氧化铝生产中的除铁工序是提升产品纯度的关键步骤，其工艺选择需综合考虑原料特性、设备条件及环保要求。以下从系统解析除铁工艺体系：

　　一、铁杂质来源及影响机制

　　铝土矿原料中含铁矿物（赤铁矿α-Fe₂O₃、针铁矿α-FeOOH、磁铁矿Fe₃O₄等）的存在形式直接影响工艺选择：

　　磁性矿物（磁铁矿）：磁化率＞3.8×10⁻⁵m³/kg，可直接磁选分离

　　弱磁性矿物（赤铁矿）：磁化率0.5×10⁻⁵~3.8×10⁻⁵m³/kg，需预处理磁化

　　非磁性矿物（黄铁矿FeS₂）：需化学法处理

　　铁杂质对产品性能的影响呈多尺度效应：

　　纳米级掺杂（＜100nm）：改变氧化铝晶格参数，影响介电性能

　　微米级夹杂（＞1μm）：降低陶瓷制品机械强度（降幅可达30%）

　　二、物理除铁技术体系

　　湿式高梯度磁选（WHGMS）

　　技术参数：背景磁场强度0.5-2.0T，钢毛基质填充率5-8%

　　优势：处理粒度下限达5μm，Fe₂O₃去除率＞85%

　　案例：某厂采用SLon-2000立环磁选机，处理量120t/h，铁含量由0.15%降至0.03%

　　干式磁选技术进展

　　永磁滚筒分选：适用于＞75μm颗粒，处理量可达50t/h

　　超导磁选：场强达5T，处理微细颗粒（＜20μm）效率提升40%

　　节能对比：传统磁选能耗0.8kWh/t，超导系统可降至0.3kWh/t

　　三、化学除铁深度解析

　　酸洗动力学优化

　　盐酸浓度优选5-8%（质量分数），温度控制60±5℃，反应时间40-60min

　　动力学方程：ln(C₀/C) = k·t，速率常数k与[H+]呈0.8次方关系

　　还原酸洗创新工艺

　　引入还原剂（Na₂SO₃ 0.1-0.3mol/L），将Fe³+还原为Fe²+：

　　Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ + Na₂SO₃ → 2FeSO₄ + Na₂SO₄ + 3H₂O

　　溶解效率提升25%，酸耗降低30%

　　四、工艺经济性对比

　　以处理量100kt/a计：

　　湿式磁选：投资成本1.2M，运行成本1.2M，运行成本15/t

　　酸洗法：投资0.8M，运行成本0.8M，运行成本28/t（含废水处理）

　　联合工艺：磁选预处理+酸洗精制，总成本降低18%

　　五、环境工程技术

　　酸洗废液再生

　　采用扩散渗析回收率＞80%，每吨废酸回收成本$50，较中和处理节约60%

　　磁选尾矿资源化

　　高铁尾矿（TFe＞45%）可作为炼铁原料，实现零排放

　　六、技术发展趋势

　　智能分选系统：XRT传感器+AI算法，实现铁矿物精准识别

　　等离子体活化：非平衡等离子体处理提高矿物表面活性，酸耗降低40%

　　生物浸出技术：氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）浸出，适合低品位矿处理

　　结语： 现代除铁工艺已形成多技术协同的复合体系，需根据原料铁赋存状态（嵌布粒度、矿物类型、结晶度）选择组合方案。未来发展方向聚焦于短流程、低能耗、全组分利用的清洁生产模式，推动氧化铝行业向绿色制造转型升级。