霞石烧结法的工艺研究

论文摘要

铝是重要的有色金属之一,我国铝资源很大一部分以一水铝石的形式存在。并且近些年铝工业发展迅速,铝是我国近10年来消费增长最快的金属之一。随着近年来中国铝工业的快速发展,铝土矿资源的保证程度越来越令人忧虑。由此急需寻找一种铝土矿的替代矿物,为铝工业的后续发展提供强力保障,由于霞石在氧化铝生产方面已有成功先例,且我国霞石资源探明储量可观,同时在生产过程中碳分后液可以提取钾盐和钠盐,霞石泥可以大规模用在水泥制造方面,这同时会对我国的钾盐工业和建材工业起到极大的带动和振兴作用。本试验采取霞石的碱石灰烧结法处理矿样,并得出各个工艺阶段的优化工艺参数。在物料烧结过程中为获得碱比为1.0、钙比为2.0的熟料,在实验室条件下各矿样的配料碱比取为1.1～1.2,同时进一步确定了各矿样的适宜烧成温度范围和正烧温度。在熟料的溶出过程中确定了适宜的溶出条件：熟料粒度-60目（-0.28mm）,溶出液固比2.5,溶出温度76-78℃,时间20-30min,在此最佳条件下,有价组分的溶出率：Al2O389%, Na2O91%,K2O93%。另外还考察了煤灰对霞石配料烧成溶出性能的影响,结果表明燃料煤灰对配料的烧成溶出性能无明显不良影响。研究了高钾铝酸钠溶液的脱硅过程,明确了脱硅效果随溶液钾含量的升高而变差。在溶出液脱硅试验中确定的第一段中压脱硅的条件为温度165℃,压力0.6-0.7MPa,时间2h,脱硅后液中Si02降为0.3-0.5g/L,A/S比不超过250；第二段常压脱硅的条件为添加12-15g/LCaO,95℃搅拌脱硅1-2小时,所得溶液SiO2的含量可降至0.1g/L以下,脱硅指数可达800。在K2O/（Na2O+K2O）对脱硅过程影响研究中可知,对于高钾溶液,为保证精制液A/S达1000以上,石灰乳添加量需为10-15g/L,且脱硅时间要大于4h。对碳分过程和煅烧过程进行了验证性试验,所产Al203纯度为99.35%,满足铝电解工业的要求。这一完整流程的试验表明,碱石灰烧结法在处理我国所产高硅高钾霞石矿时是可行的,且该流程对矿石中的Al2O3,K2O, Na2O等主要成分具有很好的回收效果,试验研究结果可以为日后的工业化投产提供一定的理论基础与依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝的概述
• 1.2 铝的冶炼方法
• 1.3 霞石概述
• 1.4 霞石在工业上的应用
• 1.5 本课题研究方法、内容与意义
• 第二章 氧化铝提取过程的原理分析
• 2.1 霞石碱石灰烧结过程的原理分析
• 2.2 熟料溶出过程的原理
• 2.3 铝酸钠溶液脱硅过程的原理
• 2.4 铝酸钠溶液碳酸化分解机理
• 2.5 本章小结
• 第三章 烧结溶出试验
• 3.1 试验所用原料与仪器
• 3.2 烧成条件试验
• 3.3 溶出条件试验
• 3.4 各工艺矿样烧成溶出性能的研究
• 3.5 燃料煤灰对生料烧成溶出性能影响的研究
• 3.6 混合补碱方案的烧成溶出试验以及两种补碱方式的对比研究
• 3.7 溶出熟料的自然沉降性能
• 3.8 本章小结
• 第四章 脱硅试验
• 4.1 概述
• 4.2 脱硅试验
• 4.3 脱硅试验结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 脱硅后液的碳分过程
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 硕士期间发表论文