铁和铝是我国国民经济发展的重要原材料,然而我国铁矿石和铝土矿石资源相对贫瘠,人均占有量不足,后备资源不足,随着矿业经济的发展,我国资源对外依存度不断增加。高铁铝土矿在我国广西、福建、山西等地广泛分布,储量可观。因此,开发利用高铁铝土矿对推动我国矿业经济健康可持续发展有着极大的意义。针对普通高铁铝土矿,通常采用磁选、浮选或磁浮联合流程分离铝铁；对于一些复杂的高铁铝土矿,需要通过磁化焙烧处理,以提高铁矿物的可选性,促进铝铁分离；而对于某些嵌布关系非常复杂的高铁铝土矿,常规分选法难以实现较好的分离,因此需要进行还原烧结处理,使得铝铁选择性富集到相应形式,从而实现铝铁分离。本课题系统的研究了在氧化钙添加剂、煤粉还原剂作用下高铁铝土矿高温还原烧结铝铁引导性分离机制,并对其相应的机理进行分析研究。本文以四川某地高铁铝土矿为原料,运用化学分析、光学显微镜、X射线衍射(XRD)等检测手段进行了系统分析。分析结果表明矿石中含TFe22.56%,含Al2O336.26%;主要有用矿物为三水铝石、赤铁矿和褐铁矿,嵌布粒度较细；铝土矿主要以隐晶状、细小鳞片状产出,赤铁矿主要以他形粒状、不规则状、蜂窝状和胶状产出,褐铁矿以胶状、皮壳状土状产出；赤铁矿在三水铝石集合体边部以皮膜状紧密包裹在其周围,而三水铝石分布在赤铁矿的蜂窝状和胶状的空隙中,铝铁嵌布关系非常紧密。分析了氧化钙添加量对还原烧结物料的金属化率、磁选效果、Al2O3浸出效果的影响,以磁选铁产品中A1203含量、富铝渣中TFe含量为评价指标考察铝铁分离效果。结果表明,氧化钙添加量为70%时,铝铁分离效果较好。研究了不同氧化钙用量下的还原烧结产品的物相组成和微观结构,结合可能发生的热力学反应分析可知CaO促进了铁矿物的还原,同时CaO与Al2O3和SiO2结合生成12CaO·7Al2O3和2CaO·SiO2等物质,从而实现了铝铁分离。考察还原烧结温度、时间、配碳系数以及原矿粒度等对还原烧结物料的金属化率、磁选效果、A1203浸出效果的影响,以磁选铁产品中A1203含量、富铝渣中TFe含量为评价指标考察各还原烧结制度对铝铁分离效果的影响,确定了最优的还原烧结条件,还原温度为1350℃,时间为20min,配碳系数为2,原矿粒度为-0.18mm。分选时磨矿细度为-0.074mm91%,磁场强度为60kA/m,可得到磁选铁产品TFe含量89.83%,回收率84.08%的最优磁选效果。高铁铝土矿还原烧结实际上是失水后矿石中的铁氧化物还原和铝氧化物钙盐化的综合过程。在不同还原温度、还原气氛下铁氧化物进行着不同程度的直接还原反应和间接还原反应,从而最终还原成金属铁。铝氧化物钙盐化过程实际上是添加剂CaO与矿石中的Al2O3、SiO2的固相反应,控制温度、配钙量可以使得这些化合物结合生成目的物料12CaO·7Al2O3和2CaO·SiO2。在高铁铝土矿还原烧结过程中,各反应在不同阶段不同程度的进行。在950℃时,铁氧化物开始发生还原,低价的铁氧化物开始转变为Fe304,同时铝氧化物的钙盐化也开始缓慢进行。随着温度的升高,铁氧化物的还原和A1203的钙盐化程度加深。在温度达到1325℃时物料中出现局部微熔现象,铝铁分离效果得到明显改善,1350℃时铁氧化物得到最大程度的还原,Al2O3较大程度的结合成了易溶的12CaO·7Al2O3,铁粒从渣相中脱离出来,高铁铝土矿中的铝铁得到分离。