中南大学冶金科学与工程硕士论文

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CENTRAL SOUTH UNIVERSITY

硕士学位论文

论 文题 目: 研 究 生 姓 名: 学 科、专 业: 学院(系、所): 指 导 老 师:

二段法溶出降低赤泥碱耗的研究

材料冶金 冶金科学与工程学院 教授

原创性声明

本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。

作者签名： 日期： 年 月 日

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作者签名： 导师签名 日期： 年 月 日

硕士学位论文 第一章 文献综述

摘 要

我国铝土矿资源具有高铝高硅的特性，由于高硅引起的高碱耗及高能耗一直限制着我国高硅铝土矿的应用。开发能降低高硅铝土矿引起的碱耗的工艺对于铝土矿资源的有效利用及氧化铝生产工业具有重要意义。

降低高硅铝土矿赤泥碱耗所采用的方法之一就是改变铝土矿溶出工艺，生成低碱脱硅产物。二段法溶出工艺则是利用生产低碱脱硅产物降低赤泥碱耗的新方法。二段法溶出是指先用低碱沉铝液对铝土矿进行预脱硅，然后再混入浓缩循环母液对铝土矿进行溶出的一种拜耳法氧化铝生产过程。

本论文研究了二段法溶出工艺在贵州中低品位铝土矿中的应用，研究了贵州铝土矿预脱硅性能、探索了贵州铝土矿二段法溶出工艺的最佳工艺条件。结果表明，贵州铝土矿预脱硅性能不好、在二段法溶出最佳工艺条件下，贵州矿溶出赤泥钠硅比最低，为0.36。

论文探讨了采用高压釜和钢弹进行平果铝土矿二段法溶出赤泥碱耗相差很大的原因。结果表明，其原因是钢弹溶出中钢珠有利于降低溶出赤泥碱耗，而且使用高压釜对平果矿进行预脱硅的效果不如钢弹。实验证实通过平果矿经焙烧后在高压釜中进行二段法溶出，溶出赤泥钠硅比可降低至0.26

赤泥化学物相分析表明，二段法溶出过程中，提高前段沉铝溶液αk可提高预脱硅后固相中低碱脱硅产物含量。

关键词 拜耳法，碱耗，二段法，化学物相分析，脱硅产物

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ABSTRACT

The most resource of production of alumina is bauxite. According to the fast development of the alumina industry, the resource of high quality bauxite is drying up. And the property of the bauxite resource of our country is high-alumina & high-silica. The high content of silica of the bauxite results in the problem of high-energy and high-soda consumption, which limit the use of the high-silica bauxite. So it is important for the good use of bauxite and the alumina industry to develop a process that could reduce the soda consumption of high-silica bauxite which caused by the silica minerals of the bauxite.

The two-stage digestion process could effectively reduce the fix-soda consumption of the red mud of the Henan and Pingguo bauxite. And the application of the two-stage digestion process in the Guizhou bauxite was investigated. In the optimum condition of the Guizhou bauxite two-stage digestion process were explored. The experiment results showed that the fix-soda consumption of the red mud of the Guizhou bauxite reached to the lowest point under the digestion condition: the bauxite was predesilicated at 170℃ for 120 minutes in the first stage and than digested at 260℃ for 30 minutes, the N/S of the red mud was 0.36. The XRD picture illustrated that the reduction of the fixed-soda consumption of the red was caused by the reduction of cancrinite and increase of katoite in the red mud.

It was found that the effect of the Pingguo bauxite two-stage digestion process were different for different digestion equipment. The potential reasons were carefully researched. According to the results, the different effect of two-stage digestion process between using steel bomb and the autoclave were result from the better predesilication effect in the steel bomb. In the same time, the steel balls in the steel bomb not only stirred the slurry but also mechanically activated the reaction happened in the steel bomb. By means of digested the roasted Pingguo bauxite with the two-stage digestion process, the conclusion could be made that the predesilication effect were result from the high level of alumina digestion

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of the bauxite which reduced the αk of the digestion solution. It was proved that the two-stage digestion process were proper to reduce the fixed-soda consumption of the bauxite which contains easy digested silica mineral and hard digested alumina minerals.

The chemical phase analysis method was used to investigate the effect of αk of the solution to the phase constitute of the red mud from the predesilication stage. The results proved that the content of the low-soda desilication product were increase with the increase of the αk of solution in the first stage.

KEY WORDS Bayer process, soda consumption, two-stage digestion process, chemical-phase analysis, desilication product

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目的，现应用于我国的山西以及河南氧化铝厂。

石灰拜耳法应用难点在于其经济可行性严重依赖于石灰的可获性以及石灰的成本而不是苛碱。当添加的CaO为铝土矿的16%时，只有在我国才是经济的。我国拥有大量的石灰而且价格便宜，此法在我国是可行的，尤其是与联合法相比。

东北大学李新华[61,62]等人，在添加水化铁酸钙的条件下，溶出中等品位铝土矿，对其机理及溶出条件进行了研究。研究表明：添加水化铁酸钙拜尔法新工艺可降低溶出赤泥A/S（0.69）和N/S（0.21），效果明显，适宜处理我国以中低品位为主的一水硬铝石矿。其原理是水化铁酸钙的添加，可使铝土中的硅在溶出过程转化为铁水化石榴石3CaO·Fe2O3﹒nSiO2·(6-2n)H2O，并成为赤泥的主要成分析出，从而降低赤泥的铝硅比和钠硅比提高了铝土矿氧化铝溶出率及赤泥碱耗。

添加水化铁酸钙降低赤泥碱耗的缺点是水化铁酸钙的制备及应用较复杂，要先将铁矿石和石灰石烧制成铁酸二钙，再加氧化钙水化，然后与铝土矿碱液预处理后再溶出，才能达到降低溶出赤泥N/S的目的[63]。 1.2.3 脱硅产物或赤泥碱回收工艺 1.2.3.1 脱硅产物的石灰烧结法

从前面有关分步提取法和双流溶出法的描述可知，溶出后脱硅工艺可得到纯的脱硅渣。这些渣部分用作脱硅的晶种返回流程，其余的用作再处理原料，通过烧结法回收苛碱。

何润德[64]等以用纯碱烧结法熟料溶出赤泥为原料，添加适量的石灰再进行烧结，考查钙比、烧结温度、烧结时间对氧化铝溶出率的影响，得出最佳烧结工艺条件。

如何得到纯脱硅渣是研究的重点之一。Hollitt M.J.等人研究用母液处理铝土矿原矿，以溶解所有的活性二氧化硅[65]。形成二氧化硅饱和溶液，溶出后泥浆进行固液分离。往含有高浓度二氧化硅的溶液中添加脱硅产物晶种，进行脱硅，分离可得到脱硅渣。脱硅后的溶液与已经溶硅处理的铝土矿再次混合，然后被送往常规拜耳流程中。但此技术并未得到工业应用。

