高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解产品中Na2O和SiO2的控制

论文摘要

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,虽然一些氧化铝生产强化技术不断涌现,但是烧结法生产氧化铝仍然能耗高、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纯度与粒度。近年来,随着高浓度熟料溶出和深度脱硅技术的突破,精液中Al2O3浓度可以提高到180g/L以上,为高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解制备氢氧化铝创造了条件。因此对高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解过程进行研究,对改善烧结法氧化铝生产工艺过程,提高其技术经济指标具有重要意义。本文在高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解过程中溶液苛性比随时间的变化规律进行详细分析的基础上,对不添加晶种条件下的高浓度铝酸钠溶液（Al2O3浓度148～210g/L）碳酸化分解产品中杂质Na2O和SiO2的控制进行了系统的实验研究。结果表明:1)高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解过程中,溶液苛性比随分解时间的变化均近似“波浪”型曲线,表明铝酸钠溶液碳酸化分解过程应该是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。2)高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解产品中杂质Na2O主要来源于Al（OH）3析出过程中形成的晶间碱和以丝钠铝石形式存在的碱。SiO2在分解过程中的行为主要取决于它在铝酸钠溶液中的平衡浓度,SiO2平衡浓度大小直接影响到产品Al（OH）3中杂质SiO2含量的水平。3)提高分解温度和精液的硅量指数,选择合理的通气制度,均有利于降低产品Al（OH）3中杂质Na2O和SiO2的含量;采用先快后慢的通气制度能够使高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解时间缩短。4)不添加晶种的高浓度铝酸钠溶液（Al2O3浓度170～180g/L,溶液苛性比αk1.48）碳酸化分解过程适宜采用的工艺条件为:分解温度95℃左右,慢速通气（CO2浓度＜30%,通气速率＜0.055 m3/h·L）,精液硅量指数不低于600,碳酸化分解过程的分解率应控制在93%左右。在这种工艺条件下,能够生产出Na2O含量低于0.3%,SiO2含量低于0.03%的优质Al（OH）3产品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 氧化铝工业现状
• 1.1.1 国外氧化铝工业
• 1.1.2 我国氧化铝工业
• 1.2 本文研究的目的和意义
• 1.2.1 问题的提出
• 1.2.2 高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解的意义
• 1.2.3 高浓度铝酸钠溶液碳酸化分解的难点
• 1.3 铝酸钠溶液碳酸化分解过程
• 1.3.1 铝酸钠溶液的结构
• 1.3.2 碳酸化分解过程的机理
• 2O和SiO₂的析出行为'>1.4 碳酸化分解产品中杂质Na₂O和SiO₂的析出行为
• 2O的析出行为'>1.4.1 Na₂O的析出行为
• 2的析出行为'>1.4.2 SiO₂的析出行为
• 1.5 碳酸化分解的工艺条件对氢氧化铝纯度的影响
• 1.5.1 分解温度
• 2通气制度'>1.5.2 CO₂通气制度
• 1.5.3 精液的成分和碳酸化分解深度
• 1.5.4 搅拌制度
• 1.6 高浓度碳酸化分解研究的内容
• 1.7 高浓度碳酸化分解研究的基本思路
• 第二章 实验设备及实验方法
• 2.1 实验原料和药品
• 2.2 实验仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 铝酸钠溶液配制方法
• 2.3.2 实验过程
• 2.3.3 溶液成分分析方法
• 2.3.4 产品分析
• 2.3.5 有关计算公式
• 第三章 碳酸化分解过程母液苛性比的变化
• 2O的析出规律'>第四章 Na₂O的析出规律
• 2O含量的影响'>4.1 分解温度对碳酸化分解产品中Na₂O含量的影响
• 2O含量的影响'>4.2 通气制度对碳酸化分解产品中Na₂O含量的影响
• 2O含量与CO₂浓度之间的关系'>4.2.1 分解产品中Na₂O含量与CO₂浓度之间的关系
• 2O含量与CO₂通气速率之间的关系'>4.2.2 分解产品中Na₂O含量与CO₂通气速率之间的关系
• 2O₃浓度对碳酸化分解产品中Na₂O含量的影响'>4.3 精液Al₂O₃浓度对碳酸化分解产品中Na₂O含量的影响
• 2O含量的影响'>4.4 精液硅量指数对碳酸化分解产品中Na₂O含量的影响
• 2O的析出规律和存在形式'>4.5 杂质Na₂O的析出规律和存在形式
• 4.5.1 高浓度碳酸化分解碱析出的规律
• 2O的存在形式'>4.5.2 高浓度碳酸化分解产物中Na₂O的存在形式
• 4.6 小结
• 2的析出规律'>第五章 SiO₂的析出规律
• 2含量的影响'>5.1 分解温度对碳酸化分解产品中SiO₂含量的影响
• 2含量的影响'>5.2 通气制度对碳酸化分解产品中SiO₂含量的影响
• 2含量与CO₂浓度之间的关系'>5.2.1 碳酸化分解产品中SiO₂含量与CO₂浓度之间的关系
• 2含量与CO₂通气速率之间的关系'>5.2.2 碳酸化分解产品中SiO₂含量与CO₂通气速率之间的关系
• 2含量的影响'>5.3 硅量指数对碳酸化分解产品中SiO₂含量的影响
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文