高压水化法溶出高钛铝土矿钛的反应行为研究

摘要

高钛铝土矿的开发利用可以大大缓解我国铝土矿供矿危机和矿石品位急剧贫化的趋势，而常规拜耳法溶出高钛铝土矿，由于钛含量高易造成氧化铝溶出率下降等问题难以大规模利用，因此探索高钛型铝土矿的溶出新技术，对我国氧化铝工业的可持续发展具有重大意义。高压水化法是针对拜耳法处理高硅铝土矿容易造成大量 Al2O3和 Na2O损失而提出来的新方法，其主要原理是在高温、高碱、高分子比的条件下溶出铝土矿。本文采用高压水化法溶出高钛铝土矿，探索高压水化溶出条件对氧化铝溶出率的影响规律以及钛的反应行为，为高钛铝土矿的开发利用提供参考依据。
　　本研究主要内容包括：⑴高钛铝土矿的矿物学性质研究结果表明：矿石属于一水硬铝石型高钛铝土矿，Al2O3含量为51.31%，铝硅比为8.21，TiO2含量高达7.21%。含钛矿物在矿石中主要以锐钛矿形式在，其次还存在一定量的钛铁矿和少量的板钛矿，锐钛矿以规则或不规则团块形式或包裹形式嵌布在矿石基体中。⑵高压水化法溶出高钛铝土矿的试验结果表明：随着温度、苛性碱浓度、母液分子比等条件的提高，氧化铝溶出效果显著增加，根据试验得到高压水化法的最佳溶出条件为：溶出温度为290℃，苛性碱浓度为360g/L，固含为275g/L，石灰添加量8%，溶出时间为60min，分子比(MR)为30，此时Al2O3的实际溶出率达到87.29%，Al2O3相对溶出率可达到99.34%，TiO2残留率为2.74%；与溶出温度为270℃，苛性碱浓度为260g/L，分子比(MR)为3.4的拜耳法条件下仅为77.74%的氧化铝实际溶出率相比，说明高压水化溶出条件有利于缓解钛矿物对氧化铝溶出时的阻碍作用，可进一步提高Al2O3溶出率、降低TiO2在溶液中的残留率。⑶高压水化溶出条件下高钛铝土矿反应机理分析结果表明：高压水化条件有利于含钛矿物转变为钙钛矿，能缓解TiO2对铝土矿溶出的阻碍作用，促进水化石榴石的水解，促进生成高铁高硅的水化石榴石，增加了水化石榴石的硅饱和系数，从而降低高压溶出过程的Na2O和Al2O3的损失，有利于提高Al2O3溶出率。

目录

第一章 绪论

1.1 国内外铝土矿资源概况

1.2拜耳法溶出高钛铝土矿的研究现状

1.3高压水化法溶出铝土矿的研究现状

1.4论文研究目的、意义及主要研究内容

第二章高钛铝土矿的矿石性质研究

2.1原料及试剂

2.2仪器与设备

2.3相关分析检测方法

2.4结果及分析

2.5小结

第三章 高压水化法溶出高钛铝土矿的试验研究

3.1实验原料及试剂

3.2实验工艺流程及操作

3.3相关分析及计算

3.4结果与讨论

3.5小结

第四章 高压水化溶出条件下高钛铝土矿反应机理分析

4.1 高压溶出条件下的热力学分析

4.2赤泥物相分析

4.3高压溶出过程中钛矿物反应机理分析

4.4小结

第五章 结论

参考文献

致谢

附录