拜耳法脱硅产物对铝酸钠溶液稳定性影响研究

摘要

随着氧化铝企业竞争的日益激烈，拜耳法过程中铝酸钠溶液的水解问题日益突出，这也间接成了诸多氧化铝生产企业在降低能耗和节约成本上的发展瓶颈之一。前期研究表明，在矿浆溶出前进行预脱硅处理和溶出过程中添加石灰可有效降低拜耳法溶出液的水解。因此本文主要研究纯体系下铝酸钠溶液不同反应条件下生成的脱硅产物的种类、数量、结晶形态和添加氧化钙后脱硅产物种类、结晶形态的变化规律及其对铝酸钠溶液稳定性的影响机制，为降低拜耳法水解损失提供有效的理论基础和实践指导。论文的主要内容如下:
　　不同温度下生成的水合铝硅酸钠中黝方石和方钠石有利于提高铝酸钠溶液的稳定性，温度的升高对所生成固相成分影响较大，且固相成分向更稳定物相转化。不同温度制度所生成水合铝硅酸钠含有黝方石和方钠石，在低温条件下，黝方石在提高对铝酸钠溶液稳定性上优于方钠石的作用，黝方石结晶度的增加亦提高对铝酸钠溶液的稳定性。145℃下碳碱的加入使得脱硅产物主要成分发生变化，生成碳酸根方钠石和黝方石，其中黝方石含量越高，对铝酸钠溶液稳定性越有利;当反应温度提高到245℃时，所生成脱硅产物主要为钙霞石、碱性钙霞石和碱性方钙石，且钙霞石含量越高，越有利于提高铝酸钠溶液的稳定性。
　　添加氧化钙后反应时间对脱硅产物中铝酸三钙结晶度影响较大，时间越长，结晶度越高，且随着反应时间的延长，铝酸三钙不断向水化石榴石转化，有利于提高铝酸钠溶液的稳定性。当反应温度由145℃提高到195℃时，铝酸三钙相消失;当195℃提高到245℃时，黝方石相消失;在245℃只有水化石榴石相，是所有不同条件下脱硅产物中最有利于提高铝酸钠溶液稳定性的物相。氧化钙添加量的增加对所生成脱硅产物的物相影响不大，其中水化石榴石和铝酸三钙的含量有所增加，而水化石榴石含量的增加是对铝酸钠溶液稳定性影响的最关键因素。
　　添加氧化钙后不同温度制度所生成的脱硅产物不同，先添加氧化钙的温度制度生成脱硅产物中所含水化石榴石含量更高。添加氧化钙，反应温度为145℃时适量的碳碱有利于水化石榴石的生成，而当碳碱浓度上升至20g·L-1时，水化石榴石含量降低;当温度为245℃时，相对于未添加氧化钙的试验结果，氧化钙的加入使得生成固相向水化石榴石的方向转变，脱硅产物中只剩下在溶液中较为稳定的钙霞石，随着碳碱浓度的增加水化石榴石含量逐渐降低，其对提高铝酸钠溶液的稳定性作用也逐渐降低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 拜耳法过程中铝酸钠溶液的水解

1．2 预脱硅工艺

1．2 溶出过程的脱硅产物

1．3 添加氧化钙溶出过程的脱硅产物

1．4 本课题研究目的、内容及意义

第2章 试验研究方法

2．1 试验设备

2．2 试验方法

2．2．1 铝酸钠溶液的制备

2．2．2 脱硅产物的合成及其对铝酸钠溶液稳定性影响试验

2．2．3 试验分析检测方法

2．2．4 X射线衍射图谱的相关计算

第3章 试验结果与讨论

3．1 水合铝硅酸钠对铝酸钠溶液稳定性的影响

3．1．1 温度对铝酸钠溶液稳定性的影响

3．1．2 温度制度对铝酸钠溶液稳定性的影响

3．1．3 碳碱浓度对铝酸钠溶液稳定性的影响

3．2 添加氧化钙的脱硅产物对铝酸钠溶液稳定性影响研究

3．2．1 时间对铝酸钠溶液稳定性影响

3．2．2 温度对铝酸钠溶液稳定性的影响

3．2．3 氧化钙添加量对铝酸钠溶液稳定性的影响

3．2．4 温度制度对铝酸钠溶液稳定性的影响

3．2．5 碳碱浓度对铝酸钠溶液稳定性的影响

第4章 结论

参考文献

致谢