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目录
1绪论
1.1氧化铝工业的发展
1.2我国氧化铝工业
1.3氧化铝生产的基本方法
2铝土矿
2.1铝土矿的化学组成及矿物组成
2.2铝土矿矿石结构特点
2.3世界铝土矿概况
2.4我国铝土矿概况
3铝酸钠溶液
3.1Na2O-Al2O3-H2O系
3.2铝酸钠溶液的稳定性
3.3铝酸钠溶液的物理化学性质
3.4铝酸钠溶液的结构
4拜耳法的原理和基本工艺流程
4.1拜耳法的原理
4.2拜耳法的基本流程
5铝土矿中氯化铝的溶出
5.1液-固多相反应
5.2铝土矿的溶出性能及动力学
5.3氧化铝的溶出率、Na2O损失率及赤泥产出率
5.4溶出过程的配料计算
5.5影响铝土矿溶出过程的因素
5.6铝土矿溶出过程的强化
6含硅矿物在溶出过程中的行为
6.1含硅矿物与碱液的作用
6.2硅矿物的溶解及脱硅动力学
6.3SiO2在铝酸钠溶液中的平衡溶解度
6.4铝酸钠溶液中硅矿物析出的平衡固相
7含铁矿物在溶出过程中的行为
7.1铁矿物在溶出过程中的行为
7.2铝酸钠溶液中铁的存在形式
7.3铁矿物对氧化铝溶出率的影响
8含钛矿物在溶出过程的行为
8.1钛矿物与苛性碱溶液的反应
8.2含钛矿物在溶出过程中的危害
8.3消除TiO2不良影响的措施
9氧化钙和氧化镁在溶出过程中的行为
9.1氧化钙与铝酸钠溶液的反应
9.2溶出过程中添加CaO的作用
9.3石灰的作用机理
9.4石灰的质量
9.5MgO对一水硬铝石拜耳法溶出过程中的影响
10铝土矿中其他杂质在溶出过程中的行为
10.1含硫矿物在溶出过程中的行为
10.2有机物在溶出过程中的行为
11铝土矿溶出过程工艺
11.1溶出技术的发展过程
11.2管道化溶出技术的优越性
11.3国外三种不同的管道加热溶出装置
11.4我国拜耳法溶出技术的进步
11.5我国不同地区铝土矿强化溶出工艺方案的选择
11.6高压水化学法
12溶出过程中结疤的生成与防治
12.1结疤的形成及危害
12.2结疤形成的物理化学
12.3结疤的防治
12.4结疤的清理
13我国氧化铝工业发展中的问题与出路
13.1我国氧化铝生产工艺状况
13.2拜耳-烧结串联法
13.3拜耳-水热联合法
13.4选矿脱硅-拜耳法溶出工艺
13.5焙烧预脱硅拜耳法溶出工艺
13.6焙烧压力预脱硅-过量石灰拜耳法浸出工艺
13.7预焙烧-拜耳法强化溶出
参考文献
内容提要
拜耳法溶出是氧化铝生产中的主要工艺过程。本书首先概述了铝土矿、
铝酸钠溶液及拜耳法基本原理和工艺流程,详细阐述了氧化铝、含硅矿物、含
铁矿物、含钛矿物、氧化钙、氧化镁和其它杂质在溶出过程中的行为以及它们
对生产工艺、设备、技术参数的影响,生产实践中采取的措施与对策等;书中
对铝土矿溶出工艺、溶出过程中的结疤与防治也作了介绍,最后探讨了我国
氧化铝工业发展中的问题与出路。
《便衣警察》 《死于青春》 《一场风花雪月的事》 《海岩文集》 《永不瞑目》 《海岩散文》 《玉观音》 《海岩中篇选》 《你的生命如此多情》 《海岩长篇经典全集》 《拿什么拯救你,我的爱人》 《煽》 ...
不同矿床类型、不同矿区、不同品位和含水量的矿石比重都不一样,具体数据需要做科学的测量统计。大致晋豫陕地区的一水型铝土矿比重2.8-3.2,平均3.0;红土型铝土矿2.0-2.2,平均2.1。
铝土矿选矿工艺:铝土矿主要选矿方法分为:洗矿,浮选,磁选,化学物理方法选矿等。洗矿的方法是应用重力物理原理,对稀松材质的铝矿石的铝硅比提高两倍多,通常要与其他选矿方法结合才能达到最佳的效果。浮选选矿法...
