CaO-Al2O3-SiO2三元系烧结产物物相形成及其溶出规律研究

论文摘要

我国铝土矿主要是一水硬铝石型,具有高铝、高硅、低铁、低铝硅比等特点,当前国内大部分氧化铝生产企业使用的铝土矿品位已低于5,我国铝土矿资源迅速贫化。储量较大的低品位（A/S在4左右）铝土矿,目前还没有一种很好的工艺方法处理。拜耳法、石灰拜耳法和选矿拜耳法处理低品位铝土矿时,氧化铝回收率太低,碱耗较高,不仅影响成本,资源利用率也不符合国家要求。传统的碱石灰烧结法、混联法和串联法,其烧结法部分中的熟料烧结均是湿法喷浆入窑烧结,烧成能耗很高；用于烧结法生料配料的碳分母液蒸发强度也很大,生产总能耗太高。因此,研究CaO-Al2O3-SiO2三元系烧结产物物相形成及其溶出规律对进一步改良和创新石灰烧结法具有重要的理论指导意义。本论文以纯化学试剂为原料,研究了铝硅比（A/S）为1-5时CaO-Al2O3-SiO2系在不同烧结温度下烧结产物物相组成、自粉性能和氧化铝溶出性能,确定了具有良好溶出性能的12CaO7Al2O3和良好自粉性能的γ-2CaO-SiO2的生成条件和规律。主要研究结果如下：当A/S=3～5时,CaO-Al2O3-SiO2系的最佳烧结温度为1350℃,最佳配钙比（C/A）为1.4左右,烧结产物主要物相为12CaO-7Al2O3和γ-2CaOSiO2,自粉率在95%以上氧化铝溶出率达90%以上；A/S=1时,CaO-Al2O3-SiO2系的最佳烧结温度为1350℃,主要物相为12CaO·7Al2O3, CaOAl2O3和γ-2CaOSiO2,最佳配钙比（C/A）为1.6,自粉性达95%以上,氧化铝溶出率达90%以上配料时加入少量Na2O能提高熟料氧化铝的溶出率,并且能降低烧结温度和配钙比。在C/A较低的情况下（C/A=1.0）,加入Na2O, Na2O会进入C12A7晶格内,代替缺失的CaO,随着N/A提高,熟料中的C2AS、CA和CA2不断向C12A7转变,可以明显改善熟料的溶出性能；在烧结过程中,其它杂质（Fe2O3、FeO和TiO2）的存在,对铝酸钙物相形成和熟料氧化铝溶出性能影响不大。最后,对模拟铝土矿和实际铝土矿在已确定最佳条件下进行烧结,主要物相均为C12A7和7-C2S,氧化铝溶出率均在90%以上；在低钙比（C/A=1.0）时,N/A的提高能够改善实际矿石烧结熟料的溶出性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 我国铝土矿资源概况
• 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 碱-石灰烧结法生产氧化铝
• 1.3 石灰烧结法生产氧化铝概述
• 1.4 烧结过程研究进展
• 1.4.1 国外研究进展
• 1.4.2 国内研究进展
• 1.5 研究的目的、意义和主要内容
• 1.5.1 研究的目的、意义
• 1.5.2 主要内容
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验原料及设备
• 2.1.1 试验原料
• 2.1.2 试验设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 烧结试验
• 2.2.2 熟料溶出试验
• 2.3 自粉性能测定
• 2.4 物相及微观形貌分析
• 2O₃-SiO₂系烧结和溶出行为研究'>第三章 CaO-Al₂O₃-SiO₂系烧结和溶出行为研究
• 3.1 A/S=5时C/A对熟料物相组成和氧化铝溶出率的影响
• 3.1.1 不同C/A对熟料物相组成的影响
• 3.1.2 不同C/A对熟料氧化铝溶出率的影响
• 3.2 A/S=3时C/A对熟料物相组成和氧化铝溶出率的影响
• 3.2.1 不同C/A对熟料物相组成的影响
• 3.2.2 C/A对熟料氧化铝溶出率的影响
• 3.3 A/S=1时C/A对熟料氧化铝溶出率的影响
• 3.3.1 C/A对熟料物相组成的影响
• 3.3.2 C/A对熟料溶出率的影响
• 3.4 小结
• 2O对CaO-Al₂O₃-SiO₂系烧结和溶出的影响'>第四章 Na₂O对CaO-Al₂O₃-SiO₂系烧结和溶出的影响
• 2O对烧结熟料物相组成和氧化铝溶出率的影响'>4.1 A/S=3时Na₂O对烧结熟料物相组成和氧化铝溶出率的影响
• 4.1.1 A/S=3时N/A对熟料物相组成影响
• 4.1.2 A/S=3时N/A对熟料溶出率的影响
• 4.2 A/S=5时碱比对熟料氧化铝溶出率的影响
• 4.2.1 A/S=5时N/A对熟料物相组成的影响
• 4.2.2 A/S=5时N/A对熟料溶出率的影响
• 4.3 碱比对烧结温度的影响
• 4.3.1 A/S=3时碱比对烧结温度的影响
• 4.3.2 A/S=5时碱比对烧结温度的影响
• 4.4 小结
• 2O₃、FeO和TiO₂对CaO-Al₂O₃-SiO₂系烧结和溶出的影响'>第五章 Fe₂O₃、FeO和TiO₂对CaO-Al₂O₃-SiO₂系烧结和溶出的影响
• 2O₃对熟料氧化铝溶出性能的影响'>5.1 Fe₂O₃对熟料氧化铝溶出性能的影响
• 2O₃对熟料物相组成的影响'>5.1.1 Fe₂O₃对熟料物相组成的影响
• 2O₃对熟料溶出率的影响'>5.1.2 Fe₂O₃对熟料溶出率的影响
• 5.1.3 1300℃下的烧结实验
• 5.2 FeO对熟料氧化铝溶出性能的影响
• 5.2.1 1350℃时FeO对熟料的影响
• 5.2.2 1300℃时FeO对熟料的影响
• 2对熟料氧化铝溶出性能的影响'>5.3 TiO₂对熟料氧化铝溶出性能的影响
• 5.4 小结
• 第六章 实际矿石的烧结和氧化铝溶出性能研究
• 6.1 实际熟料的物相组成
• 6.2 实际熟料的溶出性能
• 6.3 N/A对实际熟料溶出性能的影响
• 6.4 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