硼镁石真空铝热炼镁还原渣提取高白氢氧化铝

以煅烧硼镁石为原料真空铝热还原炼镁得到的还原渣中富含12CaO·7Al2O3,该还原渣可通过氢氧化钠和碳酸钠的混合碱液溶出得到铝酸钠溶液和富硼料,铝酸钠溶液通过碳酸化分解可制备氢氧化铝.以硼镁石铝热炼镁所得还原渣为原料,研究了溶出温度、时间、碳酸钠及氢氧化钠质量浓度对氧化铝溶出率的影响,并对碳分产物进行性能研究.结果表明,在氢氧化钠质量浓度12g/L,碳碱质量浓度210g/L,溶出时间120min,溶出温度95℃,液固比为6的条件下,炼镁还原渣中氧化铝的溶出率为8521%.氢氧化铝产品为α-Al(OH)3,白度大于98,SEM显示其晶粒小于1μm.     

钾长石焙烧熟料中二氧化硅的溶出

以钾长石碱焙烧熟料为原料,研究熟料中二氧化硅的溶出规律.考察了溶出过程中溶出温度、溶出时间、搅拌强度、熟料粒度和Na OH溶液浓度对Si O2溶出率的影响.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析仪对熟料和碱溶渣的物相结构和微观形貌进行了表征并分析了溶出过程.通过试验得到适合的溶出条件为:溶出温度95℃、溶出时间80 min、搅拌强度400 r/min、熟料粒度74~89μm、Na OH溶液浓度0.2 mol/L.在此条件下,Si O2溶出率可达到99%.溶出后Na2Si O3进入溶液,K和Al在渣中富集,得到分离.     

基于铁矿物还原的拜耳法赤泥熟料烧结

利用铁化合物在熟料烧结过程中可被煤粉还原为单质铁的特性,实验研究赤泥炉料在还原烧结条件下的反应行为和性质。研究结果表明:在还原烧结条件下,赤泥熟料的熔化温度大于1 250℃,且烧结炉料的铁铝比(即Fe2O3与Al2O3的物质的量比n(Fe2O3)/n(Al2O3))对熟料的熔化温度和熟料中氧化铝的溶出率无显著影响,高铁赤泥熟料的烧结温度和烧结温度范围显著提高;还原烧结赤泥熟料中氧化铝和氧化钠的溶出率随烧结温度的升高而升高,而与炉料配煤质量分数和钙硅比之间存在极值性关系,适当提高炉料的碱比有利于提高熟料中Al2O3的溶出率;赤泥熟料还原烧结的适宜条件是:温度为1 200~1 250℃,炉料碱铝比NR≈1.10,钙硅比CR=1.6~1.7,配煤质量分数wc≈6%。在该还原烧结条件下,铁铝比n(Fe2O3)/n(Al2O3)为0.3的赤泥熟料中Al2O3的溶出率可达91%~93%,Na2O的溶出率大于92%。     

真空铝热炼锂还原渣回收氢氧化铝的研究

碳酸锂、氧化铝和氧化钙混合常压煅烧可获得LiAlO₂熟料,经真空铝热还原可得金属锂,同时得到铝酸钙系还原渣,主要成分为CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃.为综合利用该还原渣,通过混合碱液溶出、碳酸化分解回收氢氧化铝.研究溶出温度、溶出时间、还原渣粒度、碳酸钠质量浓度、氢氧化钠质量浓度、金属锂还原率对氧化铝溶出率的影响.结果表明:以锂还原率97%的炼锂还原渣为原料,粒度分布d_○90 74μm、溶出温度95℃、溶出时间120min、碳酸钠质量浓度240g/L及氢氧化钠质量浓度8.9g/L的条件下,氧化铝的溶出率为80.73%.溶出的铝酸钠溶液经碳分可获得体积平均粒径6.50μm及白度值96.9的氢氧化铝.     

12 CaO·7 Al2 O3晶体结构及其氧化铝浸出性能

使用分析纯试剂配料,在1350℃保温1 h的条件下合成了A/S=5(Al2O3与SiO2质量比)的铝酸钙熟料.研究了钙铝比C/A(除去与SiO2结合的CaO后CaO与Al2 O3的摩尔比)对熟料中12CaO·7Al2 O3晶体结构及其氧化铝浸出性能的影响,并通过X射线衍射和X射线荧光等分析手段对其作用机理进行了探讨.结果表明：由于12CaO·7Al2 O3量的增加,C/A=1.0~1.4时,石灰烧结法熟料溶出率随着C/A的提高而提高;在C/A=1.4时,熟料溶出率最高可达93.30%,此时CaO的缺失形成了有缺陷的12CaO·7Al2 O3,且其中CaO的物质的量小于11.3 mol;钙铝比提高到1.7时熟料溶出率又出现了下降趋势,这是由于CaO的饱和导致12CaO·7Al2 O3晶体择优生长取向发生变化,由(211)面开始向(420)晶面转变.     