该技术与联合法相比，其优点是降低了能耗，因为再处理的是纯的活性脱硅渣而不是全部的固体废渣，处理量少。然而，与传统拜耳法的碱耗成本相比，生产脱硅渣的额外成本和运行成本则不太经济。 1.2.3.2 脱硅产物湿法碱回收工艺

张亚莉[66]等人提出了钠硅渣全湿法、短流程的钠硅渣处理新技术。其技术路线是：首先将钠硅渣脱碱，即加入石灰使钠硅渣转变成为水合铝硅酸钙(即水

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化石榴石)，回收其中的氧化钠；然后在碳酸钠溶液中分解水化石榴石，回收其中的氧化铝，形成全湿法处理钠硅渣工艺。研究表明：在温度90~100℃，钙钠比为4，时间为2 h，液固比为10，的条件下，钠硅渣脱碱率可达80%以上。

潘海娥[67]进行了CaO水化法从钠硅渣中回收氧化钠的研究。讨论了反应温度、石灰添加量、浆液液固比对钠硅渣脱钠率的影响，并提出了在试验条件范围内，常压氧化钙水化法钠硅渣脱钠的最佳工艺条件是：温度95℃，CaO/Na2O分子比为5，浆液液固比取4。在此工艺条件下，钠硅渣脱钠率可达到95.2%。

王琪[68]等人研究探讨了赤泥的常压悬浮碳化脱碱工艺。详细研究考察了反应温度、反应时间、液固比以及CO2通气量4个因素对赤泥脱碱效能的影响，确定最佳工艺参数和技术条件。该法首先将烧结法赤泥在马弗炉中于600~700℃下焙烧5 h，然后将其粉碎并研磨过80目筛。将预处理赤泥置于脱碱反应器中，按一定液固比定量加入去离子水，充分搅拌混合成泥浆状，并在设定温度下，按一定气体速率通入CO2进行气液固三相脱碱反应。赤泥的悬浮碳化法脱碱工艺属于气、液、固三相反应，在整个脱碱过程中，CO2气体主要与溶液中的碱性化合物，如铝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、硅酸钠、铝硅酸钠等发生碳化反应，以达到脱碱的目的。与传统生石灰脱碱工艺相比，悬浮碳化法具有操作简便、脱碱率高、所得碱纯度高，无废弃物排放等优点，并可实现双废物(CO2废气和赤泥废弃物)的可持续综合利用。 1.2.3.3 复合苛化（赤泥苛化）

复合苛化是由匈牙利研究人员在上世纪八十年代提出，是指用石灰分两段水热法回收碱的工艺[69,70]。在前段，将石灰加到95℃左右的赤泥浆料中，石灰首先与溶液中的氧化铝反应生成水化石榴石或者铝酸三钙，取决于溶液中二氧化硅的含量。接着，石灰与固体拜耳方钠石反应，释放出苏打、氧化铝和二氧化硅。石灰再与游离的氧化铝结合生成更多的水化石榴石，当氧化铝全部消耗完后，石灰与溶液中的二氧化硅反应生成硅酸钙，则方钠石中的碱得到回收。为了使与氧化铝反应的石灰最小化，这一过程通常在最后一级洗涤槽中进行，因为其溶液浓度很低，这也意味着分解方钠石所得到的碱溶液浓度也低，因此溶液需要经大量蒸发后才能加以利用。

而第一阶段得到的固体废渣在浓缩的碳酸钠溶液中再浆化。高浓度的碳酸钠能促进水化石榴石的分解，使之生成碳酸钙和可以返回流程利用的铝酸钠。很显然，第一阶段产生的无定形硅酸钙第二阶段能稳定存在，而不会再形成方钠石。刘桂华等人[71]对第二阶段进行了优化。

据报道，从上世纪八十年代中期到1998，这一工艺在匈牙利的Ajka已经有工业应用[72]。但是至今没有关于此工艺在其他工厂应用的说法。

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复合苛化工艺如下应用难点：1）石灰耗量大。因为在方纳石被分解之前，大量石灰用以与溶液中的氧化铝反应，降低了石灰效率。2）第一阶段碱回收很大程度上依赖于洗涤效率，这个过程怎样融入拜耳流程的后端相当重要。3）另一个潜在的问题就是第二阶段怎样制取高浓度的碳酸钠溶液。

焦淑红[73]采用常压石灰法处理拜耳赤泥，研究了其影响因素。实验证明：常压加石灰处理拜尔法赤泥脱碱是完全可行的，在一定的脱碱条件下，脱碱后赤泥的N/S可达到0.2以下，满足赤泥直接排放要求。 1.2.4 高硅铝土矿处理方法评价

第一类处理方法主要是进行活性二氧化硅选矿或者对铝土矿预处理。因此很大程度上依赖于铝土矿中各矿物的矿物学性质、分离和结合程度。如此一来，不同的铝土矿采取不同的方法。例如，Weipa豆石的水洗和筛选以及中国一水硬铝石中的高岭土浮选。

两个与矿物学关联不大的预处理方案是铝土矿的机械化学处理和焙烧-浸出预处理，但是，这两种方案都还有待于作进一步的研究，尤其是工艺成本与碱回收收益的权衡。

第二类处理方法一对矿石性质的依赖性小些。

烧结法和联合法都已发展得相当成熟，在远东地区和我国应用了多年，被大量用来处理高硅铝矿石。虽然人们已经对减少其能耗方面做了很多的研究，但是它永远也不可能减少到能够与标准拜耳法处理高品位矿相提并论的水平。

铝土矿石活化与双流溶出对高硅铝土矿处理都有相同的目的，那就是他们都允许在比溶出一水软铝石低得多的温度下溶出高硅铝土矿，为的是减少石英的危害降低碱耗。这些工艺都已经被接受，也是可行的。尽管铝土矿活化有其它的一些优势（例如，分解有机物），但在降低碱耗方面却没有表现出任何好处，所以就没有两段溶出那么有吸引力。不过，有一点应该指出的是尽管这些过程能明显地降低碱耗，他们的成本/优势都需要进一步的论证。

