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《西安建筑科技大学》 2017年
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低品位铝土矿悬浮态焙烧碱浸预脱硅试验研究

刘喜军  
【摘要】:焙烧脱硅,将铝土矿中高岭石经焙烧热分解形成无定形氧化硅和松散铝硅尖晶石,再通过碱浸脱硅,能有效提高一水硬铝石-高岭石型低品位铝土矿的铝硅比(A/S)。本文以河南某地的铝土矿样品为研究对象,在完成矿物分析和热力学试验研究的基础上,利用悬浮态焙烧快速反应器对其展开悬浮态焙烧试验,对焙烧矿进行了矿物相分析和碱浸脱硅试验,采用正交试验极差(交互)分析和方差分析对焙烧矿碱浸脱硅条件进行了优化,确定了试验条件下焙烧矿的最佳浸出条件;通过动力学研究,获得了悬浮态焙烧矿的碱浸脱硅动力学方程参数,同时确定碱浸温度与脱硅率之间的关系。试验研究的结果如下:悬浮态焙烧试验结果表明:悬浮态快速焙烧对一水硬铝石-高岭石型低品位铝土矿中的二氧化硅的活化作用显著,同时也提高了氧化铝的活性,结合碱浸脱硅效果,分析确定出焙烧温度为1030±5℃,铝土矿样品经此条件焙烧,其中的高岭石转变为无定形二氧化硅和松散型的铝硅尖晶石,这两种物质中的二氧化硅在碱液中更易于浸出。悬浮态焙烧矿碱浸脱硅单因素试验、正交试验极差(交互)分析以及正交试验方差分析结果表明:碱浸条件对焙烧矿脱硅效果影响的主要因素有碱浸温度、碱浸浓度和液固比,此外碱浸时间和搅拌速度对脱硅率、氧化铝损失率以及A/S的提高也有一定影响,而碱浸条件之间交互效应不明显。考虑过高的液固比会导致生产过程中母液循环量过大,同时结合正交试验极差(正交)和方差分析结果,试验条件下的最佳碱浸条件为A4B1C4D1(T=100℃,t=30min,c=125g/l,l/s=4ml/g)。碱浸动力学分析结果表明:悬浮态焙烧矿碱浸过程由固膜扩散控制,其动力学方程为:t=k_(nks)[1-2η/3-(1-η)~(2/3)],其活化能为19.86kJ/mol;在碱浸浓度为150g/l、液固比为4、搅拌速度为200r/min和浸出温度为95℃的条件下,碱浸温度与脱硅率之间基本满足关系式:y=u(x)=-121.22+3.10×T-0.012×T~2。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TF821

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