鋁酸鈉溶液深度脫硅的研究.pdf

1、我國鋁土礦資源的特點是含硅高。鋁硅分離是氧化鋁生產(chǎn)過程中的最重要任務(wù)。通過化學(xué)的方法進行鋁酸鈉溶液的鋁硅分離研究，提高鋁酸鈉溶液的硅量指數(shù)，降低氧化鋁的損失，提高氧化鋁的分解率和產(chǎn)品質(zhì)量，一直是我國氧化鋁生產(chǎn)工藝研究的重要方向。本文在廣泛查閱國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，就如下幾個內(nèi)容進行了研究： 本文對脫硅劑水合碳鋁酸鈣(HCAC)、水合硫鋁酸鈣(HSAC)、立方水合鋁酸鈣(C3AH6)、六方水合鋁酸鈣(C4AHx)的合成以及添加這些含

2、鈣化合物形成鈣硅渣(DDSP)等過程進行了熱力學(xué)分析，為脫硅劑的合成與脫硅工藝研究提供理論指導(dǎo)。 針對二段脫硅工藝過程存在的問題：鈣硅渣中SiO2飽和系數(shù)小(x=0.1～0.2)，脫硅深度不夠，石灰乳的用量大，氧化鋁的損失多，每脫除掉1kgSiO2損失10～20kg的氧化鋁而添加入合成添加劑水合碳鋁酸鈣的脫硅深度雖然好于石灰乳，但脫硅工藝還不完善，其脫硅機理有待商榷。 本文合成了脫硅劑水合硫鋁酸鈣，優(yōu)化了水合硫鋁酸鈣的合

3、成條件。得出水合硫鋁酸鈣脫硅工藝條件為：90℃下脫硅60min。其脫硅結(jié)果為：精制液中SiO2的含量降低到0.0166g/l，A/S達到6021，脫硅率為95％。對水合硫鋁酸鈣的性質(zhì)和水合硫鋁酸鈣的合成機理、脫硅機理進行了理論分析和探討。通過對水合硫鋁酸鈣脫硅中間體的物相分析研究，發(fā)現(xiàn)水合硫鋁酸鈣的脫硅反應(yīng)并不是通過立方水合鋁酸鈣(C3AH6)中間體進行的，而是通過六方水合鋁酸鈣中間體進行的，水合硫鋁酸鈣的脫硅反應(yīng)機理是水合硫鋁酸鈣在含

4、硅鋁酸鈉溶液中先分解生成六方水合鋁酸鈣，然后鋁酸鈉溶液中的SiO2(OH)22-離子進入六方水合鋁酸鈣的層間與之反應(yīng)生成水化石榴石。 通過XRD、和IR等分析手段考察了脫硅劑水合碳鋁酸鈣的性質(zhì)及其在鋁酸鈉溶液中的行為，結(jié)合脫硅實驗對水合碳鋁酸鈣的脫硅反應(yīng)進行了研究，認為水合碳鋁酸鈣的脫硅反應(yīng)并非通過水合鋁酸鈣中間體，而是水合碳鋁酸鈣直接與硅酸根反應(yīng)生成水化石榴石。 為避免脫硅過程中，硫酸根或碳酸根在鋁酸鈉母液中的沉積，合

5、成了脫硅劑六方水合鋁酸鈣，優(yōu)化了六方水合鋁酸鈣的最佳合成條件，用六方水合鋁酸鈣在90℃下脫硅60min，精制液中SiO2的含量降低到0.0156g/l，A/S達到6410，脫硅率為94.6％。借助物相分析手段，探索鈣源對合成脫硅劑水合鋁酸鈣結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)以CaCl2為鈣源合成出六方水合鋁酸鈣(C4AHx)，而以石灰或石灰乳為鈣源在相同條件下合成出立方水合鋁酸鈣(C3AH6)。 研究了鋁酸鈉溶液添加CaCl2水溶液的脫硅新工藝。

6、確定了合適的脫硅工藝條件。研究了CaCl2水溶液的脫硅機理，結(jié)果表明CaCl2水溶液也是通過生成六方水合鋁酸鈣中間體進行的層間脫硅機理。發(fā)現(xiàn)CaCl2脫硅工藝的特點之一是脫硅速度快，剛剛生成的六方水合鋁酸鈣是邊生成邊發(fā)生脫硅反應(yīng)，避免了團聚和包裹現(xiàn)象的發(fā)生，所以具有非常大的活性表面，鈣的利用率高。又由于六方水合鋁酸鈣晶面間距大，這都有利于SiO2(OH)22-離子的進入，因此氯化鈣脫硅速度快，脫硅效率高，90℃下脫硅30min脫硅效率可