拜耳法中石灰添加量对氧化铝溶出率的影响 (2)

1、拜耳法中石灰添加量对氧化铝溶出率的影响项 阳 1 袁 艺 1 李海波 2 袁华俊 2(1. 中铝贵州分公司 , 贵州贵阳 ,550058;2. 贵州工业大学 , 贵州贵阳 ,550003 摘 要 在拜耳法高压溶出过程中 , 添加石灰可以改善氧化铝溶出的工艺过程 , 石灰添加量对氧化铝溶出率 影响极大 ; 最佳的石灰添加量可以获得较好的溶出效果 。关键词 拜耳法 石灰添加量 氧化铝溶出率中图分类号 TF802 文献标识码 B 文章编号 1008-9411(2004 01-0008-02 拜耳法高压溶出一水硬铝石过程中 , 由于一水硬铝石的晶格能较大 , 溶出条件要求十分苛刻 , 不仅 需要高温高

2、压 、 高碱浓度 , 而且必须选择相关的添加 剂 , 才能进行溶出过程的物理化学反应 , 最终达到溶 出目的 。 , 含有硅 、 钛 、 铁等杂质 。 明 , , , 。 , 在高压溶出过程中 , 添加石灰及添 加量对氧化铝溶出率的影响 , 无疑对指导生产有十 分重要的意义 。1 实验原料和条件1. 1 铝土矿表 1 铝土矿化学成分成分 Al 2O 3TiO 2SiO 2Fe 2O 3Na 2O T CaO 灼减A/S%71. 343. 266. 581. 650. 770. 114. 3210. 84铝矿粒度组成表 2 综合铝矿样粒度组成网目 +100-110+130-130+160-160

3、+200-220%12. 58. 7511. 822. 7544. 21. 2 石 灰取自生产现场 。 有效 CaO %1. 表 3 g/L2O T Na 2O K Al 2O 3Na 2O C K252. 11221. 48101. 2330. 633. 592 实验条件表 4 实验条件实验号溶 出 条 件时间 min温度 N K (g/L 石灰添加量 (%190250221. 484. 5290250221. 486. 8390250221. 489. 0490250221. 4811. 5590250221. 4814. 0690250221. 4816. 23 实验结果实验结果见表 5

4、。表 5 溶出结果实 验 号赤 泥 成 分 W t %Al 2O 3CaO SiO 2TiO 2Fe 2O 3Na 2O MgO K 2O CO 2S T 灼减氧化铝溶 出率 A %129. 1413. 615. 589. 703. 7011. 300. 830. 161. 620. 0815. 2382. 75226. 5018. 4515. 068. 824. 2511. 820. 450. 122. 100. 1316. 4883. 76325. 8326. 2019. 729. 653. 088. 120. 420. 102. 210. 1015. 3687. 91428. 3528.

5、 1215. 247. 583. 528. 050. 480. 082. 050. 1017. 4282. 84528. 63273614. 919. 063. 157. 310. 320. 091. 800. 0916. 8382. 28628. 6929. 5414. 277. 623. 305. 780. 370. 101. 630. 1016. 7081. 458 贵 州 化 工 Guizhou Chemical Industry2004年 2月 第 29卷第 1期4 实验结果讨论与分析实验结果表明 , 拜耳法高压溶出一水硬铝石过 程中 , 石灰是一种良好的添加剂 , 而选择最佳的石灰

6、 添加量 , 又是获得较好的溶出效果的前提条件 。 4. 1 添加石灰能促进一水硬铝石的溶解一水硬铝石其晶格能较大 , 一般情况下溶出性 能差 , 加上铝矿组成是一个多成分的混合复杂矿体 , 其中一些杂质成分 , 也影响铝矿溶出过程的顺利进 行 。添加石灰 , 改善一水硬铝石 、 铝矿铁矿等矿物溶 出性能 , 其机理一般认为 , 是吸附在含 Al 2O 3矿物表 面的石灰活化作用的结果 。 即加入氧化钙生成氢氧 化钙 , 其催化作用可认为是水分子的水合作用被氢 氧化钙分子的水合作用所代替 (M 铝或铁原子 。 (MOOH n +Ca (OH 2CaM (OH 3-: CaAl (OH (OH

