我国高铁铝土矿铝铁分离研究新进展

　　摘 要 高铁铝土矿属于难处理资源，具有广阔的开发利用前景，对高铁铝土矿开展铁铝分离基础研究工作，具有重要的理论与现实意义。简述了近年来高铁铝土矿铁铝分离技术研究进展，将高铁铝土矿的资源化利用方法大体归为物理选矿法、化学法、生物法等工艺，分别总结了以上工艺铁铝分离的基本原理和效果，并比较了不同技术的优缺点。综合来看，物理法选别效果有限，生物法不适用于大规模工业生产。化学法中，碱法浸出先铝后铁流程难以实现对铁矿物的回收，火法冶金先铁后铝工艺铁铝分离效果好，能实现铁铝矿物的综合利用，但难点在于成本和能耗控制。结合最近几年的研究成果，提出了“高铁铝土矿悬浮焙烧—磁选—高铝铁精矿碳热还原”工艺技术路线，以期为合理开发利用高铁铝土矿资源提供借鉴。

　　关键词 高铁铝土矿 铁铝分离 浸出 火法冶金 综合利用 研究进展

　　李 宏1 杜艳清1 余 莹1 李佩昱2，3 余建文2，3，41;金 属 矿 山;October 2021;2021 年第 10 期;总第 544 期

　　随着我国铝工业的快速发展，铝土矿资源日趋 紧张，我国仅以3%的铝土矿储量生产着世界50%以上的氧化铝和 40% 以上的电解铝，静态可采年限仅为 14 年[1-2]。由图 1 可知，近年来我国铝土矿进口量逐年攀升，2020 年进口量高达 1.15 亿 t，较上年增长 10.85%，铝工业生产成本大幅增加，成为我国铝工业可持续发展与安全稳定运行的重大隐患[3-6]。因此，现阶段开发利用复杂难处理高铁铝土矿资源，对增加氧化铝自给率、缓解铝土矿资源短缺局面具有重要战略意义[7]。

　　我国高铁铝土矿资源丰富，主要分布在广西、山西、福建、河南等地，资源总量超过 15 亿 t。其中，广西桂西、山西宝德、贵州黔中、河南巩义等地主要为一水硬铝石型高铁铝土矿，广西贵港、福建漳浦等地主要为三水铝石型高铁铝土矿[8-9]。由于矿石中铝、铁矿物嵌布粒度细、相互胶结，且类质同象现象广泛存在，难以实现矿物的单体解离，常规选矿方法(磁选、浮选等)不能有效分离铝、铁，无法获得合格铝土矿精矿[10]。“先铝后铁”工艺采用拜耳法直接溶出高铁铝土矿，但赤泥中铁矿物的回收成为难点[11-12]。“先铁后铝”工艺借助火法冶炼，得到金属铁后再对铝酸钙炉渣提铝，曾提出包括金属化还原—电炉熔分— 氧化铝提取、粒铁法、烧结—高炉冶炼—氧化铝提取、生铁熟料法等一系列方法，但受限于能耗高、流程长、还原剂用量大、炉衬侵蚀严重等问题，难以适用于工业生产[13]。由于缺乏经济可行的方法实现铁铝矿物的有效分离，国内大量高铁铝土矿成为呆滞资源，难以得到有效开发利用[14]。

　　本文介绍了铁矿物对铝土矿拜耳法溶出过程产生的危害，综述了近年来我国铝土矿铁铝分离技术研究新进展，并对今后主要研究方向进行了展望，以期为合理开发和利用高铁铝土矿资源提供有益的指导与借鉴。

　　1 高铁铝土矿中铁元素存在形式及危害

　　1. 1 铁元素存在形式

　　高铁铝土矿一般是指 TFe 含量大于 25% 的铝土矿，主要为三水铝石型铝土矿和一水硬铝石型铝土矿，铁矿物主要以赤铁矿、针铁矿、褐铁矿等形式存在[15]。矿石结构构造复杂，主要有自形、半自形、他形结构及晶粒状结构、凝胶结构、溶蚀交代结构，以及网状、鲕状、孔洞状构造等。矿物结晶粒度细，铁铝矿物嵌布关系复杂，并且针铁矿内 Al3+ 与 Fe3+ 存在类质同象置换现象，难以实现矿物的单体解离[16-17]。

