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随着国家经济的发展和社会的进步,铝在人类社会生活中发挥的作用越来越重要,需求量也越来越大。因此优先发展铝,尤其是氧化铝成为我国有色金属工业的重要方针。
本论文针对我国一水硬铝石型铝土矿高铝、高硅、低铁,具有稳定的晶格结构,与碱的反应能力比较低,难以采用纯拜耳法处理的特点,提出了在石灰拜耳法的基础上采用后加矿增溶溶出技术处理我国一水硬铝石矿的工艺。旨在降低溶出液的分子比,提高碱的循环效率和氧化铝的产量,降低成本,优化拜耳法的经济技术指标。
论文首先研究了河南一水硬铝石矿的溶出特性,并考察了石灰添加量对其溶出效果的影响;然后在石灰拜耳法的基础上分别以氢氧化铝和国外三水铝石矿为后加矿进行增溶溶出实验,考察了配料分子比、增溶温度、后加矿加入量和增溶时间对溶出效果的影响,为进行增溶溶出实验推荐了比较好的工艺条件。最后,本文考察了增溶溶出对溶出后矿浆的沉降性能的影响。
通过实验得到以下结论:
(1)由于一水硬铝石矿特殊的溶出性质,其溶出率一般达不到理论溶出率。
(2)加入石灰能够明显提高氧化铝的溶出率,改善一水硬铝石矿的溶出性能,但石灰的加入量也不能无限增加,本实验中其加入量应控制在7%左右。此时,河南铝土矿的溶出率为82.7%,溶液的分子比为1.48。
(3)以氢氧化铝作为后加矿,在石灰拜耳法的基础上用增溶溶出技术处理我国一水硬铝石矿。通过单因素实验推荐增溶溶出条件为:一段配料分子比范围在1.55~1.60,增溶温度为215~220℃,增溶时间为15~20分钟,后加矿的加矿量为一段溶出时加入一水硬铝石矿的15%左右。在此条件下,铝土矿的溶出率可以达到88.8%,溶出液的分子比可以降至1.39。
(4)以三水铝石矿作为后加矿,通过单因素实验推荐增溶溶出条件为:一段配料分子比范围在1.55~1.60,增溶温度为195~200℃,增溶时间为15~20分钟,后加矿的加矿量为一段溶出时加入一水硬铝石矿的20%左右。在此条件下,铝土矿的溶出率可以达到88.5%,溶出液的分子比可以降至1.38。
(5)无论是自由沉降还是添加絮凝剂沉降,增溶溶出后矿浆的沉降速度高于未进行增溶溶出矿浆的沉降速度,前者沉降性能明显优于后者。
(6)用增溶溶出技术处理河南一水硬铝石矿矿,能够明显缩短溶出时间,提高氧化铝的溶出率,获得较低的溶出液αk,并且使溶出后矿浆的沉降性能得到明显改善。由此可见,用增溶溶出技术处理我国一水硬铝石矿,在工艺上是可行的,能够优化拜耳法溶出的各项经济技术指标,能够达到降低能耗、增加产能以及降低赤泥铝硅比的目的。