A combined low-temperature sodium salt-assisted roasting and water leaching process was investigated as a cleaning method for the treatment of Al-goethite-containing red mud (AGRM), which is conducive to aluminum recycling and iron mineral enrichment in leaching residue. In this work, the mineralogical characteristics and phase transformation of AGRM roasted at low temperature were evaluated by using an advanced mineral identification and characterization system, thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry, X-ray diffractometry, and backscatter scanning electron microscopy/energy dispersive spectrometry. In addition, the main factors, such as roasting temperature, sodium hydroxide dosage, leaching temperature, and time were investigated. Results revealed that the fraction of aluminum in Al-goethite is up to 73.59% of the total aluminum content in AGRM. The transformation of Al-goethite into Al-hematite occurred at approximately 360 °C, and adding sodium hydroxide can promote the conversion due to the formation of sodium aluminate. Compared with AGRM after roasting at 400 °C for 30 min followed by water leaching at 30 °C for 10 min, the leaching rate of aluminum increased from 0.36 to 90.21% and the grade of TFe in the leaching residue increased from 45.63 to 54.09 wt% after roasting with 25 wt% sodium hydroxide under the same conditions. Given that the enhanced transformation of Al-goethite significantly improved aluminum recovery and the obtained iron-rich leaching residue can be easily co-disposed in the steel industry, thus may achieve the almost zero-waste discharge of AGRM from the Bayer process.

Graphical Abstract

中文翻译：

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低温钠盐辅助焙烧-水浸处理含铝针铁矿赤泥的综合利用

研究了低温钠盐辅助焙烧和水浸联合工艺作为处理含铝针铁矿赤泥（AGRM）的清洁方法，有利于浸出渣中铝的循环利用和铁矿的富集。在这项工作中，通过使用先进的矿物鉴定和表征系统、热重分析和差示扫描量热法、X 射线衍射法和背散射扫描电子显微镜/能量色散光谱法，评估了低温焙烧 AGRM 的矿物学特征和相变。此外，还考察了焙烧温度、氢氧化钠用量、浸出温度和时间等主要因素。结果表明，铝针铁矿中的铝含量高达 73。AGRM 中总铝含量的 59%。铝针铁矿转变为铝赤铁矿的温度约为 360 ℃，由于铝酸钠的形成，添加氢氧化钠可促进转化。与 400 ℃焙烧 30 分钟后 30 ℃水浸 10 分钟的 AGRM 相比，铝的浸出率从 0.36% 提高到 90.21%，浸出渣中 TFe 的品位从 45.63 wt 提高到 54.09 wt%在相同条件下用 25 wt% 氢氧化钠焙烧后的 %。鉴于铝针铁矿的强化转化显着提高了铝的回收率，并且所获得的富铁浸出渣可以很容易地在钢铁工业中进行协同处置，从而可以实现拜耳法AGRM几乎零废物排放。铝针铁矿转变为铝赤铁矿的温度约为 360 ℃，由于铝酸钠的形成，添加氢氧化钠可促进转化。与 400 ℃焙烧 30 分钟后 30 ℃水浸 10 分钟的 AGRM 相比，铝的浸出率从 0.36% 提高到 90.21%，浸出渣中 TFe 的品位从 45.63 wt 提高到 54.09 wt%在相同条件下用 25 wt% 氢氧化钠焙烧后的 %。鉴于铝针铁矿的强化转化显着提高了铝的回收率，并且所获得的富铁浸出渣可以很容易地在钢铁工业中进行协同处置，从而可以实现拜耳法AGRM几乎零废物排放。铝针铁矿转变为铝赤铁矿的温度约为 360 ℃，由于铝酸钠的形成，添加氢氧化钠可促进转化。与 400 ℃焙烧 30 分钟后 30 ℃水浸 10 分钟的 AGRM 相比，铝的浸出率从 0.36% 提高到 90.21%，浸出渣中 TFe 的品位从 45.63 wt 提高到 54.09 wt%在相同条件下用 25 wt% 氢氧化钠焙烧后的 %。鉴于铝针铁矿的强化转化显着提高了铝的回收率，并且所获得的富铁浸出渣可以很容易地在钢铁工业中进行协同处置，从而可以实现拜耳法AGRM几乎零废物排放。由于铝酸钠的形成，加入氢氧化钠可以促进转化。与 400 ℃焙烧 30 分钟后 30 ℃水浸 10 分钟的 AGRM 相比，铝的浸出率从 0.36% 提高到 90.21%，浸出渣中 TFe 的品位从 45.63 wt 提高到 54.09 wt%在相同条件下用 25 wt% 氢氧化钠焙烧后的 %。鉴于铝针铁矿的强化转化显着提高了铝的回收率，并且所获得的富铁浸出渣可以很容易地在钢铁工业中进行协同处置，从而可以实现拜耳法AGRM几乎零废物排放。由于铝酸钠的形成，加入氢氧化钠可以促进转化。与 400 ℃焙烧 30 分钟后 30 ℃水浸 10 分钟的 AGRM 相比，铝的浸出率从 0.36% 提高到 90.21%，浸出渣中 TFe 的品位从 45.63 wt 提高到 54.09 wt%在相同条件下用 25 wt% 氢氧化钠焙烧后的 %。鉴于铝针铁矿的强化转化显着提高了铝的回收率，并且所获得的富铁浸出渣可以很容易地在钢铁工业中进行协同处置，从而可以实现拜耳法AGRM几乎零废物排放。在相同条件下用25wt%的氢氧化钠焙烧后，铝的浸出率从0.36%提高到90.21%，浸出渣中TFe的品位从45.63%提高到54.09%。鉴于铝针铁矿的强化转化显着提高了铝的回收率，并且所获得的富铁浸出渣可以很容易地在钢铁工业中进行协同处置，从而可以实现拜耳法AGRM几乎零废物排放。在相同条件下用25wt%的氢氧化钠焙烧后，铝的浸出率从0.36%提高到90.21%，浸出渣中TFe的品位从45.63%提高到54.09%。鉴于铝针铁矿的强化转化显着提高了铝的回收率，并且所获得的富铁浸出渣可以很容易地在钢铁工业中进行协同处置，从而可以实现拜耳法AGRM几乎零废物排放。

图形概要