　　1. 2 铁元素对氧化铝生产的危害

　　工业上生产氧化铝主要采用拜耳法和烧结法。拜耳法流程简单、能耗低，是生产氧化铝最主要的方法，适用于处理 A/S 高于 7 的铝土矿，基本原理如式(1)所示[18]。铝土矿在高温高压下与 NaOH 溶液反应，使 Al2O3转化为铝酸钠溶液，铁、硅等杂质沉淀进入赤泥。分离后的铝酸钠溶液加入氢氧化铝晶种，降温时搅拌分解分离得到Al(OH)3沉淀析出，得到的 NaOH母液循环使用[19]。

　　烧结法将铝土矿与纯碱、石灰高温烧结成熟料，使 Fe2O3转化为 Na2O·Fe2O3，SiO2转化为不溶的 CaSiO4，Al2O3转化为易溶的 NaAlO2，再用稀碱溶液溶出熟料，从而将铝酸钠溶于溶液，铁、硅沉入赤泥，可以处理 A/S 为 3~4 的低品位铝土矿[20]。但无论采用拜耳法或烧结法，含铁杂质均会产生不利影响。铝土矿中的赤铁矿、针铁矿等铁氧化物在铝酸钠溶液的沉降过程中易吸附 Na+ 、Al(OH)4 - 和水等，导致赤泥沉降困难，降低设备处理能力，影响氧化铝产品质量。此外，Fe2O3在烧结过程中与 Na2CO3反应生成铁酸钠，溶出时也能进入溶液，既消耗较多的 Na2CO3，也降低了溶出液中铝酸钠的浓度[21-24]。赤泥成分复杂、碱含量高，其中的铁矿物很难得到有效回收，大多只能就地堆存，对土地和水源产生直接危害，是极难处理的工业固体废弃物[25-26]。

　　2 铝土矿铁铝分离技术新进展

　　高铁铝土矿中铁、铝未达到各自的工业品位，但矿石中铁铝矿物总质量分数往往超过70%，具有广阔的开发利用前景[15]。近年来，国内高等院校和科研单位对高铁铝土矿的合理开发利用开展了大量基础性研究，根据对铁铝矿物分离方法的不同，可分为物理选矿法、化学法、生物法等[27-28]。

　　2. 1 物理选矿法

　　物理选矿法主要依靠铁矿物与铝矿物的物理性质差异实现分选，常用方法有磁选、浮选以及磁—浮联合分选方法等。其中，磁选利用铁矿物与铝矿物的磁性差异进行分选，工艺简单。陈志友等[29]对某一水硬铝石型高铁铝土矿开展了两段磨矿—强磁选别试验，获得了 TFe品位为 50.15%、回收率为 54.53% 的 铁 精 矿 ，铝 精 矿 Al2O3 含 量 从 49.54% 提 高 到 58.73%，TFe 品位由 18.62% 降低至 10.64%。工艺矿物学分析表明，磁选分离的主要目标矿物为 20~100 μm的粗粒赤铁矿和褐铁矿，而部分铁矿物结晶粒度小于2 μm，呈浸染状在矿石胶结物和鲕粒中，难以通过磨矿磁选实现分离，造成铁精矿的回收率偏低。

　　宋涛等[30]以云南高铁沉积型铝土矿为研究对象，进行了磁选脱铁—尾矿正浮选试验研究，最终得到 Al2O3 含 量 55.38%、TFe 品 位 10.73%、回 收 率 69.17%的铝精矿，通过磁选—浮选工艺，可以实现对高铁沉积型铝土矿脱铁提铝降硅的目的。卢琳等[31]以广西某高铁铝土矿为原料进行了降铁脱硅试验，对比强磁、重选—磁选、浮选、浮选—磁选、脱泥—强磁、脱泥—强磁—浮选工艺后，最终确定脱泥—强磁 —浮选流程可获得最优选别指标，工艺流程如图2所示。试验发现，磨矿后产生的细泥对捕收剂有吸附作用，通过预先脱泥，可减少矿泥对浮选的影响。该工艺最终使得铝精矿 Al2O3 含量从 57.46% 提高到 69.94%，回收率达到 71.41%，TFe品位由 11.29%降低至3.92%，降铁脱硅效果较好。