低碱脱硅产物在降低碱耗方面有喜人的前景。但是方钠石、钙霞石（指铝硅酸钠）和水化石榴石（指铝硅酸钙）似乎是最稳定的脱硅产物。而很多氧化铝公司和其他的研究机构在检测不同铝硅酸盐的矿物结构和其它的脱硅产物阳离子之后，更多地认为脱硅产物相并不只是前面提及的那几种。但由于此领域没有更多实质性的进展，人们还是倾向于认为这些物相在拜耳流程条件下并不十分稳定，因此作用甚微。如果事实真如此的话，低化学结合碱的脱硅产物仅仅局限于钙霞石和（铁）水化石榴石。

石灰水热法处理铝土矿（联合法的水热变体）显示出很大的潜力，因为生产硅酸钙（效率最高的脱硅产物）与拜耳流程的条件相差无几。在这个发明初期，

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反应温度需280℃，似乎有点不寻常，但是现在已经趋于合理（在Yarwun 的新Rio Tinto 厂所采用的管道溶出温度已经达到270℃左右）。除此之外，两段溶出技术（和压力沉降槽）能使第二段（石灰）溶出的能量效率更高。但是，还有一个待解决的问题就是如何为溶出提供高αk溶液。

第三类处理方法对矿石的依赖性也较小，而且，多少显得是与拜耳流程分开的。也正因为如此，它被称作“间歇工序”，就是偶尔当需要的时候才会采用（例如，苛碱价格很高的时候），或者因为其它生产运行方面的原因。

在碱回收的经济方面，预溶出脱硅阶段与单独的石灰烧结相比，并没有多少优势可言，然而，这一处理得到的拜耳废渣大都是不含有非石英的二氧化硅和碱，这具有一定的环境优势。

复合苛化（全泥苛化）在化学机理方面从未进行合理解释，特别是第二阶段中二氧化硅的行为。然而，如果不改变流程，石灰效率不可能提高到能经济应用的程度（特别是在第二阶段用传统拜耳液回收氧化铝）。尽管如此，这一技术仍表现得有相当的吸引力，特别是因为它不依赖于矿物种类和过程本身，基本上是对大多数流程都适应的附加工序。如果此工序与另外一种工序相结合而生产脱硅产物精矿的话，它的经济价值也会得到提高。

超细磨处理赤泥有待进一步评估，但是，在回收苛碱过程中，现在还没有理论能够说明其它形式脱硅产物（特别是二氧化硅）的行为。当分离苛碱后，脱硅产物发生改变，其稳定性是决定各种碱回收工艺是否可行的关键因素。

值得说明的是，这里提到很多种方法通过加入石灰使生成硅酸钙，而达到节约苛碱的目的。这就使得以后在评价这些方法时，要考虑生产石灰的经济和环境成本。

1.3论文研究的目的及内容

1.3.1研究目的

采用二段法溶出工艺降低河南铝土矿及平果铝土矿溶出赤泥碱耗。实验证明二段法溶出工艺可有效降低铝土矿溶出赤泥碱耗，且通过对二段法溶出赤泥及常规溶出赤泥XRD图分析，得出二段法溶出工艺可提高脱硅渣中水化石榴石的比例而导致碱耗降低的结论。然而对于二段溶出工艺过程中，脱硅渣物相的变化历程未见有深入研究。另外对于二段法溶出工艺能否降低其他类型铝土矿溶出赤泥碱耗以及该工艺适合什么类型的铝土矿需要进一步研究。

本文研究的目的是通过研究贵州铝土矿二段法溶出效果，探讨二段法溶出工艺的适用范围；通过采用不同溶出设备研究平果铝土矿二段法溶出效果，探讨二

硕士学位论文 第一章 文献综述

段溶出工艺过程影响因素及其降低碱耗的机理。 1.3.2 研究内容

通过不添加石灰，改变溶出温度，研究贵州铝土矿的预脱硅性能及贵州矿二段法溶出的效果，检验二段法溶出工艺是否适用于贵州铝土矿。

采用钢弹对平果矿进行常规溶出，改变升温和冷却速度，研究升温及冷却速度对钢弹二段法溶出赤泥碱耗的影响，检验升温及冷却速度是否是钢弹和高压釜二段法溶出效果产生差异的原因。

通过添加钢珠和不添加钢珠的方式，对比钢珠与高压釜的搅拌桨的搅拌效果，研究搅拌效果是否是两种溶出设备产生效果差异的原因。

通过二段法溶出工艺采用两种溶出设备在前段溶出阶段赤泥化学成分的差异，以及将两种溶出设备分段使用，研究两种溶出设备溶出效果差异的原因产生在前段还是后段。

采用化学物相分析在二段法溶出中的应用。研究二段法溶出过程中特别是前段溶出后赤泥物相的变化规律，为研究二段法溶出机理提供依据。

硕士学位论文 第二章 实验原料、主要设备及分析方法

第二章 实验原料、主要设备及分析方法

2.1 实验原料

2.1.1 铝土矿

本论文研究中用的铝土矿来自贵州和广西，经烘干后用行星球磨机以300r/min的速度磨1h，是铝土矿磨细混匀。

经球磨后，用140目的筛子筛分，取-140目矿石。用X荧光分析其化学成分，结果如表2-1所示。

表2-1 铝土矿化学成分

贵州矿 广西矿

Al2O3/% 62.30 55.27

SiO2/% 13.78 5.18

TiO2/% 3.28 2.83

Fe2O3/% 5.29 14.35

其他/% 15.35 22.37

A/S 4.52 10.67

铝土矿的物相成分用X射线衍射仪进行分析，分析得贵州铝土矿X射线衍射图如图2-1所示，广西铝土矿X射线衍射图如图2-2所示。 20.0[080917.raw]Intensity(Counts)15.010.05.0x10^384-1285> Anatase - TiO205-0355> Diaspore - AlO(OH)07-0025> Muscovite-1M - KAl2Si3AlO10(OH)214-0164> Kaolinite-1A - Al2Si2O5(OH)471-0053> Pyrite - FeS210203040506070802-Theta(° 图2-1 贵州铝土矿XRD图谱

图2-1显示，贵州铝土矿中有价铝矿物的主要成分是一水硬铝石。杂质矿物中，含硅的物相主要是伊利石和高岭石，主要有锐钛矿，此外，铝土矿中还检测到黄铁矿的衍射峰，说明铝土矿中存在黄铁矿。据文献报道，高岭石在较低温度下（70~95℃）就可与碱液反应；而伊利石在Na2O浓度为225g/L的母液中，温

