烧结法熟料溶出工艺研究

1、doi: 10.3969/j.iss n.1007-7545.2013.01.008烧结法熟料溶出工艺研究程来星(黄石职业技术学院，湖北黄石43500)摘要：通过正交试验与单因素试验考察了溶出时间、液固比、溶出温度及调整液中碳酸钠浓度等因素对烧结法 熟料溶出过程的影响，并确定了影响因素的主次关系。结果表明，影响因素主次关系依次是温度、时间、液固 比、碳酸钠浓度，在下述条件下，氧化铝溶出率达到91.26% :碳酸钠浓度20 g/L、液固比5： 1、溶出时间30 min、 溶出温度80 C。关键词：氧化铝；烧结法；熟料溶出；正交试验中图分类号：TF821文献标识码：A文章编号：1007-7545

2、( 2013) 01-0000-00Study on Sintering Clinker Digestion ProcessCHENG Lai-xi ng(Huangshi Polytechnic College, Huangshi 435000, Hubei, China)Abstract: The effects of temperature, time, ratio of liquid to solid(L/S), and concen trati on of sodium carb on ate in correction liquor in clinker digestion pro

3、cess were investigated with orthogonal experiment and single factor experime nt, and the four factors were determ ined based on in flue nee mome ntum. The results show that the four factors in seque nee from high to low are temperature, time, L/S, concen trati on of sodium carb on ate. The leach ing

4、 rate of alumina is 91.26% under the conditions including digestion temperature of 80C , dissolving time of 30 min, L/S of5 : 1, and concen trati on of sodium carb on ate of 20 g/L.Key words : alumina; sintering process; digestion of clinker; orthogonal experiment烧结法生产氧化铝工艺中由于熟料溶出时发生二次反应1-2,不仅使氧化铝溶出

5、率降低，还会影响其他工艺过程的正常运行，从而直接影响氧化铝生产技术经济指标3。近年来，不少研究探索了溶出过程中工艺条件对二次反应的影响规律4-7，并总结出了一套抑制二次反应的措施8-12。为了获取熟料中氧化铝最大溶出率，更好地了解二次反应程度以及添加剂对二次反应的抑制效果，本文针对某铝厂提供的原料，通过正交试验与单因素 试验研究溶出温度和时间、液固比和碳酸钠浓度对溶出的影响，并确定最佳溶出条件。1试验原料试验用熟料来于国内某铝厂，成分分析结果(%)： SiO2 10.50、Fe2O3 4.52、AI2O3 27.84、CaO 17.64、TQ21.56、Na2OK 17.26、NazOs 2.

6、60、K2O 4.05。粒度分析结果(%)： +0.833 mm 0.27、-0.833+0.310 mm 1.62、 -0.310+0.147 mm 16.95、-0.147+0.104 mm 29.48、-0.104 mm 51.68。根据某铝厂的实际生产数据，按照文献13配制所需的铝酸钠溶液。2试验结果与分析2.1正交试验结果及极差分析按照L9(34)进行正交试验，结果如表1所示。收稿日期：2012-10-12基金项目：湖北省黄石市科技局项目(201220237338.5);黄石职业技术学院重点研究项目(201217)作者简介：程来星(1964-),男，湖北黄石人，副教授.表1正交试验结

7、果Table 1 Result of orthogonal experiment序号D溶出温度/CE溶出时间/minF液固比G碳酸钠浓度/(L -1-g ) 溶出率/%140204 : 11086.52240305 : 12083.22340406 : 13085.66460206 : 12085.59560304 : 13090.31660405 : 11085.92780205 : 13091.01880306 : 11090.81980404 : 12091.15K178.4781.5482.0885.04K287.6189.4588.7087.22K394.5489.6289.8388