　　对于结晶粒度粗、嵌布关系简单、铝铁易于分离的铝土矿资源，物理选矿法工艺成熟、流程简单，具有较好的选别效果。而用于处理铁铝结晶粒度细、嵌布关系复杂的高铁铝土矿资源，由于矿物单体解离困难，难以获得理想的铁铝分离指标。

　　2. 2 化学法

　　物理选矿方法难以实现高铁铝土矿中铁铝矿物的单体解离，相对而言，化学法通过化学反应对高铁铝土矿中的有用矿物进行直接提取或改变铁铝矿物的赋存状态与嵌布关系，实现铁铝分离，得到满足要求的铁精矿和铝精矿。根据对铁铝矿物处理先后顺序的不同，可分为先铁后铝、先铝后铁等工艺流程。

　　2. 2. 1 先铁后铝流程

　　先铁后铝流程采用火法冶金的方式直接对高铁铝土矿进行处理，已经进行了许多研究。对于铁含量较高的高铁铝土矿，一般进行磁化焙烧或金属化还原，使用气体或固体碳作为还原剂，将赤铁矿、针铁矿、褐铁矿等弱磁性铁矿物还原为强磁性的磁铁矿或金属铁，通过弱磁选或熔分实现铁铝分离，还原过 程 中 主 要 发 生 的 化 学 反 应 如 式(2)~ 式(9)所示[32-34]。

　　磁化焙烧—磁选是回收弱磁性铁矿物的有效方法，采用气体还原剂可以在较低温度下将弱磁性赤铁矿还原为强磁性磁铁矿。夏飞龙等[35]以氢气为还原剂，在焙烧温度 400 ℃、焙烧时间 75 min 条件下对 TFe含量为 18.70% 的一水硬铝石型铝土矿进行磁化焙烧，磁选后获得了 TFe品位 44.59%、回收率 69.58% 的铁精矿，铁精矿中主要物相为磁铁矿、磁赤铁矿和叶蜡石，并得到了 Al2O3 含量为 72.60%、回收率为 79.83%的铝精矿。

　　近年来，悬浮磁化焙烧技术被广泛应用于复杂难选铁矿石的处理，并获得良好的效果，含铁矿物在流化运动状态下发生还原反应，传质传热效率高，能迅速实现弱磁性铁矿物的磁化还原，具有反应速率快、能耗低、焙烧物料性质均一等优点[36-37]。袁帅等[38]对广西高铁铝土矿开展了预氧化—悬浮磁化焙烧—磁选除铁试验研究，铝土矿原料在750 ℃氧化焙烧30 min后，在还原温度600 ℃、H2浓度25%、还原时间4 min条件下进行悬浮磁化焙烧，经弱磁选别，铝精矿的回收率为 80.64%，铁的去除率为 85.32%。氧化过程中由于一水硬铝石、三水铝石、褐铁矿和针铁矿发生脱水反应，在预氧化物料中形成了大量孔洞，促进了悬浮焙烧过程中铁矿物的还原，铝精矿中的铁矿物主要为难以单体解离的微细粒磁铁矿，以及少量磁-赤铁矿和硅酸铁。

　　碳热还原是处理高铁铝土矿的常用方法，高温条件下，固体碳气化并与铁矿物发生还原反应[39]。碳还原铁氧化物的平衡相图如图 3 所示，在 873~ 1 173 K温度范围内，温度对碳的气化影响最为剧烈，当 温 度 高 于 1 273 K 时 ，气 相 中 CO 的 浓 度 接 近 100%，因此，为促进铁矿物的还原，反应温度通常高于 1 000 ℃[40]。同时，在高温还原过程中，微细粒金属铁颗粒很容易聚集长大，从而有利于铁铝分离[41]。