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度在180℃以上，才能明显地与溶液反应。

图2-2 广西铝土矿XRD图谱

2.1.2 循环母液

工业铝酸钠溶液中各溶质的浓度用质量浓度（g/L）表示。铝酸钠溶液中的Na2O，除结合成铝酸钠和NaOH的形态存在着外，还以Na2CO3，Na2SO4形态存在。铝酸钠溶液中以铝酸钠和NaOH形态存在的Na2O叫做苛性碱(Na2OK，以NK表示)；以Na2CO3形态存在的Na2O叫做碳酸碱（Na2OC，以NC表示）；以Na2SO4形态存在的Na2O叫做硫酸碱（Na2OS，以NS表示）；以Na2OK和 Na2OC形态存在的碱的总和称为全碱（Na2OT，以NT表示）。

苛性比值是铝酸钠溶液的一个重要参数，也是氧化铝生产中一项常用技术指标。它是铝酸钠溶液中的苛性碱与氧化铝的摩尔比，用αk表示。工业生产中，有时会用铝酸钠溶液中氧化铝与苛性碱的质量浓度比来衡量铝酸钠溶液苛性比值，用RP表示。则RP与αk有如式（3-1）所示关系。

?k?Na2O物质的量浓度NK102102???

Al2O3物质的量浓度Al2O36262RP (3-1)

本研究实验所用铝酸钠溶液为国内某拜耳法氧化铝厂的循环母液，采用化学分析分析方法测其化学成分如表2-2所示。

表2-2循环母液成分

NT/g/L 253

Nk/g/L 226.93

Al2O3/g/L 122.04

αk 3.06

Rp 0.538

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2.1.3沉铝溶液

本实验研究所用沉铝溶液为在实验室制备所得。

制备方法为：取一定量的循环母液置于大烧杯中，用蒸馏水稀释一倍。把装

有稀释循环母液的烧杯放进恒温水浴槽中升温至90 ℃，加入分析纯氧化钙，反应2h。氧化钙添加量按钙比1.2配进。所谓钙比就是以量取的循环母液中所含Al2O3和Na2CO3的量为基准，理论上，氧化钙与Al2O3生成3CaO·Al2O3·6H2O，而NaCO3与氧化钙生成CaCO3，由此计算理论上消耗的氧化钙量，钙比为实际添加CaO量与理论上消耗的氧化钙量之比，既钙比=c(CaO)/[3c(Al2O3)+c(Nc)]。

在90 ℃的恒温水浴槽中搅拌2h后取出烧杯，经过真空抽滤分离液固相，得本研究所制备的沉铝溶液化学成分如表2-3所示。

表2-3 沉铝溶液化学成分

NT/g/L 198.11

NK/g/L 5.15

Al2O3/g/L 63.5

αk 0.026

Rp 198.11

沉铝溶液，分析沉铝溶液化学成分。

2.1.4 其他主要试剂

本实验研究所用其他主要试剂列于表2-4中。

表2-4 实验所用主要试剂

试剂名称 氧化钙 氟化钾 硝酸锌 氢氧化钠 EDTA 盐酸 乙酸 乙酸钠 氯化钡 磺基水杨酸

级别 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯

厂家

2.2 实验主要设备

2.2.1高压群釜

实验用高压群釜(如下图2-3所示)进行拜耳法溶出实验。电加热，以熔盐（硝酸钠，亚硝酸钠，硝酸钾混合物）作为加热介质，溶出温度由温度控制仪控制，控温精度为±1℃。所用钢弹为不锈钢材质，有效容积为120mL。

硕士学位论文 第二章 实验原料、主要设备及分析方法

图2-3 溶出用群釜装置

图2-4 溶出用钢弹

2.2.2其他设备

本研究实验所用到其它主要仪器设备如下表2-5所示。

表2-5 主要仪器设备

设备名称 箱式电阻炉

型号参数

SX2-4-13,控温精度±5℃

产家 沈阳市节能电炉厂

硕士学位论文 恒温水浴槽 真空泵 分光光度计 干燥箱 火焰原子吸收 高压釜溶出设备

第二章 实验原料、主要设备及分析方法

上海市南阳仪器有限公司 郑州长城科工贸有限公司 尤尼柯(上海)仪器有限公司 上海精宏实验设备有限公司

HHS-2S，控温精度±0.5℃ SHB-Ⅲ，极限真空0.098MPa

WFJ7200

DHG-9076A，控温精度±0.5℃

AP1200

2.3实验方法

2.3.1常规溶出工艺

1） 配料计算方法

以0.050L循环母液为标准计算需加入的矿石量。循环母液苛碱浓度为NK(g/L)，苛性比用RP1表示，预定溶出后铝酸钠溶液RP为1.10，铝土矿氧化铝含量为A(%)，氧化硅含量为S(%)，理论溶出率为η理，溶出所需铝土矿量为x。

0.050×(1.10-RP1)×NK=x×A×η理 的计算式如式(3-4)所示。

mCaO=x×S×1.3

(3-4)

采用钢弹溶出，循环母液用量为0.050L，采用高压釜溶出，循环母液用量为0.500L，其铝土矿及氧化钙添加量相对于钢弹溶出扩大10倍。

2） 溶出方法

按计算好的量取一定量铝土矿、氧化钙及循环母液加入钢弹或高压釜中进行溶出。溶出过程在容量为2L的高压釜或120mL钢弹中进行，溶出温度设定为260℃，搅拌速度设定为150r/min。在260℃溶出1.5小时后冷却至100℃，将矿浆取出。真空过滤分离矿浆中的固液相，用化学分析法分析液相成分，而固相则用热水洗涤3遍后于105℃烘箱中烘干，分析其化学成分。 2.3.2 二段法溶出工艺

1）配料计算

二段法溶出过程前段用沉铝溶液进行预脱硅，后段溶出过程采用浓缩循环母液进行溶出。二段法溶出铝土矿、氧化钙添加量与常规溶出相同。

沉铝溶液苛碱含量为常规溶出循环母液苛碱含量的15%，浓缩循环母液苛碱含量为常规溶出循环母液苛碱含量的85%。

设常规溶出所用循环母液体积为V1，苛碱浓度为NK1，沉铝溶液苛碱浓度为NK2，则需沉铝溶液体积

V2=15%×NK1/NK2

（3-5）

(3-3)

氧化钙添加量按钙硅比（氧化钙与氧化硅质量比）为1.3进行计算，则mCaO

硕士学位论文 第二章 实验原料、主要设备及分析方法

实验中将沉铝溶液体积经稀释或浓缩后调至0.4V1。

浓缩循环母液为取0.85V1的循环母液，蒸发浓缩至体积为0.6V1而得。 这样做的目的是使二段溶出所添加的苛碱量与常规溶出添加苛碱量相同，且溶出后所添加的铝酸钠溶液的总体积与常规溶出添加的铝酸钠溶液体积相同。

