硅礦物及有機(jī)物在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中的行為.pdf

1、分類(lèi)號(hào)VDC—密級(jí)二博士學(xué)位論文硅礦物及有機(jī)物在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中的行為Behaviorofsilieon一eontainingminerakandorganicsubstancesinthebayerProcessofaluminaProduction作者姓名:趙清杰學(xué)科專業(yè):冶金物理化學(xué)學(xué)院(系、助:化學(xué)化工學(xué)院指導(dǎo)教師:陳啟元教授論文答辯日期答辯委員會(huì)主席篤節(jié)育策中南大學(xué)二00八年五月摘要我國(guó)鋁土礦資源豐富，主要以中低品位的一

2、水硬鋁石礦為主，近年來(lái)隨著鋁土礦的開(kāi)采與應(yīng)用，鋁土礦資源進(jìn)一步貧化。氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中，鋁土礦中的含硅礦物直接影響氧化鋁質(zhì)量并易導(dǎo)致管道結(jié)疤。為實(shí)現(xiàn)低品位鋁土礦資源的高效利用和節(jié)能降耗，我國(guó)成功開(kāi)發(fā)了適合處理中低品位一水硬鋁石鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的選礦一拜耳法新工藝，該工藝為合理利用我國(guó)豐富而廉價(jià)的鋁土礦開(kāi)辟了一條新途徑。與鋁土礦原礦相比較，選精礦除同樣含有微量的腐殖酸類(lèi)有機(jī)物外，在浮選過(guò)程中還帶入了脂肪酸類(lèi)有機(jī)物一捕收劑。對(duì)于脂肪酸類(lèi)有機(jī)物

3、在拜耳法流程中的行為、影響及變化規(guī)律國(guó)內(nèi)外尚未有詳細(xì)報(bào)道。本文研究了高嶺石、伊利石、葉臘石等幾種單體硅礦物以及一水硬鋁石在鋁酸鈉溶液中的溶出行為，研究了脂肪酸類(lèi)有機(jī)物捕收劑對(duì)拜耳法溶出、分解過(guò)程的影響，結(jié)果將對(duì)氧化鋁生產(chǎn)提供一定的技術(shù)支持和理論依據(jù)，研究結(jié)論如下。1.采用XRD、SEM、IR以及化學(xué)分析的手段，對(duì)高嶺石、伊利石、葉臘石等幾種單體硅礦物以及一水硬鋁石進(jìn)行了系統(tǒng)地分析，并模擬工業(yè)生產(chǎn)條件研究了這幾種礦物在鋁酸鈉溶液中的溶出行

4、為，結(jié)果表明，高嶺石、伊利石、葉臘石等單體硅礦物在鋁酸鈉溶液中的溶出速率受溫度等反應(yīng)條件的影響。采用量子化學(xué)理論計(jì)算，研究了高嶺石、伊利石及葉蠟石的晶體結(jié)構(gòu)特征和反應(yīng)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)鋁酸鈉溶液中的OH一對(duì)高嶺石、伊利石、葉蠟石完全解理面的微觀電子結(jié)構(gòu)、Si一O鍵的結(jié)合力等均產(chǎn)生顯著影響，其中OH一對(duì)高嶺石表面性質(zhì)及Si一O鍵結(jié)合力的降低產(chǎn)生的影響最大，因此高嶺石在相對(duì)較低溫度下較易在堿性溶液中反應(yīng)脫硅。2.往單體硅礦物中加入適量石灰均能促使溶

5、液中510:向渣相沉淀，加速礦石的溶出。反應(yīng)后硅渣的物相分析表明，高嶺石、伊利石、葉臘石在鋁酸鈉溶液中反應(yīng)生成的渣相主要是方鈉石，添加石灰后，促使方鈉石向溶解度更小的鈣水化石榴石轉(zhuǎn)化，因而溶液中510:的平衡濃度隨之下降，礦石溶解平衡向溶出方向移動(dòng)，且溶解加速。3.TIO:的存在阻礙一水硬鋁石與鋁酸鈉溶液的反應(yīng)。在溫度較低時(shí)，CaO的添加量對(duì)一水硬鋁石的溶出有較大影響，隨CaO含量增加，一水硬鋁石A1203溶出率增大在溫度較高時(shí)，CaO