石灰拜耳法处理某铝土矿溶出性能的研究
对国内某铝土矿进行石灰拜耳法溶出研究,在当前技术条件下,当石灰添加量按C/S=1.3~1.5添加时,赤泥A/S=1.5~2.0,N/S=0.45~0.5.通过改变石灰添加量(C/S)、搅拌强度、液固比、粒度、反应时间进行溶出实验,确定出最优溶出条件:在温度为265℃下,石灰添加量按C/S=1.3添加,液固比为3.8,粒度小于74μm的矿石占90%以上,搅拌转速为500 r/min.铝土矿的实际溶出率在82%以上,赤泥N/S在0.3左右,A/S在1.4以下.
广西高铁铝土矿拜耳法溶出试验研究
针对广西某地高铁一水硬铝石型铝土矿的矿物特性,采用拜耳法溶出工艺,对其进行了溶出试验研究。研究结果表明:最佳溶出条件为溶出温度270℃、溶出时间60 min、配料分子比1.45、石灰加入量7%、磨矿细度(-0.097 mm含量)为85%、循环母液苛性碱浓度230 g/L,在此条件下氧化铝的相对溶出率达到95.15%。
近年来,随着各大氧化铝厂的增产扩建及新建项目的投产,氧化铝生产厂对矿石资源的竞争日益激烈,矿石贫化问题日益突出。国内铝土矿铝硅比已降至6左右,这给企业的生产组织带来了较大的困难,各项消耗指标升高,尤其是碱耗和矿耗指标明显升高,产能降低,成本增加。原料是选择生产方法的依据,而矿石铝硅比是评价铝土矿质量的重要标准,直接关系到氧化铝生产的能耗、原料消耗、氧化铝的总回收率以及生产成本。拜耳法生产氧化铝的关键环节是铝土矿的溶出,对拜耳法生产氧化铝的技术经济指标有重要影响口制。因此,针对国内实际矿石供应状况,研究矿石铝硅比对铝土矿溶出经济技术指标的影响程度,对优化中低品位铝土矿生产氧化铝的工艺和条件,开发和选择低成本处理中低品位铝土矿的合理工艺有重要的意义。
相关结论如下:
(1)随着矿石A/S降低,拜耳法溶出率明显降低,赤泥产出率增加,矿石AA/S在4~7时,A/S降低1,拜耳法溶出率降低约3~5个百分点,每吨矿石赤泥产出率增加约0.05t。
(2)随着矿石A/S降低,氧化铝生产碱耗大幅增加,矿石A/S在4~7时,矿石A/S每降低1,每吨氧化铝碱耗将增加约14.21kg。
(3)随着矿石A/S降低,氧化铝生产矿耗呈现升高趋势,矿石A/S在4~7时,矿石A/S每降低1,每吨氧化铝矿耗升高约0.13 。 2100433B
铝土矿溶出的目的是将其中的氧化铝充分溶解而进入铝酸钠溶液,研究铝土矿中的氧化铝在溶出过程的行为,是提高氧化铝生产效率、降低成本的关键。
拜耳法生产氧化铝
铝土矿的溶出过程是铝土矿与铝酸钠溶液进行反应的过程,不同类型的铝土矿由于其氧化铝存在的结晶状态不同,与铝酸钠溶液的反应能力也不同,即使同一类型的铝土矿,由于产地的不同,它们的结晶完整性也有所不同,其溶出性能也会不同。
铝土矿溶出过程中,整个过程是复杂的多相反应,所以影响溶出过程的因素比较多,大致可分为铝土矿本身的溶出性能和溶出过程作业条件。
下面主要讨论溶出过程作业条件的影响。
1
溶出温度的影响
温度是溶出过程中最主要的影响因素,不论反应过程是由化学反应控制或是由扩散控制,温度都是影响反应过程的重要因素。
有效氧化铝溶出率和溶出温度的关系
从图中可以看出,提高温度后,铝土矿在碱溶液中的溶解度显著增加,溶液的平衡分子比明显降低,使用浓度较低的母液就可以得到分子比低的溶出液,由于溶出液与循环母液的氧化钠浓度差缩小,蒸发负担减轻,使碱的循环效率提高。
温度在溶出天然的一水硬铝石铝土矿时所起的作用比溶出纯一水硬铝石时更加显著。因为在溶出铝土矿时会有钛酸盐和铝硅酸盐保护膜的生成,提高温度使这些保护膜因再结晶而破裂,甚至不加石灰也有良好的溶出效果。
2
搅拌强度的影响
众所周知,对于多相反应,整个反应过程由多个步骤组成。在管道溶出器和蒸汽直接加热的高压溶出器组中矿粒和溶液间的相对运动是依靠矿浆的流动来实现的。矿浆流速越大,湍流程度越强,传质效果越好。在蒸汽直接加热的高压溶出器组中,矿浆流速只有0.0015~0.02m/s,湍流程度较差,传质效果不太好。
