堿石灰鋁土礦熟料高濃度溶出過(guò)程中二次反應(yīng)的研究.pdf

1、我國(guó)鋁土礦資源以中低品位一水硬鋁石型鋁土礦為主，絕大多數(shù)不適合用拜耳法處理，因此燒結(jié)法在我國(guó)氧化鋁工業(yè)中占有特殊地位，目前其產(chǎn)量約占我國(guó)氧化鋁總產(chǎn)量的20％左右。盡管燒結(jié)法能處理中低品位鋁土礦，但能耗高、成本高等原因一直制約著其生存和發(fā)展空間。究其原因，濕法系統(tǒng)氧化鋁濃度低是導(dǎo)致傳統(tǒng)燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的設(shè)備產(chǎn)能和生產(chǎn)率低、生產(chǎn)效益差、產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵因素，而提高濕法系統(tǒng)中氧化鋁濃度的關(guān)鍵技術(shù)之一即為熟料的高濃度溶出。溶出過(guò)程由于熟料

2、中硅酸鈣與鋁酸鈉溶液之間發(fā)生相互作用，引起二次反應(yīng)的發(fā)生，導(dǎo)致Al2O3和Na2O的損失。因此抑制二次反應(yīng)，降低Al2O3及Na2O的損失是熟料高濃度溶出的基礎(chǔ)，這就需要對(duì)工業(yè)熟料的高濃度溶出及其涉及的二次反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的研究，其結(jié)果對(duì)選擇正確的熟料高濃度溶出工藝制度和提高燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要意義。 為此本文就三個(gè)主要內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，即(a)不同類型硅酸鈣與鋁酸鈉溶液三種成分之間反應(yīng)的熱力學(xué)分析；(b

3、)原硅酸鈣在鋁酸鈉溶液中的行為；(c)工業(yè)熟料高濃度溶出的工藝。同時(shí)，論文還對(duì)熟料超高濃度溶出和添加劑抑制二次反應(yīng)進(jìn)行了有益的探索。 研究結(jié)果表明： 1) 對(duì)于不同類型硅酸鈣與鋁酸鈉溶液三種成分之間反應(yīng)行為的熱力學(xué)分析表明：NaOH不是分解硅酸鈣的主要因素；NaAl(OH)4也是分解硅酸鈣的重要因素；硅酸鈣在鋁酸鈉溶液中的穩(wěn)定性次序?yàn)椋篊aO·SiO2>3CaO·2SiO2>2CaO-SiO2；原硅酸鈣在鋁酸鈉溶液三種溶

4、液成分中穩(wěn)定性強(qiáng)弱次序依次是：NaOH>>NaAl(OH)4>Na2CO3。 2)對(duì)原硅酸鈣在鋁酸鈉溶液中的行為進(jìn)行的詳細(xì)研究表明：在鋁酸鈉溶液中，反應(yīng)時(shí)間、調(diào)整液Al2O3濃度、反應(yīng)溫度的變化對(duì)原硅酸鈣的分解影響顯著，而調(diào)整液苛性比和Na2CO3濃度的變化對(duì)原硅酸鈣的分解影響較?。惶岢鯪a2CO3與NaAl(OH)4共同存在時(shí)，會(huì)以“協(xié)同效應(yīng)”促進(jìn)原硅酸鈣的分解；基于質(zhì)量守恒原理，計(jì)算了反應(yīng)渣中鈉硅渣和鈣硅渣的含量，發(fā)現(xiàn)渣中鈣

5、硅渣的生成量遠(yuǎn)大于鈉硅渣。 3)實(shí)驗(yàn)研究了工業(yè)熟料的高濃度溶出規(guī)律，結(jié)果表明：保持較短的溶出時(shí)間(～10min)和較低的溫度(～75℃)能使溶出液中SiO2濃度保持較低水平而Al2O3溶出率可在較高水平；整體而言，熟料高濃度溶出過(guò)程Al2O3、SiO2行為受調(diào)整液游離Na2Ok濃度和Na2Oc濃度的影響較小，而受NaAl(OH)4濃度的影響則較大；控制適當(dāng)?shù)娜艹鲞^(guò)程工藝條件，Al2O3溶出率可達(dá)到96％以上，溶出液SiO2濃度可