《Advanced Powder Technology》：Iron removal from PLK rock: An optimisation study using response surface methodology
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铁 removal from partially laterised Khondalite (PLK) rock using HCl leaching optimised via Response Surface Methodology (RSM) with Central Composite Design (CCD), achieving <2% Fe content under optimal conditions: 70°C, 4 hr, 4.5 mol HCl, 12.5% pulp density. The residue is viable for refractory and ceramic applications.
萨蒂亚西什·鲁特（Satyasish Rout）|普鲁索塔姆·苏迪孔达拉（Purushotham Sudikondala）|桑托什·德布·巴尔马（Santosh Deb Barma）|普拉萨anta·库马尔·巴斯凯（Prasanta Kumar Baskey）|埃斯瓦拉亚·钦塔普迪（Eswaraiah Chinthapudi）
印度布巴内斯瓦尔CSIR矿物与材料技术研究所，邮编751013
摘要
部分风化的孔达莱特（Khondalite，简称PLK）岩石是铝土矿开采过程中产生的固体覆盖层材料。在通过各种物理和化学选矿技术最大限度地去除铁含量后，PLK岩石作为一种关键资源变得越来越重要，可用于工业应用。本文重点探讨了利用响应面方法（Response Surface Methodology，RSM）技术通过盐酸（HCl）浸出法去除PLK岩石中的铁。PLK岩石受到酸浓度、矿浆密度、温度和时间等多种因素的影响。在RSM研究中，采用中心复合设计（Central Composite Design，CCD）对去除铁的过程进行优化。通过3D图表展示了这些工艺变量对铁去除效果的影响。研究表明，将铁浓度降低到2%以下的最佳条件为：温度70°C、时间4小时、酸浓度4.5摩尔/升以及矿浆密度12.5%。因此，所得到的增值产品可作为耐火材料和陶瓷应用的原料。
引言
部分风化的孔达莱特（PLK）岩石是在印度奥里萨邦科拉普特（Koraput）的Utkal Alumina International Limited（UAIL）铝土矿开采过程中产生的固体覆盖层材料。UAIL的开采区从800万吨废料中生产出212万吨氧化铝。通过各种选矿和浸出技术提高其品质后，这些废料可以作为增值产品用于各种工业耐火材料，从而减少废弃矿场带来的环境污染。PLK岩石含有34–54%的Al2O3、20–40%的SiO2、0.2–16%的Fe、0.5–2%的TiO2以及14–27%的灼烧损失（LOI）。PLK岩石通常呈粉红色或黄色，具有细粒粘土质结构，主要成分包括三水铝石（gibbsite）、针铁矿（sillimanite）和高岭石（kaolinite），同时还含有赤铁矿（goethite）、磁铁矿（hematite）和锐钛矿（anatase）。在通过各种物理和化学选矿技术最大限度地去除铁含量后，PLK岩石作为关键资源的重要性日益凸显。尽管物理选矿技术（如擦洗、跳汰、磁选等）在将铁含量降低到2%以下方面效果有限，但有机和无机酸的浸出法能够显著提高铁的溶解度。因此，浸出后的残渣可以作为多种工业应用的原料。本研究采用响应面方法（RSM）中的中心复合设计（CCD）模型对浸出过程进行了优化。
材料与方法
从印度奥里萨邦科拉普特的Utkal Alumina International Limited（UAIL）采集了约3吨PLK岩石。采集的样品经过破碎处理，使其粒度小于30毫米。破碎后的样品被分为两部分：（1）-30毫米 + 0.5毫米；（2）-0.5毫米。对-30毫米 + 0.5毫米部分的样品加入适量水进行洗涤，以去除有害杂质（主要是铁）。为进一步去除杂质，洗涤后的样品再次进行处理...
材料表征
PLK岩石的比重为3.3，体积密度为1.2克/立方厘米。安息角为35.1°。PLK岩石及非磁性复合样品的化学分析结果见表1。PLK岩石的XRD图谱显示，除了石英、赤铁矿和三水铝石外，还含有高结晶度的高岭石相。三水铝石的峰值位于18°和28°；高岭石的峰值...
结论
通过对PLK岩石样品的浸出研究，利用响应面方法（RSM）和方差分析（ANOVA）得出了以下结论。在研究中，温度、时间、摩尔浓度和矿浆密度等变量通过五水平中心复合设计（CCD）进行了建模和优化。方差分析软件和实验数据被用来建立铁含量的数学模型...
作者贡献声明
萨蒂亚西什·鲁特（Satyasish Rout）：负责撰写初稿、方法验证和实验研究。普鲁索塔姆·苏迪孔达拉（Purushotham Sudikondala）：负责撰写初稿、软件开发和数据分析。桑托什·德布·巴尔马（Santosh Deb Barma）：负责项目监督和正式数据分析。普拉萨anta·库马尔·巴斯凯（Prasanta Kumar Baskey）：负责项目监督。埃斯瓦拉亚·钦塔普迪（Eswaraiah Chinthapudi）：负责审稿与编辑工作以及资金筹措和概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢印度科学与工业研究委员会（CSIR，新德里）在项目（MLP-66）中提供的财政支持。同时，作者衷心感谢印度奥里萨邦科拉普特的Utkal Alumina International Limited公司提供的样品和现场支持。此外，作者也感谢印度布巴内斯瓦尔CSIR-IMMT研究所的所长允许发表本研究结果。