2）溶出方法

整个溶出过程分为前后两段，在前段，按计算好的量取一定量铝土矿与石灰及沉铝溶液装进钢弹（见图2-6）后放进群釜装置中反应（见图2-5）。前段反应结束后，钢弹取出，用水冷却后打开，补入经浓缩循环母液后，将钢弹密封放到260℃的群釜装置中溶出一定时间，取出钢弹，用水冷却后，取出料浆真空抽滤分离液固相，用化学分析法分析液相成分，固相则用热水洗涤3遍后于105℃烘箱中烘干，分析其化学成分。

采用高压釜进行二段法溶出，在前段预脱硅段，按计算好的量取一定量铝土矿、石灰及沉铝溶液加入高压釜中，搅拌升温至一定温度预脱硅段时间后，通水冷却高压釜，加入一定量浓缩循环母液，然后搅拌升温至260℃进行溶出，溶出一定时间后，通水冷却高压釜，取出料浆真空抽滤分离液固相，用化学分析法分析液相成分，固相则用热水洗涤3遍后于105℃烘箱中烘干，分析其化学成分。

2.4分析方法

铝土矿经过一定条件溶出后，真空抽滤料浆分离液相及固相。根据研究需要，分析液相中的氧化铝、苛碱、全碱、二氧化硅等成分的浓度以及固相中的氧化铝、氧化硅、氧化钠、氧化钙、氧化铁等成分的含量。 2.4.1 溶液成分的分析

根据《联合法生产氧化铝——控制分析》[74]，过滤分析所得铝酸钠溶液中的全碱、苛碱采用酸碱滴定法进行测定；溶液中的氧化铝采用EDTA络合滴定法测定；溶液中的二氧化硅采用硅钼蓝分光光度法进行测定。 2.4.2 固相成分的分析

真空抽滤所得固相用沸水洗涤3遍后过滤，于105℃鼓风干燥箱烘2小时，分析其化学成分。固相化学成分分析可采用X射线荧光分析或化学分析法分析，但两者结果有些偏差。氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化铁等成分的分析根据《联合法生产氧化铝——控制分析》所述方法：首先在固相加入氢氧化钠于50mL镍坩埚中，在700℃熔融15min后，冷却后加水溶解后移入容量瓶中定容用于测定固相中的化学成分。其中氧化铝采用EDTA络合滴定法测定；氧化硅用硅钼蓝分光光度法测定；固相中的氧化钠采用火焰原子吸收光谱法测定。

硕士学位论文 第二章 实验原料、主要设备及分析方法

氧化硅和氧化钠的百分含量比较重要。对其分析方法进行详细介绍。 2.4.2 铝土矿或赤泥二氧化硅含量的测定 2.4.2.1 分析样品的制备

称取0.2500g铝土矿矿或溶出所得固相（赤泥）于30mL镍坩埚中，加3gNaOH，盖上坩埚盖，放入700~740℃的马弗炉中熔融15min。取出，不断转动坩埚，使熔融物均匀地形成熔块附于坩埚壁上，坩埚外部用水急速冷却，然后将坩埚放在直接为90mm的玻璃漏斗上，漏斗插入已有40mL1:1盐酸及50mL沸水的250mL容量瓶中。加少量沸水于坩埚中，待剧烈作用后，再加入沸水浸出熔块，将溶液倒入容量瓶中，再加沸水于坩埚中，直至熔块全部浸出为止。用热水洗涤坩埚，再用少量盐酸洗净坩埚，最后用热水冲洗坩埚及漏斗，趁热将容量瓶中的溶液摇匀，冷却至室温，稀释至刻度，混匀。此溶液可供测定氧化铝，三氧化二铁、氧化钛及氧化钙等用。

2.4.2.2 铝土矿或赤泥氧化硅和氧化硅含量的测定

实验用硅钼蓝比色法测定其中之硅（以SiO2）表示。

二氧化硅标准液的配制：将光谱纯二氧化硅研磨成粉状，并在1000℃灼烧1.5h，在硫酸干燥器中冷却。准确称取0.1000g二氧化硅于铂坩埚中，加3g无水碳酸钠，搅拌均匀，上面再覆盖1g碳酸钠。在900~1000℃熔融至透明。取出冷却后，加入沸水至全部覆盖熔块。加热至溶液澄清。倒入1升容量瓶中，洗净坩埚，冷却后稀释至刻度，混匀。倒入塑料瓶中，密封保存。

硫酸-草酸-硫酸亚铁铵溶液的配制：称取30g硫酸亚铁铵预500 mL烧杯中，加入150mL水，缓慢加入166.5mL1:1的硫酸，搅拌使其溶解。冷却后移入1L容量瓶中，再称取30g草酸于另一烧杯中，加热水溶解，冷却后移入上述容量瓶中，稀释至刻度，混匀。

二氧化硅标准曲线的绘制：依次移取0.1g/L的二氧化硅标准溶液0，2.0，4.0，6.0，8.0mL，于各个100mL容量瓶中，加入2mL 3N盐酸，加水稀释至约50mL，加4mL钼酸铵，充分摇匀。根据室温不同，放置适当时间（室温低于20℃时，放置15~20min；20~30℃，放置10~15min；30~40℃，放置5~10min）。然后加入20mL硫酸-草酸-硫酸亚铁铵混合液，用水稀释至刻度，混匀。放置片刻，在可见分光光度计上，1cm液槽进行比色，测其吸光度。

硕士学位论文 第二章 实验原料、主要设备及分析方法

对标准曲线进行一次线性回归得线性回归方程。

1.00.90.80.7Y =0.0105+0.1225 X吸光度0.50.40.30.22345678溶液SiO2浓度/mg/L取5mL试样于100mL容量瓶中，加入40mL 1:99的盐酸及4mL 10%钼酸铵，充分摇匀。根据室温不同，放置适当时间（室温低于20℃时，放置15~20min；20~30℃，放置10~15min；30~40℃，放置5~10min）。然后加入20mL硫酸-草酸-硫酸亚铁铵混合液，用水稀释至刻度，混匀。放置片刻，在可见分光光度计上，1cm液槽进行比色，测其吸光度。随分析试样的同时进行空白实验。通过线性回归方程求得溶液中的二氧化硅浓度ρ。再将ρ带入下式中直接求得铝土矿或溶出后固相的二氧化硅质量百分数。

xSiO2???100/5?100%

2

（2-2）

式中：xSiO——铝土矿或溶出后固相中二氧化硅的质量百分数； ρ——试样中二氧化硅的质量浓度；mg/mL； 5：分析时所取试样的体积mL； 2.4.2.3 铝土矿或赤泥氧化铝含量的测定

