高硫铝土矿溶出过程脱硫的研究

摘要

近年来我国铝工业持续快速的发展，对铝土矿资源市场的需求旺盛。伴随着我国氧化铝产量的增加和国内高品位铝土矿资源逐渐匮乏，对国外优质铝土矿的依赖程度达到50%以上。而我国高硫铝土矿储量丰富，大部分品位较高，适于采用拜耳法生产，由于硫的危害，未能获得较好的工业应用。因此，加快这部分高硫铝土矿的脱硫技术开发，对我国铝工业发展具有十分重要的意义。本文以贵州遵义地区高硫铝土矿为原料，在优化溶出工艺基础上，分别研究了溶出过程单一脱硫剂、复合脱硫剂对矿石脱硫的影响，对比分析了各自技术经济指标。
　　对同一矿山不同取矿点高硫铝土矿进行配矿，氧化铝含量为65%，铝硅比为7.3左右，硫含量均大于0.7%。其中铝主要是一水硬铝石形态存在，硫主要以黄铁矿的形式存在；硅主要以石英存在，少量以高岭石存在；钛主要以锐钛矿形态存在。
　　溶出热力学结果表明，在反应温度200℃~300℃范围内，随着温度升高，相对于一水硬铝石，黄铁矿更容易与NaOH溶液进行反应。溶出动力学研究表明：在反应温度220℃-280℃范围内，铝土矿中的铝和硫的溶出过程都属于未反应核收缩模型中的内扩散控制，其溶出动力学方程都符合1-(1-X)2/3-2/3X=kt=Ae-E/RTt，氧化铝反应活化能为14.20KJ/mol，硫反应活化能为15.50KJ/mol。因此适当的降低温度，提高碱浓度，适时提出温度250℃、碱浓度255 g/L、石灰添加量6%、时间70 min的优化溶出工艺，在不影响铝溶出率的同时，降低硫溶出率。得出随矿石硫含量的增加，氧化铝溶出率基本不变，硫的溶出率逐渐升高。
　　在优化溶出过程中，针对单一脱硫剂脱硫效果研究表明：添加10%理论量的氧化锌处理硫含量1.1%的高硫铝土矿，可将硫溶出率从18.4%降到11.15%；若选择铝酸钡作为脱硫剂，则需添加100%的理论量，硫的溶出率从18.4%降低到11.31%。
　　将上述二者混合成复合脱硫剂，当铝酸钡理论添加量为40%、氧化锌理论添加量为10%时，处理硫含量1.1%的高硫铝土矿，硫溶出率可从18.4%降低到10.87%，相比铝酸钡和氧化锌的单独脱硫效果更佳。
　　脱硫技术经济分析结果表明，在优化溶出过程添加40%理论量的铝酸钡与10%理论量的氧化锌处理硫含量为1.1%的矿石，氧化铝溶出率为95.73%，硫溶出率为10.87%，生产1吨氧化铝所需脱硫剂费用为68.3元。

目录

第一章 绪论

1.1 铝土矿资源概况

1.2 高硫铝土矿脱硫的研究现状

1.3 研究目的、意义及主要研究内容

第二章 实验原料及方法

2.1 实验原料

2.2 实验设备

2.3 实验分析及计算方法

第三章 高硫铝土矿的溶出

3.1 溶出热力学

3.2 溶出动力学

3.3 优化溶出工艺

3.4 本章小结

第四章 高硫铝土矿溶出过程脱硫研究

4.1 铝酸钡溶出过程脱硫

4.2 氧化锌溶出过程脱硫

4.3 复合脱硫剂溶出过程脱硫

4.4 几种脱硫方式的分析与比较

4.5 本章小结

第五章 脱硫技术经济分析

5.1 铝酸钡脱硫技术经济分析

5.2 氧化锌脱硫技术经济分析

5.3 复合脱硫剂脱硫技术经济分析

5.4 本章小结

第六章 总结

参考文献

致谢

附录

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