原硅酸钙在铝酸钠溶液中的反应行为

以CaO和SiO2为原料合成2CaO·SiO2,通过测定SiO2浓度分析原硅酸钙反应活性的变化规律;基于质量守恒,计算渣中钠硅渣和钙硅渣分配比例.实验结果表明,在铝酸钠溶液体系中,反应时间的延长、氧化铝浓度的升高均有利于原硅酸钙的分解和溶出液中二氧化硅浓度的升高,溶出液中二氧化硅浓度最高增幅可分别达到9.97倍和11倍;同时,温度升高会显著促进原硅酸钙的分解与钙硅渣的生成,在136 ℃反应1 h后二氧化硅总反应率可达43.06%;在铝酸钠溶液中加入碳酸钠,可能因"协同效应"而促进原硅酸钙的分解;铝酸钠溶液苛性比变化对原硅酸钙的分解影响不明显.随着纯铝酸钠、碳酸钠和氢氧化钠溶液浓度的升高,原硅酸钙的Zeta电位绝对值增大,其原因可能是溶剂化层相应的Al(OH)4-,CO32-和OH-含量增多,有利于原硅酸钙的分解.     

低碳含铝钢20Mn2精炼渣系CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2的优化

通过对低碳含铝钢20Mn2精炼过程的取样分析,得出精炼渣的熔化温度偏高,渣中存在大量固相CaO,并导致钢中含有CaO类夹杂物,精炼渣吸附夹杂物能力差. 利用FactSage热力学计算,从渣的低熔点区域控制和渣-钢反应这两个方面对渣系进行研究与优化. 结果表明,CaO/Al2 O3 质量比在1. 5左右添加质量分数为3% CaF2 可以有效降低渣的熔化温度,渣的熔化温度随着CaF2 含量的升高呈现先降低后升高的趋势,MgO的质量分数控制5%左右低熔点区域面积达到最大. 在SiO2 质量分数大于30%区域,钢中氧含量大体上随着CaO/Al2 O3 质量比的增加而降低,在SiO2 的质量分数低于30%区域随着CaO含量的升高而降低,钢中酸溶铝含量在SiO2 含量高的区域随着Al2 O3/SiO2 质量比的增加而升高,在SiO2 含量低的区域随着CaO/SiO2 质量比的增加而增加. 根据热力学分析结果得出合理的渣系范围:CaO 50% ~60%, Al2 O3 20% ~35%, SiO2 5% ~10%, MgO 5% ~8%, CaF2 0~5%. 优化渣系的实验结果表明,优化后渣系熔化温度降低,钢中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显下降.     

流态化分离洗涤对熟料高质量浓度溶出浆液二次反应的影响

采用流态化方式对烧结法熟料高质量浓度溶出浆液分离和赤泥洗涤进行研究。研究结果表明:对于Al2O3质量浓度为240～270 g/L的熟料溶出浆液,经流态化分离洗涤,可以同时实现浆液的固液分离和赤泥的洗涤,获得的溢流(粗液)Al2O3质量浓度为170～190 g/L,底流液固质量比为2.5～3.0,底流附液Na2O质量浓度为6～9 g/L,平均分离洗涤效率在99%以上,平均二次反应损失为0.16%;烧结法赤泥的流态化分离洗涤是抑制二次反应的有效途径。     

F对CaO-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料烧结和浸出性能的影响

以分析纯化学试剂为原料,研究了不同F含量的CaO-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料的自粉性能、烧结规律和Al2O3的浸出性能,并通过XRF,XRD,SEM-EDS等手段探索了其作用机理.结果表明:F的加入不影响β-2CaO·SiO2向γ-2CaO·SiO2转变,熟料的自粉性良好;F对铝酸钙熟料的物相组成产生明显影响,促进2CaO·Al2O3·SiO2和11CaO·7Al2O3·CaF2相的生成,并减少12CaO·7Al2O3,CaO·Al2O3相的生成;生成的2CaO·Al2O3·SiO2进入渣中造成Al2O3浸出率降低;当F的质量分数为0~20%时,Al2O3的浸出率随着F含量的增加急剧下降,由9501%降至70%左右;铝酸钙熟料中F的质量分数应低于05%.     

氧化铝熟料溶出二次反应过程SiO_2进入铝酸钠溶液的动力学机理

基于采用较高液固比(20∶1)的实验条件,避免了因硅酸钠与铝酸钠反应形成水合铝硅酸钠(钠硅渣),可将氧化铝熟料溶出二次反应动力学过程分为SiO_2进入铝酸钠溶液和Al_2O_3损失两个动力学过程,详细研究了SiO_2进入铝酸钠溶液过程的动力学行为. 通过选择合适的动力学模型对实验数据进行处理,获得了该过程的动力学方程. 方程表明,该过程的表观活化能较小,仅为24.86kJ·mol~(-1),说明其过程发生需要突破的活化能能垒较小,相应反应较易发生,其动力学机理与表面化学反应有关,也与扩散有关. 铝酸钠溶液中Al_2O_3质量浓度对过程的影响远远大于铝酸钠溶液中Na_2CO_3质量浓度和NaOH质量浓度的影响,因此认为熟料溶出过程中,导致SiO_2进入铝酸钠溶液的原因主要是熟料中的硅酸钙与NaAl(OH)_4相互作用.