高浓度铝酸钠溶液脱硅工艺与理论研究

论文摘要

烧结法在我国氧化铝工业中占有非常重要的地位,提高烧结法湿法系统浓度是提高烧结法生产效率的一个重要技术发展方向,铝酸钠溶液脱硅是烧结法生产氧化铝流程中的重要工序之一,它直接影响烧结法生产氧化铝的产品质量和生产效率,因此,研究高浓度铝酸钠溶液（Al2O3浓度～180g/L）脱硅意义重大。本文就如下几个内容进行了系统深入的研究:1.脱硅过程动力学分析对基于形成钠硅渣的高浓度铝酸钠溶液脱硅过程宏观动力学的研究,导出了该过程的表观活化能为91.10kJ/mol,过程受化学反应步骤控制;对基于形成钙硅渣的高浓度铝酸钠溶液脱硅过程宏观动力学研究,导出了该过程表观活化能为96.77kJ/mol,升高温度有利于深度脱硅反应的进行。2.基于形成钠硅渣的脱硅过程研究详细研究了温度、时间、晶种及溶液成分等因素对高浓度铝酸钠溶液基于形成钠硅渣的脱硅过程的影响,结果表明:升高温度和延长反应时间均有利于提高精液的硅量指数（A/S）;加大晶种添加量有利于铝酸钠溶液快速脱硅,缩短脱硅时间,但不能增加脱硅深度;溶液中的Na2OS和Na2OC均有利于提高精液的硅量指数;高浓度铝酸钠粗液一段脱硅最佳工艺条件是:温度为170℃,晶种量为50g/L,脱硅时间为1小时,精液硅量指数大于250。3.基于形成钙硅渣的深度脱硅过程研究详细研究了含钙添加剂的种类、脱硅温度、脱硅时间和溶液组成等因素对二段深度脱硅过程的影响规律,研究结果表明:高浓度铝酸钠溶液深度脱硅宜添加氧化钙;增大石灰添加量、升高脱硅温度、延长脱硅时间均有利于提高二段脱硅深度;提高粗液浓度、苛性比值和Na2OC、Na2OS的浓度均不利于二段深度脱硅;高浓度铝酸钠溶液二段深度脱硅适宜的工艺条件是:CaO添加量为7～9g/L,脱硅温度为110℃,脱硅时间为2小时,精液的硅量指数大于800。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 氧化铝生产方法及我国的铝土矿资源特点
• 1.2 烧结法的基本流程
• 1.3 含硅矿物对氧化铝生产的危害
• 1.4 硅在铝酸钠溶液中的形态
• 1.5 高浓度脱硅的意义和脱硅难点分析
• 1.5.1 高浓度脱硅的意义
• 1.5.2 高浓度铝酸钠溶液脱硅难点分析
• 1.6 铝酸钠粗液脱硅
• 1.6.1 钠硅渣的生成机理
• 1.6.2 形成钠硅渣脱硅的研究进展
• 1.6.3 水化石榴石的生成机理
• 1.6.4 形成水化石榴石脱硅的研究进展
• 1.7 本论文的研究内容及研究思路
• 第二章 实验原料、设备和方法
• 2.1 主要实验原料和设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 主要实验设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验步骤
• 2.2.2 分析方法
• 第三章 脱硅过程动力学研究
• 3.1 基于形成钠硅渣一段脱硅过程动力学研究
• 3.1.1 动力学方程推导及参数估计
• 3.1.2 关于一段脱硅宏观动力学方程的讨论
• 3.2 基于形成钙硅渣的深度脱硅动力学研究
• 3.2.1 动力学方程推导及参数估计
• 3.2.2 关于深度脱硅宏观动力学方程的讨论
• 3.3 小结
• 第四章 基于生成钠硅渣的一段脱硅过程研究
• 4.1 高浓度铝酸钠粗液一段常压脱硅过程研究
• 4.1.1 温度、时间对一段常压脱硅的影响
• 4.1.2 晶种对一段常压脱硅的影响
• 4.1.3 溶液组成对一段常压脱硅的影响
• 4.1.4 搅拌对一段常压脱硅的影响
• 4.2 高浓度铝酸钠粗液一段加压脱硅过程研究
• 4.2.1 温度、时间对一段加压脱硅的影响
• 4.2.2 晶种对一段加压脱硅的影响
• 4.2.3 溶液组成对一段加压脱硅的影响
• 4.2.4 加压脱硅钠硅渣沉降性能研究
• 4.3 高浓度一段脱硅渣相分析
• 4.4 小结
• 第五章 基于生成钙硅渣的深度脱硅过程研究
• 5.1 含钙化合物种类对二段深度脱硅的影响
• 5.1.1 添加CaO的二段深度脱硅
• 2的二段深度脱硅'>5.1.2 添加Ca（OH）₂的二段深度脱硅
• 5.1.3 添加HCAC的二段深度脱硅
• 5.2 温度、时间对二段深度脱硅的影响
• 5.3 溶液组成对二段深度脱硅的影响
• 2O₃浓度对二段深度脱硅的影响'>5.3.1 Al₂O₃浓度对二段深度脱硅的影响
• 2Oc、Na₂Os对二段深度脱硅的影响'>5.3.2 Na₂Oc、Na₂Os对二段深度脱硅的影响
• 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