烧结法粗液脱硅新工艺研究

论文摘要

中州分公司烧结法系统年产氧化铝90万吨,其中72.5%的精液采用二段脱硅生产:第一段为加压脱硅（直接加热和间接加热）,第二段为钠硅渣分离后的铝酸钠溶液直接加石灰乳脱硅。目前的脱硅工艺存在一定的不合理性,即一段加压脱硅能耗很高。论文针对该工艺的不合理性,研究并提出了二段常压脱硅的新工艺,即第一段由加压脱硅改为常压脱硅;第二段为钠硅渣分离后的铝酸钠溶液加石灰脱硅。 论文在对烧结法粗液脱硅过程进行了热力学和动力学分析的基础上,提出了对中州分公司现行脱硅生产工艺改进的方案,对该方案提出的两段常压脱硅新工艺过程中的各个影响因素进行了系统的试验研究,考察了晶种活性和循环次数对脱硅效率的影响,另外结合Na2O—Al2O3—CaO—CO2—SiO2—H2O系相图,分析了各种因素影响第二段脱硅的原理,并对两段常压脱硅进行了机理分析。 论文通过实验研究,确定了适合本公司的两段常压脱硅工艺条件: 一段常压脱硅:种子加入量100～150g/l;温度95～100℃;时间3～4小时;一次精液A/S 300±;采用高效絮凝剂,一次精液浮游物小于0.5g/l;种子需要在球磨机中磨细,以避免多次循环后效率降低。 二段常压脱硅:有效钙加入量8～10g/l;温度95～98℃;时间2小时;二次精液A/S 1000±。 采用一段常压脱硅新工艺生产种分精液顺利实现了产业化,并达到了预期的效果。实施二段常压脱硅新工艺后,大大减少了设备清理和检修工作量;二次精液的A/S能够达到甚至超过现有精液的水平;汽耗降低约45kg/m3-脱硅原液,可净得收益26.78元/t-Al2O3。这样每年经济效益约1874.57万元。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 脱硅过程热力学
• 1.1.1 基于生成钠硅渣的脱硅过程热力学
• 2的平衡浓度'>1.1.2 形成钠硅渣时铝酸钠溶液中SiO₂的平衡浓度
• 1.2 脱硅过程动力学
• 1.2.1 常压脱硅动力学
• 1.2.2 低温脱硅的经验公式
• 1.2.3 形成水化石榴石系固溶体的深度脱硅动力学研究
• 1.2.4 以水合碳铝酸钙为添加剂的超深度脱硅动力学研究
• 1.2.5 不同粉体作晶种的脱硅效率
• 1.2.6 晶种的循环应用
• 第二章 实验方法与设备
• 2.1 基于生成钠硅渣的一段常压脱硅
• 2.1.1 实验方法
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 扩大试验
• 2.2.1 试验方法
• 2.2.2 试验装置
• 2.3 种子活化一段常压脱硅
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验方法
• 2.4 钠硅渣分离加石灰二段常压脱硅新工艺
• 2.4.1 实验原料
• 2.4.2 实验设备
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 基于生成钠硅渣的一段常压脱硅
• 3.1.1 晶种添加量与脱硅深度的关系
• 2O₃浓度对脱硅的影响'>3.1.2 脱硅原液Al₂O₃浓度对脱硅的影响
• 3.1.3 常压脱硅产物在铝酸钠溶液中的溶解度
• 3.1.4 常压脱硅产物的沉降性能与晶种添加量的关系
• 3.2 扩大试验研究
• 3.3 种子活化一段常压脱硅
• 3.3.1 试验结果
• 3.3.2 结果讨论
• 3.4 晶种循环一段常压脱硅
• 3.4.1 脱硅条件及结果
• 3.4.2 晶种循环脱硅结果分析
• 3.5 钠硅渣分离加石灰二段常压脱硅新工艺
• 3.5.1 石灰添加量的影响
• 3.5.2 脱硅温度的影响
• 3.5.3 搅拌速度的影响
• 2含量的影响'>3.5.4 一次精液SiO₂含量的影响
• 2O₃浓度的影响'>3.5.5 精液Al₂O₃浓度的影响
• 3.5.6 一次精液Nc浓度的影响
• 3.5.7 一次精液浮游物含量的影响
• 3.5.8 一段常压脱硅新工艺机理分析
• 3.5.9 二段常压脱硅新工艺机理分析
• 第四章 采用一段常压脱硅生产种分精液试验
• 4.1 实验室试验
• 4.1.1 强化预脱硅的实验室试验：
• 4.1.2 提高种子活性试验
• 4.2 工业试验
• 4.2.1 试验流程
• 4.2.2 试验控制条件
• 4.3 2004年常压脱硅生产运行数据
• 第五章 工业应用前后的经济分析
• 5.1 工业生产流程图
• 5.2 改进后工艺技术条件
• 5.2.1 一段常压脱硅工艺技术条件
• 5.2.2 二段常压脱硅工艺技术条件
• 5.3 经济效益预计
• 5.3.1 一段加压脱硅改为常压脱硅带来的效益
• 5.3.2 二段常压脱硅带来的效益
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果