中文摘要：

本项目对拜尔法含铁赤泥在熔融还原炼铁中采用的满足赤泥综合利用要求的高碱度、高Al2O3的CaO-Al2O3-SiO2-MgO-Na2O-TiO2渣系的物化及热力学性质进行系统研究。在物料平衡计算的渣系成分范围内，研究炉渣CaO/SiO2及渣组分对炉渣粘度、溶化性温度、脱硫能力等物化性能的影响规律，采用数学回归分析方法，建立渣系组成与物化性能数学模型，借助矿相显微镜、扫描电子显微镜、X衍射分析、化学分析等测试手段对炉渣矿物组成和微观结构进行研究，探明炉渣组分对冶金性能影响的作用机理，确定适宜的冶炼过程造渣制度。通过测定渣系中CaO活度，建立渣系组元的作用浓度热力学计算模型等热力学性质研究，为处理脱硫等渣金间反应的热力学定量计算问题提供理论依据。研究成果为采用COREX工艺处理平果赤泥，实现赤泥综合利用提供相应的理论基础及实验数据，对早日实现赤泥的综合利用具有重要的理论与实际意义。

结论摘要：

广西平果铝厂拜耳法赤泥属高铁赤泥。赤泥中Fe, Al占比列较大，达50%左右，此外还含有V, Sc, Ta等贵重的稀散金属，是一种宝贵而丰富的二次资源. 采用熔融还原炼铁技术COREX工艺处理平果赤泥，赤泥中Fe, V, Ta元素被还原得到生铁，熔融还原炉渣用来提Na, Al, Sc，从而实现赤泥的综合利用，该工艺是有望实现赤泥综合利用且有利可图的非常有前途的工艺路线。该工艺中，熔融还原过程是首要环节，熔融炉渣的物化及热力学性质直接影响冶炼的进行。本项目对熔融还原的高碱度CaO-Al2O3-SiO2-MgO-Na2O-TiO2 渣系的物化及热力学性质进行系统研究。采用数学回归分析方法建立了渣系组成与物化性能数学模型，系统研究了炉渣CaO/SiO2 及渣组分对溶化性温度、炉渣粘度及脱硫能力等物化性能的影响规律，借助扫描电子显微镜、X衍射分析、化学分析等测试手段研究了炉渣矿物组成和微观形貌，探讨炉渣组分对冶金性能影响的作用机理。研究了渣系中Na2O的挥发动力学；基于Na2O的挥发研究了炉渣脱硫动力学，建立了脱硫动力学模型；通过测定渣系中CaO 活度以及基于分子离子共存理论建立渣系脱硫热力学计算模型，研究了炉渣的热力学性质，为处理脱硫等渣金间反应的热力学定量计算问题提供理论依据。研究结果表明，采用数学回归分析方法建立的渣系组成与渣系熔化性能、粘度及硫分配比的数学模型是可靠的。在研究的炉渣成分范围内，炉渣的流动温度均在1360℃~1470℃之间；当炉渣碱度小于3.1、MgO含量大于4%、Al2O3含量大于20%、TiO2在3.1～6.1%、Na2O含量大于0.75%时，1773K温度下炉渣粘度均小于2Pa·s，渣系的熔化性能及流动性能均完全满足实际冶炼要求。研究表明渣系具有较强的脱硫能力，炉渣脱硫反应速率限制环节为渣相质量扩散控制。少量的Na2O 可明显提高炉渣的脱硫能力，Na2O挥发率随温度、碱度、Na2O、Al2O3的增加而增加。热力学性质研究表明，基于分子离子共存理论建立的硫分配比热力学模型是合理的。CaO活度随Al2O3、TiO2的增加而减小，随MgO、碱度的增加而增大。研究成果为实现赤泥综合利用提供相应的理论基础及实验数据，对早日实现赤泥的综合利用具有重要的理论与实际意义。