有機物兩段苛化工藝中氧化鋁的回收研究

1、有機物兩段苛化工藝中氧化鋁的回收研究有機物兩段苛化工藝中氧化鋁的回收研究房輝，趙瑜，趙泳奇（龍口東海氧化鋁有限公司，山東龍口265713）摘要摘要：介紹了有機物兩段苛化法的原理。采用碳酸鈉浸出工藝對有機物苛化沉鋁渣中的氧化鋁進行回收，探討了碳酸鈉濃度、浸出溫度、浸出時間、液固比等對氧化鋁回收率的影響，最佳工藝條件為：碳酸鈉濃度90gL、反應溫度100℃、反應時間80min、液固比10，在此條件下氧化鋁的回收率可達90%以上。關鍵詞關鍵詞

2、：有機物；苛化；浸出；氧化鋁中圖分類號：中圖分類號：TF821文獻標志碼：文獻標志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2018）09000000StudyonRecoveryofAluminainTwoStageganicCausticProcessFANGHuiZHAOYuZHAOYongqi（LongkouDonghaiAluminaCo.Ltd.Longkou265713ShongChina）Abstract：Princi

3、pleoftwostageganiccausticmethodwasintroduced.Aluminawasrecoveredfromtwostageganiccausticslagbyleachingwithsodiumcarbonate.Effectsofsodiumcarbonateconcentrationleachingtemperatureleachingtimeratioofliquidtosolid(LS)onalum

4、inarecoveryratewereinvestigated.Theresultsshowthataluminarecoveryrateis90%aboveundertheoptimumconditionsincludingconcentrationofsodiumcarbonateof90gLreactiontemperatureof100℃reactiontimeof80minLSof10.Keywds：ganicscaustic

5、izingleachingalumina在供給側(cè)改革和有色行業(yè)去產(chǎn)能的大背景下，我國鋁土礦進口數(shù)量逐年遞增[1]。隨著我國氧化鋁廠大量使用高有機物的進口礦石，有機物的負面作用逐漸顯現(xiàn)，尤其是草酸鹽類有機物對生產(chǎn)危害更加明顯[2]。山東某氧化鋁廠臨海而建，依靠進口鋁土礦生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)砂狀氧化鋁，自建廠運行以來，先后使用過幾內(nèi)亞、澳大利亞、所羅門群島等多個國家的高有機物礦，為了解決有機物給生產(chǎn)帶來的諸多弊端，與國內(nèi)外科研院所合作，成功開發(fā)了低溫低

6、濃度草酸鹽苛化工藝，突破了規(guī)?；褂酶哂袡C物礦石的限制性環(huán)節(jié)，并對有機物苛化工藝條件、苛化渣物相組成及回收利用等開展了系列研究[3]。雖然現(xiàn)有苛化工藝操作簡單、適應性強，但仍存在諸多不足之處，除了苛化效率低、氧化鋁損失率高以外，還存在脫除成本高、水量難以平衡等缺點，其中，苛化成本主要是由于氧化鋁損失引起的，苛化稀釋用水則打破了氧化鋁廠原有的水平衡。為此，山東某氧化鋁廠進行了先沉鋁后苛化的兩段苛化法新工藝研究，主要目的是實現(xiàn)鋁的高效分離，

7、減少苛化稀釋用水，從而有效降低苛化成本。本文對有機物兩段苛化工藝原理進行介紹，對苛化過程中損失的氧化鋁進行回收試驗，降低草酸鹽苛化的成本。1試驗原理試驗原理兩段苛化工藝與一段苛化工藝不同之處在于，基于沉鋁和苛化反應的熱力學差異，通過控制工藝條件，石灰乳分兩次添加，避免苛化工藝大量加水稀釋，使沉鋁反應和苛化反應分步進行。第一次加入石灰乳主要發(fā)生沉鋁反應，使溶液中的鋁沉淀進入渣相；第二次加入石灰乳主要發(fā)生苛化反應，溶液中的草酸鹽轉(zhuǎn)化成鈣鹽沉

