从粉煤灰中提取氧化铝熟料溶出过程工艺研究

对粉煤灰和石灰石烧成的熟料在碳酸钠溶液中的溶出过程进行研究,探讨碳酸钠用量、溶出温度、溶出时间及液固比等工艺条件对熟料溶出中Al2O3和SiO2溶出效果的影响。研究结果表明:在碳酸钠用量约为理论量的1.0倍,溶出温度为50～60℃,保温时间为40～60 min,液固比为3～4的条件下,熟料中Al2O3的溶出率大于82%,溶出液中Al2O3质量浓度约为36 g/L,溶液的硅量指数铝、硅质量比大于46;溶出产生的钙硅渣成分及其质量分数为:Al2O3 2.60%,SiO2 24.31%,CaO 58.40%,Fe2O3 1.79%,TiO2。0.49%,Na2O 0.53%;熟料的主要物相为γ-2CaO.SiO2和CaCO3。     

铝酸钠溶液中二氧化硅的平衡浓度

基于组成类似的化合物热力学数据与组成存在的线性关系,计算了4种钠硅渣的热力学数据,并计算了在铝酸钠溶液中形成钠硅渣后二氧化硅平衡浓度与温度或苛性比的关系·计算结果表明,二氧化硅平衡浓度计算值与实验值相符;同时,随着温度的升高或苛性比的增大,铝酸钠溶液中二氧化硅平衡浓度也随之增大     

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.     

氧化铝熟料溶出过程二次反应的热力学讨论

对氧化铝熟料溶出过程涉及的二次反应进行了热力学计算和讨论。对原硅酸钙在铝酸钠溶液中的稳定性、硅酸钙与铝酸钠溶液的反应、水化石榴石与NaOH和Na₂CO₃作用和原硅酸钙水化反应分别进行了热力学分析。结果表明，原硅酸钙、硅酸钙在NaOH、Na₂CO₃和NaAl(OH)₄这3种溶液成分中的稳定性是不同的；温度升高，NaOH、Na₂CO₃溶液分解水化石榴石的趋势变大，饱和系数较大的水化石榴石稳定性好于饱和系数较小的，水化石榴石在NaOH中的稳定性强于在Na₂CO₃溶液中的；低温下原硅酸钙最有可能水化成2CaO·SiO₂·1.17H₂O和4CaO·3SiO₂·1.5H₂O。     

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.     

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.     

铝酸钠溶液蒸发过程中的结垢与防垢

以氧化铝生产中种分母液为对象,研究铝酸钠溶液蒸发过程中碳酸钠和硫酸钠等杂质盐的析出行为及其影响因素.采用对比实验法,研究防垢添加剂对减缓铝酸钠溶液蒸发过程中加热面结垢的影响.研究结果表明随着苛性碱浓度的升高,铝酸钠溶液中碳酸钠和硫酸钠的平衡浓度明显降低;随着温度降低,碳酸钠和硫酸钠的平衡浓度下降;根据实验结果提出铝酸钠溶液中碳酸钠和硫酸钠平衡浓度与氢氧化钠浓度、温度等因素的定量变化关系式;GR-12、GR-3、GR-4 等添加剂防垢效果明显,可降低结垢量60%～70%,有效减缓加热面结垢的形成速度, 并抑制溶液中硅的析出.     

浓碱中水合硅酸钙形成的研究

在不同条件下,研究了在浓碱硅酸钠溶液中水合硅酸钙形成的规律．碱浓度越低越有利于形成水合硅酸钙,高浓度碱液中需高温才能形成水合硅酸钙,硅浓度和搅拌强度的提高能促进水合硅酸钙的形成,并分析了在含硅铝酸钠溶液中伴有其它含硅化合物形成的原因．这为含硅铝酸钠溶液中硅、铝分离提供了依据．     

碳酸钠和硫酸钠对铝酸钠溶液结构的影响

利用红外光谱,研究碳酸钠和硫酸钠对铝酸钠溶液结构的影响.同时,研究当有碳酸钠和硫酸钠存在时,铝酸钠溶液的结构变化对其物理化学性质和分解过程的影响.研究结果表明:碳酸钠和硫酸钠均会改变铝酸钠溶液的结构,随着碳酸钠和硫酸钠浓度的增加,铝酸钠溶液中四面体离子Al(OH)4-明显减少,低波数段Al-O-Al结构的Al2O(OH)62-离子明显增多.同时,加入碳酸钠和硫酸钠后,铝酸钠溶液结构上的变化将导致铝酸钠溶液黏度升高,电导率下降,并对晶种分解过程产生抑制作用.由此说明,铝酸钠溶液的结构变化对其物理化学性质及分解过程有很大影响.即铝酸钠溶液中聚合离子增多,不利于铝酸钠溶液的晶种分解.     

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.