8、.35R16.078.087.743.31由表1可知，影响因素的主次关系依次是溶出温度、 溶出时间、液固比、碳酸钠浓度。最优条件为D3E3F3G3, 考虑生产实际和节能情况，较合理的条件为D3E2F2G2，即溶出温度80 C、溶出时间30 min、液固比5 ： 1、碳酸钠浓度20 g/L。2.2溶出温度对溶出率的影响固定条件：液固比5：1、碳酸钠浓度20 g/L、溶出时间30 min，溶出温度对氧化铝溶出率的影响如图1所示。He槪壬呻图1溶出温度对溶出率的影响Fig.1 Effect of temperature on leaching rate图1表明，随溶出温度的增加，氧化铝的溶出率也增加

9、，当温度大于80 C后，氧化铝溶出率曲线趋于平缓。因为当温度升高时，溶液黏度减小，分子运动速度加快，促进了氧化铝的溶出。因此，溶出温度选择80 C较适宜。2.3溶出时间对溶出率的影响固定条件：碳酸钠浓度 20 g/L、液固比5 : 1、溶出温度80 C,溶出时间对氧化铝溶出率的影响见图2。997P -1U2B3D5Dm浸出时间Jmin图2溶出时间对溶出率的影响Fig.2 Effects of time on leaching rate图2表明，溶出时间在1020 min时，氧化铝溶出率增加迅速，当溶出时间达到30 min后，氧化铝溶出率开始逐渐下降。在反应初期，溶出齐廉度比较高，反应物能够与溶

10、出齐烷分接触，使得溶出率增加较快。但随 着反应时间的延长，溶出剂浓度下降，内扩散速度缓慢，反应界面愈合，并有可能发生二次反应，使得后期的 溶出率逐渐下降。因此，合适的溶出时间为30 min。2.4液固比对溶出率的影响固定条件：碳酸钠浓度 20 g/L、溶出温度80 C、溶出时间30 min，液固比对溶出率的影响如图3所示。 :i:11:1Kt港固比图3液固比对溶出率的影响Fig.3 Effect of L/S on leaching rate图3表明，氧化铝溶出率随液固比的增加而增加，大于5 : 1后，溶出率曲线趋于平缓。综合考虑，适宜的液固比为5 : 1。2.5碳酸钠浓度对溶出率的影响固定条

11、件：溶出温度 80 C、液固比5 : 1、溶出时间30 min，碳酸钠浓度对溶出率的影响见图4。snSID192D293D磁钠浓度；gd图4碳酸钠浓度对溶出率的影响Fig.4 Effect of concentration of sodium carbonate on leaching rate20 g/L以后溶出率曲线由上升逐渐变为下降。图4表明，随碳酸钠浓度的增加，氧化铝溶出率也增加，在所以，适宜的碳酸钠浓度为20 g/L。3结论影响氧化铝溶出率因素的主次关系是溶出温度、溶出时间、液固比、碳酸钠浓度。在下述优化条件下，氧 化铝溶出率达到 91.26%:溶出温度80 C、溶出时间30 min

12、、液固比5 : 1、碳酸钠浓度20 g/L。参考文献1 杨重禹轻金属冶金学M.北京：冶金工业出版社，2004: 72-75.2 徐华军.氧化铝熟料溶出过程中二次反应的研究D.长沙：中南大学，2006.3 王捷.氧化铝生产工艺M.北京：冶金工业出版社，2006: 36-40.4 李太昌.二次反应抑制剂及其添加工艺技术研究J.有色金属(冶炼部分)，2002 (1): 26-28. 王奎.碳酸钠浓度对熟料氧化铝净溶出的影响及控制J.轻金属，2000(11): 9-12.6 Arlyuk B I. Study of an effect of a nepheline raw material compo

13、sition on process parameters of aluminaproduction by the sintering methodsJ. Light metals , 1994: 59-66.7 冯国政.碳酸钠在烧结法熟料溶出过程中作用与浓度控制J.矿产保护与利用，2000(3) : 32-35.8 Rayzma n V.More complete desilicati on of alu min ate soluti on is the key-factor to radical improveme nt of alu minarefiningJ.Light Metals , 1996 : 109-114.9 袁华俊.铝酸盐熟料溶出二次反应研究J.贵州工学院学报，1995, 24(2): 1-6.10 Klimesch D S, Ray A. Effects of quartz particle size and kaoli n on bydrogar net formatio n duri ng autoclavi