移取50mL 2.4.3.1制取的试样，于500mL锥形瓶中，滴加4~5滴1%酚酞，以10%氢氧化钠溶液中和至溶液呈红色。再滴加1N盐酸至红色刚刚消失，过量4.5mL，加入2mL5%磺基水杨酸，煮沸15min，使钛完全水解；趁热立即加入0. 2mol/L EDTA溶液5mL；用含三乙醇胺的氢氧化钠溶液调至溶液呈红色，再滴加1N盐酸至无色，并过量5~6滴；加入20mLpH=5.2~5.7的醋酸-醋酸钠缓冲液；冷却至室温，加6~8滴二甲酚橙指示剂，用0.2mol/L硝酸锌溶液滴定至玫红色为终点。往溶液中加入10mL 300g/L氟化钾，加热至沸；流水冷却后用0.0500mol/L硝酸锌标准溶液再滴定至玫红色为终点，记录所消耗的体积V。氧化铝质量分数计算公式如式（2-2）所示。

xAl2O3?0.0500V?51/50?100%

(2-3)

0.6硕士学位论文 第二章 实验原料、主要设备及分析方法

； xAl2O3——铝土矿或溶出后固相中氧化铝的质量分数（%）V——滴定时消耗0.0500mol/L硝酸锌标准溶液的体积（mL）； 51——二分之一氧化铝摩尔质量g/mol； 50——所取试样的体积（mL）； 2.4.3 赤泥或铝土矿中氧化钠含量的测定

赤泥或铝土矿氧化钠含量的分析采用AP1200火焰原子分光光度仪进行火焰原子吸光光度法进行测定。 2.4.3.1 分析样品的制备

三氯化铝-硫酸酸性溶液：称取150g结晶三氯化铝，溶于水后，加入100mL1:1的硫酸，用水稀释至1L。

样品的制备：取0.1000g烘干后赤泥于100mL聚四氟乙烯烧杯中，加入20mL1:1盐酸，将聚四氟乙烯烧杯至于电炉上加热，沸腾3~5min。取出冷却后，移入100mL容量瓶中，用蒸馏水洗净烧杯，洗液倒入容量瓶中，加入8mL三氯化铝-硫酸酸性溶液，然后用蒸馏水稀释定容，摇匀。之后将容量瓶中溶液进行过滤，分离液固相，固相弃去，液相则作为分析赤泥中氧化钠含量的样品。

氧化钠标准溶液的配制：取预先在130~150℃烘干2h的氯化钠保证试剂1.8860g溶于水中，移人1000 mL容量瓶。用水稀释至刻度，摇匀后转入干燥的塑料瓶中。此溶液每毫升含1.0 mg氧化钠。 2.4.3.2 分析方法

工作曲线的测定：分取0.00mL、1.00mL、2.00mL、2.00mL、4.00mL、5.00mL、氧化钠标准溶液，分别置于一组100 mL容量瓶中，再在各容量瓶中加入1:1盐酸6mL和8mL的三氯化铝-硫酸酸性溶液，用水稀释至刻度，混匀。然后置于火焰光度计上，按仪器使用规程操作，测定不同氧化钠浓度溶液吸光度，得氧化钠的工作曲线。

试样浓度的分析：待工作曲线测定后，用火焰原子分光光度计上测定样品的吸光度，读出样品氧化钠质量浓度CNa2O(mg/L)。则赤泥或铝土矿氧化钠浓度Na2O%计算式如式（2-4）所示。

Na2O%=CNa2O×0.100/1000/0.1×100%=0.1CNa2O%

(2-4)

硕士学位论文 第三章 贵州铝土矿溶出降低赤泥碱耗的研究

第三章 贵州铝土矿溶出降低赤泥碱耗的研究

贵州铝土矿资源丰富，分布较广，而且资源相对集中[75]。矿床主要分布在“黔中隆起”南北两侧的遵义、息峰、开阳、瓮安、正安、道真、修文、清镇、贵阳、平坝、织金、苟江、黄平等十几个县境内，面积2400km2，探明铝土矿储量居全国第3位。预测资源总量逾10亿t。

贵州铝土矿占全国铝土矿总储量的20%左右，是我国典型的高铝、高硅、低铝硅比的一水硬铝石型铝土矿，A/S大于10的矿石仅占铝土矿资源的10%左右，大部分矿石铝硅比小于8。目前，只能采用传统的流程复杂，能耗高，建设投资大，生产成本高的混联法生产氧化铝[76]。

当今世界越来越倾向于采用高效率，低能耗，低污染的拜耳法生产工艺。然而矿石中SiO2每增加1%，每吨矿石多消耗NaOH6.6kg，多消耗Al2O38.5kg，增加生产成本，降低生产效率。而贵州矿由于其高硅特点，贵州铝土矿使用拜耳法生产，存在工艺复杂、能耗较高、成本较大，相应氧化铝在国际市场上缺乏竞争力。因此，贵州铝土矿高硅的特点限制着铝土矿的应用范围。

处理高硅铝土矿有多种方法，可通过预脱硅处理，减少进入流程中的活性硅含量；可通过优化生产工艺，生成低碱脱硅渣；或者是通过对脱硅渣进行回收碱处理。其中，优化生产工艺，生成低碱脱硅渣的方法对整个生产流程影响小，生产投资较低，在生产中易于实施。

在黄伟光[55]等人研究了河南铝土矿二段法溶出的基础上，本论文进行贵州中低品位铝土矿二段溶出研究，探讨贵州铝土矿二段法溶出工艺条件，研究二段法溶出工艺是否适用于贵州中低品位铝土矿的溶出。

3.1二段法溶出降低赤泥碱耗理论基础

我国在一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝过程中都以石灰作为添加剂来强化溶出。由于有含硅矿物的存在，往铝酸钠溶液中添加石灰就生成钙水化石榴石，分子式为3CaO·Al2O3·nSiO2·(6-2n)H2O，其中n称为SiO2饱和系数，它与反应条件和生成途径有关[77]。由于加入石灰后，矿石中一部分硅转变为以水化石榴石的形式进入赤泥，这样以水合铝硅酸钠形式存在的硅就减少，也就是形成的钠硅渣量减少，则赤泥中Na2O/ SiO2降低，即碱耗降低[78]。