　　吴艳等[42]对贵港三水铝石型高铁铝土矿进行了铁铝分离研究，将高铁铝土矿与碳粉及熔剂混匀造球后，在还原温度1 200 ℃、还原时间120 min、熔剂用量 20% 条件下进行还原焙烧，焙烧产物的铁还原率达到 80%。通过磁选分离，得到了 TFe 品位 47.69% 的磁性物质和 Al2O3含量 40.57%的富铝渣，并采用硫酸铵焙烧工艺提取富铝渣中的氧化铝，在焙烧温度 450 ℃、恒温时间 60 min、混料比为 6 时，铝浸出率可达 80%以上，提铝后的渣主要为二氧化硅和硫酸钙。李丽匣等[43]对四川某高铁铝土矿进行了还原焙烧— 弱磁选提铁—铝溶出工艺研究，在焙烧温度1 350 ℃、配碳系数2.0、焙烧时间20 min条件下，获得了TFe品位 89.83%、回收率 84.08% 的金属铁粉，富铝渣 Al2O3 浸出率为69.35%，较好地实现了铁铝分离。

　　煤基直接还原熔分工艺采用非焦煤还原高铁铝土矿，可以快速实现矿物的还原与熔化分离。研究表明，采用煤基直接还原熔分工艺能够有效地分离渣铁，当温度高于1 350 ℃时，碳的气化反应、还原反应、渗碳反应都快速进行，渗碳量的增加降低了金属铁的熔点，有利于铁颗粒聚集长大，从而获得质量良好的金属粒铁。此外，CaO能有效降低熔分渣的熔点和粘度，促进渣铁分离[44-45]。张颖异等[46]对贵港高铁铝土矿开展了煤基直接还原熔分和氧化铝溶出试验研究，研究发现 w(CaO)/w(Al2O3 )和 w(C)/w(O)对还原得到的粒铁尺寸与回收率影响最大，在当w(CaO)/ w(Al2O3 )为 1.7、w(C)/w(O)为 1.4、还原熔分温度为 1 450 ℃、还原熔分时间为20 min时，得到的粒铁尺寸和铁回收率分别为 11.5 mm 和 93%。同时，w(CaO)/ w(Al2O3 )还是决定熔分渣组成的决定性因素，并且对熔分渣中氧化铝的溶出率有重要影响。获得良好的铝酸钙炉渣是提高氧化铝浸出率的关键技术环节，当w(CaO)/w(Al2O3 )为1.7时，渣系组成以七铝十二钙(Ca12Al14O33)和硅酸二钙(Ca2SiO4 )为主，Al2O3溶出率最高，达到87.50%。

　　炉渣中的 2CaO·SiO2在冷却过程中会随温度的变化而发生晶型转变，当 β-2CaO·SiO2 晶型向 γ2CaO·SiO2晶型转变时，由于密度差异引起体积膨胀，使晶体内部出现应力，从而产生炉渣的自粉化现象[47]。王铮[48]在含碳球团还原和铝酸钙炉渣自粉化现象的基础上，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。研究表明，还原温度、配碳比对铁回收率影响较大，而还原温度、还原时间、钙铝比、冷却速度、冷却温度对铝酸钙炉渣的自粉性影响较大。在热压球团配碳比为 0.9、w (CaO)/w(Al2O3 )为 1.71、还原温度为 1 425 ℃、还原时间为 25 min 条件下，得到了 TFe 品位 91.24% 的粒铁和 Al2O3 含量 28.78% 的自粉渣。在冷却速率 5 ℃/ min、冷却温度 1 225 ℃时，铝酸钙炉渣自粉率为 97.53%，渣中的主要物相为七铝十二钙和 γ-2CaO· SiO2。磁选后铁、铝回收率分别为 97.42%和 94.62%，得到的粒铁可用于钢铁生产，自粉渣在最优工艺条件下的浸出率达到86.20%，可用于湿法浸出提铝。

