低;延长焙烧时间使铁回收率呈先上升后下降的趋势,主要原因是还原气氛的减弱导致磁铁矿再度被氧化成赤铁矿;适量提高煤粉的掺量可提高炉内的还原气氛,有助于赤铁矿的还原。最终得到赤泥中铁回收的优化还原条件为:900°C焙烧60 min,煤粉掺量为5.0 wt%,磁选次数为1次,激磁电流为1 A,此时铁回收率及精矿品位分别达到49.41 wt%和56.88 wt%,基本能满足冶炼用铁矿石的要求。经过热-碱活化还原焙烧及磁选工序后,磁选残渣制备的地聚物仍有20 MPa左右,铁还原-磁选-地聚物制备这一赤泥综合利用方案是可行的。3.赤泥中铁元素对地聚物性能的影响规律研究利用含不同铁物相的赤泥制备地聚物,探究铁元素对地聚物性能的影响,并对铁元素在地聚物制备过程中的转变规律进行了分析。结果表明:铁元素在赤泥中的存在形态相对于Si、Al的形态转变来说对地聚物性能影响较小,在现有的实验研究中,Si、Al的形态转变对地聚物性能的影响掩盖了Fe的形态变化对地聚物性能的影响。铁元素在赤泥中以赤铁矿和类质同相形式存在,在热-碱活化过程中,铝硅酸盐矿物的分解会导致部分类质同相形式的铁元素由八面体结构向四面体结构和赤铁矿转变;在地聚物反应中,四面体结构的铁元素会与铝硅酸盐重组再度生成八面体结构的矿物;赤铁矿不会参与地聚物反应。本文研究了拜耳法赤泥还原焙烧-磁选回收-地聚物制备技术,并研究了铁元素对地聚物性能的影响,对高铁赤泥的综合利用具有一定的参考价值。