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高铝粉煤灰低钙碱石灰熟料中铝酸钠的浸出研究

杨岗  
【摘要】:目前,我国铝土矿资源日益枯竭,高铝粉煤灰作为潜在的铝资源,对其开发利用,不仅可以解决粉煤灰大量堆存产生的负面问题,还可以缓解铝土矿资源短缺的供需矛盾。氧化铝熟料是高铝粉煤灰烧结法生产氧化铝的中间产物,是研究铝酸钠浸出的原料,对熟料中铝酸钠的浸出研究是高铝粉煤灰提取氧化铝工艺流程中至关重要的环节。本文以高铝粉煤灰低钙碱石灰烧结的氧化铝熟料为原料,以铝土矿的标准浸出条件作参考,探索适合氧化铝熟料中铝酸钠浸出的条件,通过单因素试验以及正交试验确定熟料中铝酸钠浸出的最佳参数,为工业化生产提供依据。在此基础上对钠钙硅渣做初步的脱碱处理,得到水化硅酸钙。具体研究内容如下:(1)氧化铝熟料中铝酸钠浸出条件的探索。试验研究了浸出温度、浸出时间、液固比以及碱液浓度对铝酸钠浸出率的影响。通过单因素试验和正交试验相结合,经研究发现:浸出温度对铝酸钠浸出率的影响最为显著,其次是浸出时间,试验探索的碱液浓度范围内,铝酸钠的浸出率不随碱液浓度的变化而改变,这说明铝酸钠的浸出是固相溶解的过程,并没有与碱发生反应。最后通过对正交试验的最优组合进行验证,得到铝酸钠浸出的最佳工艺参数为:浸出温度T=65℃、浸出时间t=7 min、液固比L/S=5 mL/g、碱液浓度C=0,在此条件下铝酸钠的浸出率可以达到94%以上。(2)钠钙硅渣脱碱处理。根据铝酸钠浸出试验的探索,在液固比L/S=5 mL/g时,液相与固相可以充分分散,并具有良好的流动性,因此脱碱试验研究时不再对液固比进行探索,只研究温度和时间对钠钙硅渣脱碱的影响。试验结果表明:在温度为175℃的条件下脱碱150 min,钠钙硅渣中的碱含量由24.75%降低到1.80%左右,脱碱效果十分明显。脱碱产物微观颗粒呈现蚕蛹状,颗粒内部由不规则针片状雪硅钙石单体错综交连,这一结构使脱碱渣内部具有较大的孔隙,导致脱碱渣容重小、比表面积大。


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