　　众多研究实践表明，碱金属用于碳热还原铁氧化物时，可以直接进入铁矿物晶格使其发生畸变，同时促进碳的气化，有利于铁氧化物的还原[49-51]。孙娜[52] 对 Al2O3、Fe2O3 和 SiO2 含 量 分 别 为 26.35%、 31.22%、8.32%的广西贵港高铁三水铝石型铝土矿通过钠化还原焙烧—磨选—浸出工艺处理，将细磨的高铁铝土矿与添加剂 Na2CO3混匀、造球、还原焙烧后，经磨矿—磁选，获得了 TFe 品位 93.73%、回收率 93% 的金属铁粉。非磁性富铝渣经常温常压酸浸， Al2O3浸出率达到 84%。王化军等[53]提出了一种以 Na2CO3为添加剂、煤为还原剂的还原分离方法，将铝土矿中的铁氧化物还原为铁粉磁选分离，铝矿物转化为铝酸钠溶液回收。试验发现，适当的 Na2CO3用量可以促进铁氧化物还原并使Al2O3最大程度地转化为铝酸钠。在最优条件下，得到的金属铁粉TFe品位为 95.88%，铁 回 收 率 89.92%，氧 化 铝 的 溶 出 率 为 75.92%。娄匡宇等[54]采用煤基直接还原焙烧—磁选法处理广西某高铁铝土矿。试验发现添加 Na2CO3和 CaF2可显著提高铝土矿中铁氧化物的还原效率。在适宜的工艺条件下，可得到 Al2O3品位 68.8%、回收率 93.4% 的铝精矿，TFe 品位可降至 4.0%，铁去除率达 89.8%，同时还获得了铁品位为63.2%的铁精矿，实现了高铁铝土矿的综合利用。

　　以火法冶金为主的先铁后铝工艺流程如图 4 所示，相比于磁化焙烧，煤基直接还原工艺具有更好的铝铁分离效果，将铁矿物还原为金属铁并聚集长大，改变铁铝矿物的赋存状态与嵌布关系，通过磁选或熔分的方式，实现铝、铁矿物的综合回收利用。受生产成本及环境保护等因素影响，火法还原工艺目前仍处于实验室研究阶段。在开展深入理论研究的基础上，进一步提高还原效率、强化铁铝分离效果并降低工艺成本，是当前的研究热点。

　　2. 2. 2 先铝后铁流程

　　先铝后铁流程是当前高铁铝土矿的主要处理方法，通过拜耳法、烧结法等碱法浸出，先得到合格氧化铝产品，将铁矿物富集于赤泥产物中，堆存或用于后续选别。

　　张盈等[55]以广西某三水铝石型高铁铝土矿为原料进行两步碱介质湿法浸出，该原料中 Al2O3和 TFe 品位分别为 39.93% 和 28.91%，经一段拜耳法浸出， Al2O3的浸出率为72%，一段浸出渣经NaOH及铝酸钠溶液二段浸出，获得了 TFe 品位为 61% 的富铁渣，实现了高铁三水铝石型铝土矿中铝、铁的有效分离。张永康等[56]对某一水硬铝石型高铁铝土矿开展拜耳法溶出试验，在最佳溶出条件下，Al2O3相对溶出率高达 95.15%。拜耳法溶出后，在赤泥中发现了磁铁矿的存在，但原矿中的含铁矿物只有针铁矿和赤铁矿，溶出过程也没有添加还原剂，初步推测是部分针铁矿在溶出条件下转化为磁铁矿。李小斌等[57]进一步研究发现，在拜耳法高温溶出过程中，添加金属铁作为还原剂，可以将赤铁矿还原为磁铁矿并回收。在此基础上，贺永飞等[58]研究了拜耳法溶出过程中铁矿物的相变行为，通过热力学计算探究铁矿物在碱液中的转化机理，并得到了铁化合物在碱液中的热力学平衡图，如图 5 所示。由图 5 可知，在一定温度下，Fe2O3溶于碱性溶液中生成 Fe3+ 或 FeO2 - ，在 温 度大于 373K 的碱性水溶液中，FeO2 -部分会转化为 Fe(OH)4 - 。此时向碱溶液中加入淀粉，降解释放醛基形成强还原体系，将 Fe3+ 还原成 Fe2+ ，Fe3+ 进一步与 Fe2+ 反应生成Fe3O4。在最佳浸出条件下，铝溶出率为 98.57%，铁还原率为 98.41%，浸出渣磁选铁精矿 TFe 品位为73.50%。

