石灰拜耳法生產(chǎn)氧化鋁脫硫及其熱力學(xué)研究.pdf

1、本文從鋁土礦資源的可持續(xù)性發(fā)展、加快構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)的角度出發(fā),順應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激勵(lì)的世界氧化鋁工業(yè)發(fā)展的要求,尋求使用高硫低鋁硅比的鋁土礦經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)氧化鋁的方法,提出石灰拜耳法生產(chǎn)氧化鋁脫硫研究的課題。
　　本文首先對(duì)一元和三元型含水硫鋁酸鈣的熱力學(xué)進(jìn)行了研究。
　　（1）采用迭代最小二乘法計(jì)算了一元和三元型含水硫鋁酸鈣標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能,分別為G3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2Oθ=-8894.5KJ/mol,

2、G3CaO·Al2O3·3CaSO4·6H2Oθ=-9994.5KJ/mol。計(jì)算了一元和三元型含水硫鋁酸鈣生成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)Gibbs自由能:ΔGⅠθ=-104.96KJ/mol,ΔGⅡθ=-95.54KJ/mol,兩個(gè)反應(yīng)ΔGθ。這說明反應(yīng)向生成一元和三型含水硫鋁酸鈣的趨勢(shì)很大。
　?。?）繪制了生成反應(yīng)Gibbs自由能對(duì)溫度T的函數(shù)曲線,當(dāng)298K＜T＜545K時(shí),ΔG1,ΔG2均是隨著溫度的升高先減小后增加,然而ΔG3（T

3、）先減小然后增加,再降低。
　?。?）繪制了pH-溫度T圖,隨著溫度的升高,其pH不斷降低。采用二水平多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì),研究了硫鋁酸鈣合成的條件。以NT、Al2O3、Na2SO4、CaO、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度為考察因素,確定出NT（P＜0.0001）、Na2SO4（P=0.0327）、反應(yīng)時(shí)間（P=0.0229）、反應(yīng)溫度（P=0.0022）為硫鋁酸鈣合成的顯著性影響因素。經(jīng)過響應(yīng)面優(yōu)化后,確定出硫鋁酸鈣合成的最佳

4、試驗(yàn)條件為:反應(yīng)時(shí)間為65min左右,溫度應(yīng)在75-80℃之間,Na2SO4濃度越低越好,總堿度NT在試驗(yàn)中的最佳范圍為50-55g/L。采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),研究了石灰拜耳法溶出氧化鋁的脫硫率和氧化鋁溶出率。脫硫率影響因素的主次關(guān)系為:D＞A＞E＞C。較好工藝條件應(yīng)為:石灰添加量A為10％、堿液濃度C為210g/L、溫度D為245℃、脫硫時(shí)間E為70min。氧化鋁溶出率影響因素的主次關(guān)系為:E＞A＞C＞D。較好工藝條件應(yīng)為:石灰添加量為1