管道化溶出器中矿浆流速达1.5~5m/s,雷诺系数达105数量级,有着高度湍流性质,成为强化溶出过程的一个重要原因。在间接加热机械搅拌的高压溶出器组中,矿浆除了沿流动方向运动外,还在机械搅拌下强烈运动,湍流程度也较强。
3
循环母液碱浓度的影响
当其他条件相同时,母液浓度越高,氧化铝的未饱和程度就越大,铝土矿中氧化铝的溶出速度越快,而且能得到分子比低的溶出液。高浓度溶液的饱和蒸汽压低,设备所承受的压力也要低些。但从整个流程来看,种分后的铝酸钠溶液,即蒸发原液的氧化钠浓度不宜超过240g/L,如果要求母液的碱浓度过高,蒸发过程的负担和困难必然增大,所以从整个流程来权衡,母液的碱浓度只宜保持为适当的数值。
图中是溶出温度为220℃时碱溶液浓度对澳大利亚韦帕矿溶出率的影响,可以看出增大碱浓度对氧化铝的溶出率有一定的影响。
4
配料分子比的影响
配料分子比与拜耳法物料流量的关系
由于生产中铝酸钠溶液中含有种种杂质,所以它的平衡分子需要通过实验来确定。试验是用小型高压溶出器按指定条件溶出矿石,并保证充分的溶出时间,使溶出过程不受动力学条件的限制。在试验中固定循环母液量,逐次增加矿石的配置,当矿石配量很少时,其中氧化铝全部溶出后,溶出液仍是未饱和的。
国外将矿石中在此条件下可以溶出的氧化铝称为有效氧化铝,并按此计算氧化铝的相对溶出率,配矿量逐步增加,只要是配料分子比还高于平衡分子比,这种情况仍然能保持,但溶出液的分子比逐渐接近于平衡分子比。
5
矿石细磨程度的影响
对某一种矿石,当其粒度越细小时,其比表面积越大。这样矿石与溶液接触的面积越大,即反应的面积增加了,在其他溶出条件相同时,溶出速率就会增加。另外矿石的细磨加工会使原来被杂质包裹的氧化铝水合物暴露出来,增加了氧化铝的溶出率。溶出三水铝石型铝土矿时,一般不要求磨得很细,有时破碎到16mm即可进行渗滤溶出。致密难溶的一水硬铝石型矿石则要求细磨。然而过分的细磨使生产费用增加,又无助于进一步提高溶出速率,而且还可能使溶出赤泥变细,造成赤泥分离洗涤的困难。
6
溶出时间的影响
铝土矿溶出过程中,只要氧化铝的溶出率没有达到最大值,那么增加溶出时间,氧化铝的溶出率就会增加。
从图中可以看出,韦帕铝土矿的成分是三水铝石和一水软铝石矿,在溶出条件下,5min就可达到最大溶出率,所以增加溶出时间对其溶出率不产生影响;也门的内哥罗铝土矿的成分是一水软铝石和一水硬铝石,它的溶出速率较慢,所以增加溶出时间能使氧化铝的溶出率增加。
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1.保证密实
密实是混凝土抗侵蚀的首要条件。密实的混凝土仅表而会被侵蚀,内部仍保持完好或侵蚀程度大大降低。
保证混凝土密实应限制水灰比;掺用能增加密实度的掺合料(如矿渣、粉煤灰);充分振捣和养护,防止存在孔洞和发生裂缝。
2.选择抗侵蚀的水泥
在介质有侵蚀性情况下,应针对侵蚀性质选择水泥。
溶出性侵蚀及一般的酸类侵蚀和硫酸盐侵蚀,采用掺加较多活性混合材的矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥,不要采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。因我国的火山灰质混合材活性较低,也不宜采用火山灰质硅酸盐水泥。
有硫酸盐侵蚀时,应采用铝酸三钙C3A含量低的水泥;对于严重的硫酸盐侵蚀,应采用硫铝酸盐水泥或石膏矿渣水泥。
海工混凝土应优先选用粉煤灰硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥。
对于严重的其他侵蚀,则需进行试验后,选择专用的水泥。
3.掺加活性掺合料
活性掺合料能化合吸收水泥析出的氢氧化钙,增加抵抗溶出性侵蚀及硫酸盐类等侵蚀;中后期还会增加混凝土的强度和密实度,电增加抗侵蚀性。