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赤泥是制铝企业在生产氧化铝过程中附带产生一种污染性废渣,大量的赤泥以堆放为主,对生态环境造成了严重污染,因此如何对赤泥资源进行有效的回收利用,是近些年来研究的热点课题之一。本文以山东某氧化铝厂产生的拜耳法赤泥为研究对象,对其化学组成、物相组成和其中的矿物赋存状态进行了研究,并对赤泥本身的一些基本特性进行了分析。在研究了几种实验原料的微波吸收特性的基础上,提出了赤泥微波碳热直接还原-磁选工艺。利用正交实验方法,研究了碳氧比、微波功率、加热时间和添加剂配比四个因素对铁还原效果的影响,并采用XRD等检测手段对还原产物进行了分析。通过响应曲面法对实验进行优化,最终寻得最佳工艺参数。通过正交实验对赤泥微波碳热直接还原进行了初步研究,在九组实验中,最高铁还原率为88.17%,九组实验铁的品位平均值为58.14%,铁回收率平均值为80.76%。文中引入了极差分析法,对实验数据进行分析。结果表明,对铁回收率影响大小依次为:微波功率、加热时间、碳氧比、添加剂配比;对铁品位影响大小依次为:微波功率、加热时间、碳氧比、添加剂配比。虽然对铁回收率与铁品位影响的大小次序一样,但由于铁回收率对应的极差数值更大,所以这些因素对铁回收率的影响要大于对铁品位的影响。通过XRD和SEM等手段对还原产物的分析得知,赤泥中Fe2O3几乎全部还原成Fe3O4和铁单质颗粒,还原效果比较明显。文中采用响应曲面法对实验进行了优化,通过Design-Expert实验设计软件重新设计和进行实验,并得到了一个有关铁回收率与碳氧比、微波功率、加热时间的二次项模型:Y=0.72731+30.55833X1+0.021267X2+1.25920X3+1.38333×10-3X1X2-0.056667X1X3+1.32500×10-5X2X3-8.38611X12-4.34225×10-6X22-0.011822X32通过实验数据的方差分析可知,该二次项模型精确度和可信度均较高,并且适用性非常充分。通过响应曲面图可以直观的观察各实验因素对铁回收率的影响,响应曲面法得到最佳工艺参数为,当碳氧比为1.8、微波功率为2815W、加热时间为45min时,赤泥微波碳热还原的铁回收率可达到90.84%。通过实际实验进行验证,仅有1.85%的误差,说明通过响应曲面法进行的实验是成功的。