前苏联研究人员在98℃下研究Na2O-Al2O3-CaO-SiO2-H2O体系得到如图3-1所示相图。相图是在Al2O3-Na2O坐标图上表示的。在这样的坐标上绘制这一体系的相图基于CaO在铝酸钠溶液中的溶解度很小，而且原始溶液中SiO2含量也比较低[56]。

硕士学位论文 第三章 贵州铝土矿溶出降低赤泥碱耗的研究

图3-1中有三个不同的固相结晶区。在Ⅰ区内析出三水铝石；在Ⅱ区内的稳定固相是水化石榴石3CaO·Al2O3·nSiO2·(6-2n)H2O，其中n=0.1~0.2；在Ⅲ区内稳定固相为水化硅酸钙CaO·SiO2·H2O。

在研究Ⅱ区和Ⅲ区内溶液的Na2O、Al2O3和SiO2的平衡浓度中发现，对于Ⅱ区来说，其特点是SiO2的平衡浓度很低，这表明水化石榴石的溶解度非常小。水化硅酸钙的溶解度比起水化石榴石的溶解度就大多了，但是又低于水化铝硅酸钠在类似浓度溶液中的溶解度。

图3-1 Na2O-Al2O3-CaO-SiO2-H2O系等温图

B.M.西贾科夫在低温下（20~70℃），Na2O:Al2O3=33（分子），以及SiO2和Al2O3的分子比由0变到1.5的范围，对此体系进行了研究。研究时曾经析出如下固相：Ⅰ-Ca(OH)2；Ⅱ-3CaO·Al2O3·mSiO2·(6-2m)H2O； Ⅲ-CaO·SiO2·H2O；Ⅳ-Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O。B.M.西贾科夫还指出，Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O物相，当有Ca(OH)2存在，并且作长时间保温将转变为水化石榴石相。

研究者认为在高αk铝酸钠溶液条件下，含有少量SiO2的溶液中，平衡固相是水化石榴石。随着SiO2含量的增加。除水化石榴石之外，开始结晶析出水合硅酸钙（固相Ⅲ）。

二段法溶出工艺就是通过采用低碱高αk铝酸钠溶液对铝土矿进行预脱硅后再溶出，使铝土矿中的硅矿物尽量多地转化为水化石榴石相从而达到降低碱耗的目的。

3.1贵州矿溶出性能的研究

硕士学位论文 第三章 贵州铝土矿溶出降低赤泥碱耗的研究

3.1.1 贵州铝土矿可预脱硅性能研究

二段法溶出工艺的关键是用高αk低苛碱浓度沉铝溶液对铝土矿进行预脱硅处理，使铝土矿中的硅矿物尽量多地在预脱硅阶段生成低碱脱硅产物（主要是水化石榴石）。铝土矿的可预脱硅性能在二段法溶出工艺中具有重要影响。

铝土矿的可预脱硅性能代表着铝土矿中硅矿物转化为脱硅硅产物的难易程度。铝土矿的可预脱硅性能可用铝土矿的可预脱硅率来表征。铝土矿的可预脱硅率是指铝土矿溶出后，赤泥中脱硅产物所含的硅占溶出前铝土矿硅矿物所含硅的比例。

在铝土矿溶出过程中，溶出所产生的赤泥质量难以精确测量，则赤泥所含的脱硅产物量难以精确测量。但理论上，在不添加石灰的条件下，铝土矿中的硅矿物溶出所形成的钠硅渣主要为方钠石(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，若假设铝土矿在预脱硅过程中不生成其他含钠化合物，则根据方钠石化学成分，赤泥中脱硅产物所含硅的量可由赤泥氧化钠含量确定。方钠石中氧化钠与氧化硅质量之比即钠硅比（用N/S表示）为0.608。当铝土矿中的硅矿物完全转化为方钠石时，赤泥的N/S则为0.608，称为赤泥的理论钠硅比。而实际溶出中，在不添加石灰的条件下，铝土矿中的矿物不一定能完全反应，转化为钠硅渣，赤泥钠硅比低于0.608。因此，在不添加石灰情况下，用实际溶出赤泥的N/S与理论值N/S之比来定量表征铝土矿的可预脱硅率，用ηsi表示，则

ηsi=

赤泥N/S?100%

0.608 （3-1）

论文在不加氧化钙的条件下，对贵州铝土矿进行溶出，研究贵州铝土矿的可预脱硅性能。通过改变溶出温度，研究溶出温度对贵州铝土矿预脱硅性能及氧化铝溶出率的影响。

按常规溶出方法计算所需贵州矿的量。取贵州铝土矿加入钢弹中，加入50mL循环母液，放入已升温至预设温度的熔盐炉中，溶出1.5h后，取出料浆过滤分离液固相，固相用热水洗涤3遍后烘干，分析固相成分。分析结果如表3-1所示，表中η相表示铝土矿氧化铝相对溶出率。将贵州矿氧化铝预脱硅率和氧化铝相对溶出率绘制成图，如图3-2所示。

表3-1 不同温度下贵州铝土矿溶出赤泥化学成分

温度/℃ 170 200 220 240 260

AO/% 59.18 57.20 55.32 48.45 30.61

SiO2/% 12.96 13.51 13.88 19.77 25.30

Na2O/% 2.84 6.05 7.49 11.12 16.19

A/S 4.57 4.23 3.99 2.45 1.21

N/S 0.22 0.45 0.54 0.56 0.64

?Si/% 36.18 73.68 88.82 92.43 105.26

?相/% -1.42 8.24 15.06 58.81 94.03

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120 第三章 贵州铝土矿溶出降低赤泥碱耗的研究

100 氧化铝相对溶出率/% 铝土矿预脱硅率/`40200160180200220240260溶出温度/℃图3-2 贵州铝土矿预脱硅率和氧化铝相对溶出率

从表3-1中数据可看出，在不添加氧化钙的条件下溶出贵州铝土矿，贵州铝土矿在170℃的预脱硅率为36.18%，说明其中的有部分含硅矿物已经溶解并析出钠硅渣。从表中可看出贵州铝土矿在170℃的条件下，氧化铝相对溶出率为负。这是因为矿物中的铝矿物溶解的量低于硅矿物溶解的量，所以溶出后固相中铝硅比高于贵州铝土矿的铝硅比，计算相对溶出率时结果为负。

