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选矿捕收剂对—水硬铝石型铝土矿溶出过程的影响

尤俊华  
【摘要】:我国铝土矿资源丰富,主要以中低品味的一水硬铝石矿为主,铝硅比小于7的矿约占80%。近年来随着铝土矿的开采与应用,铝土矿资源进一步贫化。使得我国的氧化铝生产多采用烧结法或联合法,其能耗是拜耳法的3~4倍,与国外比,产生很大差距,严重降低了我国氧化铝工业在国际上的竞争能力和可持续发展的能力。 “九五”期间,针对我国铝土矿资源的特点,成功开发了适合处理中低铝硅比一水硬铝石型铝土矿生产氧化铝的选矿-拜耳法新工艺,该工艺为合理利用我国丰富而廉价的铝土矿资源开辟了一条新途径,对我国氧化铝工业的可持续发展具有重要的现实意义和深远的战略意义。与铝土矿原矿比较,选精矿除同样含有微量的腐殖酸类有机物外,在浮选过程中还带入了微量脂肪酸类有机物——捕收剂。对于腐殖酸类有机物在拜耳法流程中的行为、影响及变化规律,国内外做过大量研究,并且有深刻的认识。而对于脂肪酸类有机物在拜耳法流程中的行为、影响及变化规律尚未见文献报道。铝土矿选精矿拜耳法流程中捕收剂是否发生累积,是否对拜耳法溶出、赤泥沉降及铝酸钠溶液晶种分解产生影响,始终是国内氧化铝工业界专家关注的焦点问题之一,也是选矿-拜耳法新工艺产业化的重大障碍之一。 本文以长烃链脂肪酸型捕收剂PS为对象,从以下三方面进行研究:首先,研究捕收剂对浸出用铝酸钠溶液物理性质如粘度、密度、电导率及表面张力的影响;其次,考察捕收剂存在下,溶出温度、苛碱浓度、溶出时间,石灰活性及添加量的变化;再次,通过溶出反应表观活化能的变化,研究捕收剂对溶出机理的影响。研究发现: 1.随着捕收剂含量的增加,铝酸钠溶液的密度线性下降;捕收剂含量低于40mg/L范围内,随其含量的增加,铝酸钠溶液的粘度、表面张力急剧下降,电导率急剧增加;40mg/L时,溶液粘度和表面张力分别降至最低,电导率升至最大值;继续增加捕收剂含量,溶液粘度快速回升,表面张力基本不变,电导率平缓下降。 2.在相同Al_2O_3溶出率下:随着捕收剂含量的增加,石灰添加量相应增加。与空白样相比,捕收剂含量低于60mg/L时,溶出所需温度、时间、苛碱浓度、石灰活性均降低;捕收剂含量超过80mg/L时,溶出所需温度、时间、苛碱浓度、石灰活性均升高;当捕收剂含量达到40mg/L时,溶出所需温度、时间、苛碱浓度、石灰活性降低幅度最大。 3.捕收剂的存在没有改变溶出机理,但是降低了溶出反应表观活化能,使反应更易于发生。在210—240℃区间,溶出反应处于化学反应动力学控制区域;在240—270℃区间,溶出反应处于化学反应和离子扩散共同作用的区域。


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