7、+( 4-2CaO Fe =(OH 2+Fe 2O 3+H 2O 结果生成铝酸钠溶液和赤铁矿 , 氢氧化钙再生 。氢 氧化钙之所以能起催化作用 , 因为随氢氧化钙的参 加生成活化络合物 , 它在很大程度上补偿了生成活 化络合物的键断裂能 。其催化作用 , 还随温度的升 高 , 催化反应速度加快 。铝土矿溶出过程添加石灰 , 促进一水硬铝石的 溶解作用 , 还表现在高压溶出时 , 消除 TiO 2的危害 , 使 TiO 2结合成钛酸钙晶体 (钙钛矿 、 羟基钛酸钙 , 是防止钛酸钠包裹层的主要工艺措施 。此外 , 添加石灰 , 生成水化石榴石 , 起到溶出过 程的强化作用 , 在 200 以上的

8、温度下 , 溶出一水硬 铝石过程 3CaO Al 2O 3 6H 2O 是不稳定化合物 , 存在 于溶出液的硅酸根离子 , 很易与含水铝酸钙结合 , 生 成水化石榴石 , 其稳定性强 , 它比钠硅渣更易脱离矿 粒表面 , 从而起到溶出过程的强化作用 , 提高氧化铝 的溶出率 。3Ca Al 2O 3 6H 2O +xNa 2SiO 3+aq=3CaO Al 2O 3 xSiO 2 yH 2O +2xNaOH +aq 4. 2 添加石灰能使含铝针铁转化 , 提高氧化铝溶出 率我国一水硬铝石在矿中 , 还有一种含铝针铁矿 , 在溶出温度下 , 由于添加石灰的催化作用增加 , 而且 加快针铁矿向赤铁

9、矿的转化过程 。Fe 1-x AlOOH +NaOH =Fe 2O 3+xNaAl (OH 4对于铝针铁矿的铝土矿来说 , 结合成铝针铁矿 的 Fe (Al OOH 的 Al 2O 3溶出 , 可以补偿水化石榴造 成的 Al 2O 3损失 , 从而提高了氧化铝的溶出率 。 4. 3 添加石灰有进一步脱硅除磷作用根据铝酸钠溶液中 Al 2O 3和 SiO 2平衡浓度的 关系 , 在高压溶出过程中添加石灰可起到进一步的 脱硅作用 , 改善溶出工艺过程 ; P 2O 5与碱液在溶出 过程中能生成溶解性能好的 Na 3PO 4, 铝土矿溶出 时 , 所含 P 2O 5约有 1/32/3进入溶液 , 生

10、成的磷酸 钠在溶液中 , 当温度稍有降低时 , 便结晶析出 , 从而 影响产品质量 , 并堵塞管道 , 严重影响溶出工艺过 程 。 溶出时添加石灰 , 便可使 P 2O 5成为难溶的磷酸 钙转入赤泥 。4. 4 , 提高 Al 2O 3溶出率, 方钠石 、 钙 、 , 是随温度升 高 SiO 2的浓度及溶出过程石灰添加 量的增加而变化的 , 在生产条件下 , 这些相也有同时 生成和存在的可能性 , 这主要取决于溶出过程的动 力学因素 。 其生成速度及稳定性随溶出过程条件的 不同而变化 。高压溶出时 , 石灰添加量的多少 , 以及石灰的活 性对赤泥物相的构成起重要的作用 。即随石灰量递 增 ,

11、赤泥相变由方钠石 、 钙霞石转变为水化石榴石 , 这时虽然碱耗有所下降 , 能使一水硬铝石彻底溶解 , 但远不能补偿由于 3CaO M 2O 3 xSiO 2 yH 2O 的大 量生成而损失的 Al 2O 3量 。因为 SiO 2在水化石榴 石族矿物中的饱和度 (x 是随石灰添加量的增大而 减小的 。综上所述 , 高压溶出过程 , 当石灰添加量适当 时 , 能获得有利的赤泥相变组成 , 使钠硅渣变为钙硅 渣 , 水化石榴石生成量不多 。 这样 , 既能保证氧化铝 溶出率的提高 , 又能达到降低碱耗的目的 , 其实质就 是降低氧化铝和碱的化学损失 。5 结 语5. 1 高压溶出一水硬铝石型铝土矿