从图3-2可看出，在不添加氧化钙的条件下，随着溶出温度的升高，贵州铝土矿中硅矿物和铝矿物的溶解量逐渐升高。其中硅矿物溶解量增加的速度比铝矿物溶解量增加的速度快。贵州铝土矿在200℃时，铝土矿预脱硅率较高，达73.68%，而矿石氧化铝相对溶出率在此条件下为8.24%。从图中可看出，贵州铝土矿即使在不添加石灰的条件下，溶出1.5h，其氧化率的相对溶出率也可达到94%。这与其他地区铝土矿不太一样。

根据贵州矿预脱硅性能研究实验结果，二段法溶出实验前段预脱硅温度定为170℃。因为此条件下，贵州矿的氧化铝相对溶出率较小，对沉铝溶液αk影响较小。

3.1.2 氧化钙对贵州铝土矿溶出性能的影响

在拜耳法溶出过程中，添加氧化钙可改善一水硬铝石溶出性能，促进其溶解作用。氧化钙还可使钠硅渣转为钙硅渣，降低溶出碱耗。从贵州矿预脱硅性能研究中可看出，不添加氧化钙的条件下，溶出赤泥氧化钠含量极高，钠硅比最高达0.64，碱耗极高。因此，有必要研究氧化钙对贵州矿溶出性能的影响。

按常规溶出方法计算所需贵州矿的量，氧化钙的添加量按氧化钙与铝土矿中二氧化硅质量之比1.3添加。使用钢弹进行溶出，分别在170℃、200℃、220℃、240℃、260℃溶出1.5h，溶出后过滤分离液固相，固相用热水洗涤三遍后烘干，

氧化铝相对溶出率/%铝土矿预脱硅率/?

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分析其化学成分。各温度下赤泥化学成分如表3-2所示。

表3-2 添加氧化钙对贵州铝土矿溶出赤泥成分的影响

温度/℃ 170 200 220 240 260

Al2O3/% 52.88 38.37 31.83 25.63 22.00

SiO2/% 11.22 15.27 19.24 20.09 18.13

Na2O/% 3.09 5.50 7.13 8.91 8.92

A/S 4.71 2.51 1.65 1.28 1.21

N/S 0.28 0.36 0.37 0.44 0.49

?相/% -5.48 57.10 81.53 92.05 94.03

将表3-2和表3-1中氧化铝相对溶出率数据同绘于氧化铝相对溶出率-温度图中，得图3-3。

100806040200160180200220240260 添加氧化钙 不添加氧化钙氧化铝相对溶出率/%溶出温度/℃图3-3 氧化钙对铝土矿氧化铝相对溶出率的影响

图3-3显示，贵州铝土矿添加氧化钙溶出后，提高了氧化铝的相对溶出率，加快了贵州铝土矿氧化铝溶出速度，说明氧化钙对贵州铝土矿氧化铝溶出的促进作用明显。在170℃条件下，氧化铝的相对溶出率仍为负，其原因与3.1.1节所述相同。对比表3-1和3-2可知，氧化钙的添加，降低了贵州矿溶出赤泥的钠硅比即降低了赤泥碱耗。

3.2 贵州矿二段法溶出效果

3.2.1 常规溶出与二段法溶出效果对比

从3.1.2节分析可知，氧化钙的添加可降低贵州铝土矿溶出赤泥钠硅比，但由于贵州矿硅含量较高，赤泥中氧化钠的含量仍有8.9%，其碱耗依然很高。需要采取其他方法使贵州矿溶出赤泥碱耗进一步降低。

实验采用二段法对贵州铝土矿进行溶出，检验二段法溶出工艺对降低贵州铝土矿溶出赤泥碱耗是否有效。

硕士学位论文 第三章 贵州铝土矿溶出降低赤泥碱耗的研究

通过研究贵州矿的预脱硅性能可知，在170℃脱硅时，铝土矿中的氧化铝的相对溶出率最低，则在预脱硅过程中，对沉铝液αk的影响越低，因此，实验前段预脱硅温度设为170℃，为了使脱硅过程尽量完全，前段时间设为3h。另外在所研究的条件下，在260℃时，贵州铝土矿氧化铝相对溶出率最高，因此后段溶出温度设为260℃。

二段法溶出中，按照2.3.2节所述方法计算贵州铝土矿、氧化钙及沉铝溶液添加量。将贵州矿、氧化钙及20mL的沉铝溶液加入钢弹，放入已达170℃的熔盐炉中，搅拌3h后，取出钢弹冷却，加入30mL浓缩的循环母液，将钢弹放入温度为260℃的熔盐炉中搅拌1.5h，取出钢弹冷却，过滤分离液固相，固相用热水洗涤三遍后烘干，分析其化学成分。实验结果如表3-3所示。

常规溶出中，溶出温度为260℃，溶出时间为1.5h。

表3-3两种溶出方法赤泥成分

溶出方式 常规溶出1 常规溶出2 二段法溶出1 二段法溶出2

Al2O3/% 22.00 21.85 19.22 19.27

SiO2/% 18.13 18.13 18.53 19.19

Na2O/% 8.92 8.44 7.28 7.21

A/S 1.21 1.21 1.04 1.00

N/S 0.49 0.47 0.39 0.38

?相/%

94.03 94.03 98.86 100.00

从表3-3可看出二段法溶出工艺可提高贵州铝土矿氧化铝相对溶出率，降低赤泥中的氧化钠含量，但降低幅度不大，而且其钠硅比仍接近0.4，赤泥钠硅比较高。因此，二段法溶出工艺对降低贵州铝土矿赤泥化学结合碱耗有一定效果，但效果不显著。其原因可能是对于贵州铝土矿，该二段法溶出条件不是最佳条件，有必要研究贵州铝土矿二段法溶出的最佳条件。 3.2.2 后段溶出温度对贵州矿二段法溶出效果的影响

根据物理化学原理，反应温度可影响反应的反应活化能，进而影响反应速率。本论文改变贵州铝土矿二段法溶出后段反应温度，研究后段溶出温度对贵州铝土矿二段法溶出的影响规律。

实验方法与3.2.1中二段法溶出相同，只是改变了后段溶出的温度，溶出时间为1.5h。待溶出结束后，过滤分离液固相，将固相洗涤后烘干，分析其化学成分，其结果如表3-4所示。

表3-4后段溶出温度对贵州铝土矿二段法溶出赤泥成分的影响

温度/℃ 240 250 260

Al2O3/% 19.58 19.04 19.13

SiO2/% 18.84 18.31 18.77

Na2O/% 7.52 7.06 6.93

A/S 1.04 1.04 1.02

N/S 0.40 0.39 0.37

?相/% 98.86 98.86 99.43

从表3-4可看出，在前段温度为170℃，反应时间为3h，沉铝溶液苛碱含量

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