深度碳分高硅铝酸钠溶液技术的研究

摘要

我国铝土矿资源以中低品位矿石为主，因此适合处理该类矿石的烧结法在我国氧化铝生产中占有特殊地位。目前，虽然一些烧结法氧化铝生产强化技术不断涌现，但是烧结法氧化铝的生产仍然能耗高、设备产能低，经济效益差，在市场竞争中仍处于不利地位。鉴于烧结法在我国氧化铝生产中的特殊地位，针对我国铝土矿的特点，采用新工艺、新技术，实现节能降耗，以降低生产成本、提高经济效益仍是目前我国烧结法氧化铝生产面临的重大挑战。而碳酸化分解是烧结法生产氧化铝的重要工序之一，它直接影响氧化铝产品的质量。　　本文提出的深度碳分是一种对烧结法粗液直接进行碳酸化分解生产氧化铝的新工艺，它取消了烧结法过程中的脱硅工序，对熟料溶出后的铝酸钠粗液直接进行深度碳酸化分解，并通入过量的CO2进行快速碳酸化分解;碳分后的浆液经固液分离，固体高硅氢氧化铝进入低温拜耳法溶出工序，进行拜耳法氧化铝生产。　　本文对铝酸钠粗液深度碳分过程进行了系统的实验研究，结果表明:　　(1)深度碳分Al(OH)3析出过程应该是OH-被CO2中和以及NaAl(OH)4分解析出Al(OH)3两个反应的共同作用。而Al(OH)3的析出主要集中在碳分中期。　　(2)深度碳分过程中提高分解温度、通气速率等因素均能提高溶液的分解速率。　　(3)高硅铝酸钠溶液深度碳分过程中硅的析出规律为:前期溶液中的硅析出量很少，中期不析出，后期大量析出。分解温度、通气速率等因素同样对硅的析出也起到很大的影响。　　(4)了解了高硅铝酸钠溶液深度碳分过程中铝和硅的析出规律后，采用合理的通气速率、通气制度和分子比均可以扩大深度碳分中合格产物的产出率。　　(5)先快后慢的通气制度能缩短碳分时间，延缓溶液硅的大量析出时间，是深度碳分的一个较优工艺条件。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 我国氧化铝的工业现状

1．2 氧化铝生产方法概述

1．2．1 拜耳法生产氧化铝

1．2．2 烧结法生产氧化铝

1．2．3 混联法生产氧化铝

1．3 本论文研究的目的与意义

1．3．1 问题的提出

1．3．2 深度碳分技术生产氧化铝的改进简易工艺流程

1．3．3 深度碳分铝酸钠溶液技术的意义

1．4 本实验研究内容与基本思路

第2章 深度碳分过程机理与热力学分析

2．1 铝酸钠溶液深度碳分机理

2．1．1 铝酸钠溶液的结构

2．1．2 SiO2在铝酸钠溶液中存在形态

2．2 碳酸化分解过程中的主要反应

2．3 Al(OH)3析出热力学分析

2．4 本章小结

第3章 实验原料与分析方法

3．1 实验原料和药品

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验药品

3．2 实验设备及仪器

3．3 实验溶液的配置

3．3．1 实验母液的配置

3．3．2 SiO2标准溶液的制备

3．3．3 分析溶液的配制

3．4 实验分析方法

3．4．1 铝酸钠中氧化铝量全碱量的分析

3．4．2 铝酸钠溶液中苛性碱的分析

3．4．3 硅的分析

3．5 实验方法

第4章 深度碳分过程铝和硅的析出规律

4．1 铝酸钠深度碳分过程中Al(OH)3的析出特点

4．1．1 恒温下铝酸钠深度碳分过程中Al(OH)3的析出规律

4．1．2 分解温度对Al(OH)3析出速率的影响

4．1．3 溶液浓度与Al(OH)3析出的关系

4．2 铝酸钠深度碳分过程中SiO2的析出规律

4．2．1 恒温下铝酸钠深度碳分过程中SiO2的析出规律

4．2．2 分解温度对SiO2析出的影响

4．2．3 通气速率对SiO2析出的影响

4．2．4 原液分子比对SiO2析出的影响

4．2．4 分解率与SiO2析出之间的关系

4．3 本章小结

第5章 通气制度对深度碳分过程的影响

5．1 通气速率

5．2 通气制度

5．2．1 均匀通气制度

5．2．2 先快后慢的通气制度

5．3 深度碳分产品的物理化学性质

5．3．1 产品粒度分布特点

5．3．2 产品的成分

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 主要的结论

6．2 展望

参考文献

致谢