12、 , 添加石灰的作 用对氧化铝溶出率的影响是十分显著的 , 适宜的石 灰添加量 , 不仅能降低碱耗 , 而且能提高氧化铝的溶 出率 。5. 2 该 实 验 高 压 溶 出 一 水 硬 铝 石 矿 , 在 温 度 250 , 溶 出 时 间 为 90min , 母 液 苛 性 碱 浓 度 为 221148g/L 时 , 当添加石灰为 9%时 , 可以获得较满 意的溶出效果 , 氧化铝溶出率可达 87191%。(下转 16页 9 2004年 2月第 29卷第 1期项 阳等 :拜耳法中石灰添加量对氧化铝溶出率的影响佳反应时间为 2. 5h 。4 结 论以亚磷酸 、 甲醛 、 氯化铵为原料合成氨基甲基

13、膦 酸的最佳工艺条件是 :NH 4Cl H 3PO 4 HCHO =0. 51 0. 50 0. 52(摩尔比 , 反应在回流下进行 , 反应时间 为 2. 5h , 产率达 78%。 以 (N H 4 2CO 33替代 N H 4Cl 同样收到了满意的结果 。该方法未见文献报道 , 且 操作简单 , 成本低廉 , 具有广阔的应用前景 。参 考 文 献1 陈寿军 . 除草剂草甘膦合成新方法 J.农药译丛 ,1988,10(5 :42442 陈 云 . 合成草甘膦中间体氨基甲基膦酸的新方法 J.湖北化工 ,2000,18(3 :41423 李春新 . 氨基三甲叉膦酸生产新工艺研究 J.甘肃化工

14、,2000,4(3 :107109(收稿日期 2004-01-04作者简介胡明进 , 青岛大学化工学院 2001级在读研究生 。Synthesis of Aminomethylphosphonic Acid by NH 4ClHu M i ngji n Chang Zhiwei Di ng Y unyun(College of Chemical Engineering ,Qingdao University ,Qingdao 266071Abstract :Aminomethylphosphonic acid is synthesized using H 3PO 4, N H 4Cl and

15、HCHO. The influences of the ratio of material ,reaction studied ,due to easier operation ,lower cost and accessible future.K ey w ords :(上接 7页 作者简介伍发元 (1979- , 男 ,2001年毕业于武汉水利电力大学化环系 , 现就读于武汉大学资源与环境科学学院环境工程专 业 , 硕士生 , 从事水污染控制的研究 。Study on NH 4-N Corrosion Process of Pow er Plant Cooling W aterUsing

16、City W aste w aterW u Fayuan Huang Zhongm ai Gou Xiaodong(Resource &environment Science School ,Wuhan University ,Hubei ,Wuhan 430072Abstract :Through the static metal hanging slice test and dynamic simulation test ,researchers on the copper corrosion factors of N H 4-N of the circulating coolin

17、g water system for which municipal wastewater is reused have been carried out.K ey w ords :Wastewater reuse ,circulating cooling water ,N H 4-N corrosion (上接 9页 参 考 文 献1 杨重愚 . 氧化铝生产工艺学 M .北京 :冶金工业出版社 .1993:6975. 2 程 立 , 袁华俊等 . 石灰在溶出贵州铝土矿中的作用 . 有 色金属 J.1985, (2 :8290. 3 程 立 , 袁华俊等 . 贵州铝土矿溶出的数学模型 . 轻金

18、属J.1985, (6 :2024.(收稿日期 2003-12-30作者简介项 阳 , 中铝贵州分公司生产运行部经理 , 高级工程师 ; 袁 艺 , 中铝贵州分公司 , 高级工程师 ; 袁华俊 , 贵州工业大 学学术带头人 , 教授 , 硕士研究生导师 ; 李海波 , 贵州工业大 学硕士研究生 。Influence of Lime s Adding C apacity Alumina s Digestion R ate in B ayer ProcessXiang Y ang 1 Y uan Yi 1 L i Haibo 2 Y uan Huaj un2(1. Guizhou Subcompany of China Alumina , Guiyang ,550058;2. Guizhou University of Technology , Guiyang ,550003Abstract :In the course of high pressure digestion in Bayer process ,it improves technological process of alu 2mina s d