拜耳法溶出降低赤泥钠硅比的研究

摘要

我国一水硬铝石矿的拜耳法溶出是采取添加石灰的溶出制度。铝土矿中的含硅矿物是碱法生产氧化铝中最有害的物质，在溶出条件下，SiO<,2>会与铝酸钠母液发生一系列复杂的化学反应生成钠硅渣(水合铝硅酸钠)和水化石榴石(水合铝硅酸钙)，最终随赤泥外排。其中，钠硅渣的生成是造成溶出过程中氧化钠损失的主要原因，不仅使生产成本增加，同时对环境保护也提出了挑战。赤泥碱耗一般用赤泥钠硅比来定量表征，如何降低赤泥钠硅比(碱耗)已经成为拜耳法氧化铝生产中一个十分迫切的课题。因此，系统研究铝土矿类型、母液成分、溶出制度对钠硅渣生成的影响规律以及钠硅渣与水合铝硅酸钙相互转化的规律对于生产中降低赤泥钠硅比具有十分重要的意义。 钠硅渣和水化石榴石的组成和结构是随着反应条件的变化而变化，而且在适宜条件下可以相互转化。通过对钠硅渣和水化石榴石在铝酸钠溶液中的反应行为和稳定性进行热力学计算和分析，明确了其相互转化的规律。结合热力学的理论指导，实验进一步研究了矿石类型、溶出制度、母液成分对赤泥钠硅比的影响规律以及溶出液中SiO<,2>平衡浓度。 热力学研究结果表明：水化石榴石在低温下为稳定物相，而钠硅渣在高温下为稳定物相，随着温度的升高，低饱和系数的水化石榴石均可能转化为钠硅渣；水化石榴石在苛性碱溶液中的稳定性要好于碳酸钠；无论是在苛性碱溶液中，还是在碳酸钠溶液中，水化石榴石的二氧化硅饱和系数越大，其稳定性越好。而实验研究表明：矿石的类型和粒度、母液中碱浓度和有机物浓度对溶出赤泥钠硅比影响很小；母液中过多的NaCl、Na<,2>CO<,3>和Na<,2>SO<,4>会显著增加溶出赤泥钠硅比；溶出时间的延长、石灰添加量的增加、循环母液中K<,2>O浓度的升高都将有利于降低赤泥钠硅比。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

第二章拜耳法溶出过程热力学分析

第三章试验研究

第四章溶出过程降低赤泥钠硅比的研究

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文