　　先铝后铁工艺能否可行的关键在于从高铁赤泥中有效回收铁矿物，近年来，许多科研人员对如何从高铁赤泥中回收铁开展了广泛研究，提出了磁、重工艺为主的物理法和磁化焙烧、直接还原—磁选等选冶联合方法。

　　赤泥粒度细，成分复杂，平均粒径小于 100 μm，铁矿物主要为弱磁性赤铁矿，磁选回收微细粒级弱磁性颗粒，需要较强的磁场强度和较高的磁场梯度[59]。高梯度磁选机用于赤泥分选，可获得较好的选别指标。徐淑安[60]以云南文山铝业生产的 TFe 品位 21.39% 的拜耳法赤泥为原料，结合选择性疏水聚团技术，通过高梯度强磁选机进行选别，经 1 粗 1 精磁选，获得了TFe品位45.13%、回收率39.77%的铁精矿。王建月[61]对广西平果铝业的赤泥进行预富集处理，通过对比正反浮选、单一强磁选、选择性疏水絮凝—磁选等工艺，发现单一强磁选效果最为明显，可将 TFe 品 位 由 21.52% 提 高 到 30.74%，回 收 率 为 62.90%。

　　物理法提取赤泥中的铁，能耗低且流程简单，但铁品位和回收率均不高。部分学者采用火法冶金的方法，使用碳或气体还原剂将赤泥中的铁矿物还原为强磁性磁铁矿或金属铁，再进行选别。张淑敏等[62]对山东某TFe含量为44.32%的赤泥开展了气基还原焙烧—弱磁选工艺试验研究，最佳磁化焙烧条件为焙烧温度 560 ℃、焙烧时间 10 min、气体流量 500 mL/min、CO 浓度 20%，可以将大部分弱磁性的赤(褐)铁矿转变为强磁性的磁铁矿，焙烧产物磨细至-0.038 mm 占 80% 进行弱磁选，获得了铁品位为 57.27%、回收率为 90.82% 的铁精矿。于站良[63]等采用金属化还原焙烧—磁选法处理 TFe含量为 25.55% 的赤泥，基于响应曲面法对还原条件进行优化，得到最佳工艺参数为：焙烧温度 1 225 ℃，焙烧时间 115 min，活性炭用量 18%，磨矿细度 400 目占 90%，经弱磁选别，铁精矿 TFe 品位和回收率分别为 86.56% 和 86.90%。

　　火法冶炼是实现拜耳法赤泥中铁矿物资源化利用的有效方法，尽管能耗较高，但能获得高回收率和高品位的铁精矿。为降低工艺成本，可以对赤泥进行强磁预富集，减少焙烧物料处理量以降低能耗，碱法浸出先铝后铁流程如图6所示。

　　然而，相比于高铁铝土矿原矿，经碱法浸出后的高铁赤泥更难处理，不仅矿物成分及嵌布关系更加复杂，而且碱含量高，选别及冶炼难度大。据数据统计，我国赤泥堆存量已超过6亿t，且每年以超过1亿t 的数量增长，而赤泥的资源化利用仍处于实验室研究阶段，已成为新的研究难点[64-66]。

　　2. 3 生物法

　　生物法主要利用异养菌等微生物吸附在矿物表面，通过新陈代谢产生柠檬酸或草酸等有机酸，对高铁铝土矿进行溶解、浸出，脱除铝土矿中的铁、钙、硅矿物，或产生多糖、蛋白等代谢产物使铁矿物和铝矿物表面特性改变，从而易于分选[28]。铝土矿生物除铁技术方面，早些年国内外学者在该领域内有一些机理研究。

