我国铁铝共生资源储量巨大,如果对其进行综合利用,对我国铝土矿资源和钢铁资源的可持续发展意义重大。铁铝共生资源中的氧化铝和氧化铁含量相对较低,均达不到各自的工业品位要求,不能用传统的方法生产氧化铝或铁,但其中有用组分总含量却较高。课题组提出了“转底炉还原—铝酸钙渣/铁高温熔化分离—铝酸钙渣提取氧化铝技术”来处理铁铝共矿的工艺,使得铁铝共生资源能够被综合利用起来。本文以此工艺为基础,以分析纯试剂为原料模拟铁铝共生矿成分,系统研究了模拟的铁铝共生矿在烧结过程中铝酸钙的矿相生成规律、铝酸钙渣的自粉性能、浸出性能以及铁的行为,并将得到的工艺参数在铁铝共生矿和高铁赤泥烧结中进行了验证,主要研究结果如下：在1250℃条件下,球团的金属化率随着配碳量的增加以及还原时间的延长有所增加,但配碳量太大不利于还原铁在高温时的聚集。根据铝酸钙渣中残留铁的含量得到,球团中C/O=1.0-1.2为宜,还原时间为15-30min,还原温度为1250℃,此时球团的矿相为Fe、β-2CaO·SiO2、CaO、Fe3O4、12CaO·7Al2O3和2CaO·Al2O3·SiO2,且随着C/O的变化,球团中物相种类没有发生变化；在1500℃保温20min的条件下考察配钙比C/A时,配钙比C/A过高,不利于还原铁的聚集,造成铁珠尺寸变小,同时增加渣量,使能耗增大；过低的配钙比C/A会导致内配碳球团在烧结过程中生成2CaO·Al2O3·SiO2,不利于氧化铝的浸出,其最佳配钙比C/A为1.2；球团经1250℃预还原后随炉升至高温进行渣铁分离,发现熔分温度影响较大,低于1500℃时,还原铁聚集情况不好,几乎无铁粒产生,且铝酸钙矿相中出现2CaO·Al2O3·SiO2,1500℃以上时,铝酸钙渣残留铁含量较少,为2%-4%,铝酸钙渣矿相主要为12CaO·7Al2O3、CaO·Al2O3、2CaO·SiO2、3aO Fe2O3·3SiO2,具有较高的活性,氧化铝浸出率为97.24%。熔分时间为10-50min时,随着熔分时间的增加,铝土矿中的铁被还原程度增加,铝酸钙渣中残留铁减少,当熔分时间达到20min时,残留铁的含量为2.21%；熔分时间对铝酸钙渣的矿相生成及铝酸钙渣的自粉性能和浸出性能没有太大影响。在1250℃还原15min并在1500℃熔化分离20min的铝酸钙活性相对较好；在球团还原及熔分过程中,当铁以Fe203形态与CaO、Al2O3和Si02混合烧结时,大部分Fe203被配入的固体碳还原为金属铁,少量的Fe203残留在铝酸钙渣中与CaO和Si02结合生成3CaO Fe2O3·3SiO2。当铁以FeOOH形态存在时,铝酸钙渣中残留铁除了3CaO Fe2O3·3SiO2外,还存在Ca3Al0.84Fe1.16(SiO4)3、Ca1.92Fe1.08Fe2(SiO4)3化合物,但含量均较少；当以铁铝共生矿为研究对象时,试验结果与纯试剂模拟结果类似,即在C/A=1.2时,熔分后铁聚集状况与铝酸钙渣自粉性均良好,铁大部分以金属铁被磁选分离,残留的铁则以钙铁榴石形式存在,铝酸钙渣矿相主要为12CaO·7Al2O3、CaOAl2O3、2CaOSiO2、钙铁榴石,此时氧化铝浸出率为92.38%；以高铁赤泥为研究对象时铁的行为与以纯试剂模拟结果类似,即铁基本被完全分离,但铝酸钙矿渣当C/A=1.2时矿相主要为2CaO·Al2O3·SiO2氧化铝浸出率只有约50%,随着C/A增加2CaO·Al2O3·SiO2逐渐消失,在C/A=1.6时得到相对较好的氧化铝浸出率83.89%。铝酸钙渣中未发现CaO·Al2O3相,可能是由于赤泥中A1203以钙硅渣形式存在,从而造成铝酸钙渣矿相与模拟有较大差异。