8、淀渣，脫除草酸鹽有機物。與一段苛化法相比，兩段苛化法可以實現(xiàn)苛化渣主成分的分離，避免苛化渣中的沉淀物相互相摻雜，為沉淀渣的差異化回收利用提供便利。山東某氧化鋁廠的生產(chǎn)經(jīng)驗表明，苛化成本主要取決于氧化鋁損失率，降低苛化成本的重要措施是加強對沉鋁渣的回收利用，兩段苛化新工藝的沉鋁渣后續(xù)處理至關重要。本文通過對沉鋁渣進行堿浸來提取渣中的氧化鋁，減少氧化鋁損失。沉鋁渣的主要成分是水合鋁酸鈣，其生成如反應（1）所示，根據(jù)其易溶于碳酸鈉的特性，可以

9、采用反應（2）進行鋁的回收[45]。本文通過考察堿度、溫度等因素對反應的影響，研究水合鋁酸鈣與碳酸鈣之間的轉(zhuǎn)化關系，以此來確定最佳工藝條件。3Ca(OH)22NaAl(OH)4=3CaOAl2O36H2O2NaOH（1）3CaOAl2O36H2O3Na2CO3=3CaCO32NaAl(OH)44NaOH（2）收稿日期收稿日期：20180523基金項目基金項目：2013年山東省重大產(chǎn)學研合作項目作者簡介作者簡介：房輝（1985），男，河南

10、新鄉(xiāng)人，碩士，工程師.doi：10.3969j.issn.10077545.2018.09.008圖2溫度對氧化鋁回收率的影響溫度對氧化鋁回收率的影響Fig.2Effectoftemperatureonrecoveryrateofalumina3.3反應時間對氧化鋁回收率的影響反應時間對氧化鋁回收率的影響在碳酸鈉濃度90gL、反應溫度100℃、液固比10的條件下，考察時間對氧化鋁回收率的影響，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，反應時間從6

11、0min延長至80min，氧化鋁回收率快速增大，當反應時間超過80min以后，繼續(xù)延長反應時間，氧化鋁回收率的提高并不明顯。氧化鋁的浸出是典型的收縮核模型，反應過程發(fā)生在沉渣顆粒液固相界面，生成的碳酸鈣會覆蓋在沉渣顆粒表面上，阻礙碳酸鈉溶液與沉渣接觸，并降低碳酸鈉向顆粒內(nèi)部的擴散速度。浸出反應需要有足夠的碳酸鈉參與，碳酸鈉的擴散速度也是化學反應的關鍵環(huán)節(jié)之一，在這種條件下只有延長反應時間才能提供充足的碳酸鈉。但是由于碳酸鈣形成的包裹層嚴

12、實，從而消弱了碳酸鈉溶液的滲透能力，內(nèi)層的部分沉渣結(jié)構(gòu)完好，其中的氧化鋁因而無法浸出。反應時間控制在80min時，氧化鋁的回收率已經(jīng)接近最大，因此，反應時間選擇80min較為合適。50607080901001107580859095氧化鋁回收率%時間min圖3時間對氧化鋁回收率的影響時間對氧化鋁回收率的影響Fig.3Effectoftimeonrecoveryrateofalumina3.4液固比對氧化鋁回收率的影響液固比對氧化鋁回收率

13、的影響在碳酸鈉濃度90gL、反應溫度100℃、反應時間80min的條件下，液固比對氧化鋁回收率的影響如圖4所示。由圖4可知，液固比對氧化鋁回收率的影響較為明顯，回收率隨液固比的增大而提高。在較低液固比條件下，沉渣顆粒中心的氧化鋁與碳酸鈉溶液的接觸不充分，浸出反應結(jié)束早，氧化鋁回收率低；在較高的液固比條件下，滲透到顆粒內(nèi)部的碳酸鈉增多，反應區(qū)域擴大，浸出的氧化鋁較多。此外，還有研究表明[5]，苛堿阻礙碳酸鈉對水合鋁酸鈣的分解，浸出反應的產(chǎn)