　　Natarajan K A[67]研究了微生物对矿物表面性质的影响。研究结果表明，多黏性芽孢杆菌在矿物表面发生的化学作用改变了矿物表面特性。在微生物处理过后，石英和高岭土表面因蛋白质的吸附使得疏水性得到增强，而赤铁矿、刚玉等矿物因多糖的吸附导致亲水性得到增强。通过微生物改变矿物表面性质，该矿石更容易通过浮选方法进行铝铁分离。 Anand P 等[68]研究了生物浸出对高铁铝土矿除铁除钙的影响。在铝土矿中培养多黏性芽孢杆菌进行预处理，可以将铝土矿中全部的钙和 45% 左右的铁除去，在微生物最为活跃的时期，钙和铁的去除率最高。对处理过的铝土矿进行扫描电镜分析时发现，细菌黏附于矿石表面。而不添加微生物，仅将微生物的代谢产物与铝土矿混合时，钙的去除率明显下降。周吉奎等[69]利用从矿山筛选得到的真菌对含铁铝土矿石进行除铁试验。研究表明，该菌株发酵液中草酸浓度较高，在提供 H+ 酸解矿物的同时，还将 Fe3+ 还原为 Fe2+ 和铁离子络合，加速矿物溶解。矿石中铁的溶解度取决于发酵液中可溶性代谢产物及酸浓度，通过添加硫酸降低发酵液的 pH，浸出矿石的 Fe2O3含量由4.96%降低至0.39%，矿石中其他成分及理化性质基本不发生改变。

　　现有的研究结果表明，生物法能在一定程度上选择性地脱除矿石中的铁、硅等矿物，具有成本低、能耗小、污染少等优点，但菌种难以培养、反应时间长、矿浆浓度低、处理量偏低，并且脱除效果有限。因此，目前来看不具有大规模应用的前景[70-71]。

　　3 高铁铝土矿综合利用工艺展望

　　国内科研单位和企业针对高铁铝土矿的铝铁分离工艺开展了大量基础研究，但受限于技术可行及工艺成本问题，目前为止还没有较好的方法能够实现大规模应用。笔者认为，为提高铁铝分离效果，高铁铝土矿的综合利用须结合化学法处理。然而先铝后铁工艺会生成难处理的高铁赤泥，赤泥矿相组成复杂且碱性强，至今难以利用。相较而言，先铁后铝工艺具有更好的应用前景。在近年来的研究基础之上，提出一种合适的高铁铝土矿综合利用工艺流程，流程图如图 7 所示。先对高铁铝土矿进行低温悬浮磁化焙烧预处理，使铁矿物迅速转化为易于磁选的磁铁矿，并提高磁场强度将铁矿物尽可能富集于磁选精矿中，得到高铝铁精矿以及高温脱水活化后的高活性铝精矿，浮选脱硅处理后的铝精矿经拜耳法溶出得到合格氧化铝。高铝铁精矿通过碳热还原的方式，使铁矿物还原为金属铁并聚集长大，经磁选实现铁铝矿物的进一步分离，得到金属铁粉和富铝渣，最终实现铁铝矿物的综合利用。

　　4 结 语

　　(1)我国作为氧化铝生产大国，开发利用我国现有的高铁铝土矿资源，对缓解铝土矿资源供需矛盾、保证氧化铝产业可持续发展以及降低铁矿石对外依存度等方面具有重要的实际价值和战略意义。

　　(2)高铁铝土矿资源开发利用的难点在于铝铁分离，受限于矿物单体解离困难，物理选矿效果有限。生物法能耗低、污染小，但反应速度慢、流程长等局限性限制了技术的发展与应用。以碱法浸出为基础的先铝后铁工艺难以实现对铁矿物的回收，而以火法冶金为基础的先铁后铝工艺具有更好的分离效果，难点在于工艺流程的能耗与成本控制。

　　(3)高铁铝土矿的铁铝分离工艺仍处于实验室研究阶段，受经济成本制约，需要解决现存的各种问题。笔者在现有研究基础上，提出“高铁铝土矿悬浮焙烧—磁选—高铝铁精矿碳热还原”工艺流程，以期为高铁铝土矿的高效开发利用提供一种技术可行、经济合理的工艺路线。