串联法氧化铝生产过程中硫的行为研究

摘要

与纯烧结法、并联法和混联法相比，串联法工艺在氧化铝总回收率、碱耗、成本等方面有一定的优势，使用此法由中低品位铝土矿生产氧化铝可以获得较优的技术经济指标。由于优质铝土矿资源的短缺，含硫铝土矿也成为氧化铝生产的原料。然而，如果不排除进入系统中的S2-，让其在流程中积累，则会导致精液中铁含量升高，进而导致产品氢氧化铝和氧化铝中的氧化铁含量超标。除硫降铁成为氧化铝行业面临的迫切问题。因此必须研究硫在流程中的行为，消除由硫产生的负面影响。
　　本文研究了硫在拜耳法流程中的形态及转化方式，结果表明:拜耳法铝酸钠溶液中的硫以S2-、S2O32-、SO32-和SO42-等多种形态存在。母液中S2-、S2O32-、SO32-浓度上升时，进入赤泥的硫含量也会增加。硫的溶出率随矿石硫含量的高低而变化。溶出温度下S2O32-不稳定，通过歧化反应生成S2-和SO32-。在溶出矿浆稀释、稀释后槽脱硅、赤泥分离沉降过程中，S2O32-浓度不会发生显著变化。高温溶出后固相中的含硫矿物在后续工艺中难以继续溶出。S2-、 S2O32-和SO32-在低温湿式氧化过程不易被氧化成较高价态含硫阴离子。
　　研究了拜耳法赤泥烧结过程硫的行为及转化规律，结果表明:未加还原剂烧结时，温度越高，反应时间越长，越有利于生料中的硫化物生成硫酸钠，熟料中大部分含硫离子进入溶出液，只有少部分硫进入烧结法赤泥。生料加煤还原烧结时增加还原剂加入量，提高烧结温度，延长烧结时间，有利于硫酸钠还原成硫化钠，有利于硫随烧结法赤泥排除。熟料中铁含量增加，硫化物型硫的变化较小。
　　通过模拟烧结过程，研究了烧结法系统中硫和铁形成的产物。结果表明，硫酸钠还原成硫化钠后可与铁反应生成NaFeS2。烧结后形成的硫铁产物NaFeS2为黑色的固体颗粒，极其细小，在碱溶液中转化成NaFeS2·2H2O。该物质与拜耳法中硫与铁生成的羟基硫代铁酸钠极其相似。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1 铝土矿资源及利用现状

1．2 氧化铝生产方法

1．2．1 拜耳法

1．2．2 烧结法

1．2．3 拜耳—烧结联合法

1．3 硫的行为及危害研究

1．3．1 拜耳法系统硫的行为及危害

1．3．2 烧结法系统硫的行为及危害

1．4 本课题研究的意义及内容

1．4．1 本课题研究的意义

1．4．2 本课题研究的内容

第二章 拜耳法系统中硫的行为研究

2．1 引言

2．2 实验方法

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验设备

2．2．3 分析方法

2．3 实验结果及分析

2．3．1 硫的存在形态研究

2．3．2 硫的转化规律研究

2．3．3 低温湿式氧化对低价硫离子浓度的影响

2．4 本章小结

第三章 烧结法系统中硫的行为研究

3．1 引言

3．2 实验方法

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验设备

3．2．3 实验内容

3．3 实验结果及分析

3．3．1 氧化烧结温度和时间对硫的影响

3．3．2 还原剂添加量对熟料中硫的影响

3．3．3 还原烧结温度对熟料中硫的影响

3．3．4 还原烧结时间对熟料中硫的影响

3．3．5 还原烧结时熟料铁含量对硫的影响

3．4 本章小结

第四章 烧结工艺中硫铁反应的研究

4．1 Na2S与Fe2O3的反应

4．2 Na2SO4、C与Fe2O3的反应

4．3 Na2SO4、C、Al2O3与Fe2O3的反应

4．4 硫与铁的相对含量对反应的影响

4．5 NaFeS2的性质

4．5．1 NaFeS2在烧结条件下的生成温度

4．5．2 NaFeS2的溶出性能

4．5．3 NaFeS2的物理性质

4．6 本章小结

第五章 结论

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间主要的研究成果