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%。     

“钙化-碳化”法处理高铁铝土矿过程中铝铁解离行为

针对高铁一水硬铝石矿拜耳法工艺过程中铝铁难以解离的难题，提出“钙化-碳化-还原提铁”工艺方法，有效提取其中铝铁有价金属.利用纯物质合成铁铝水化石榴石相，研究其在“钙化-碳化-还原提铁”整个工艺过程中的转化行为，为含铁铝资源中铝铁的有效解离和综合回收提供理论基础.实验结果表明:在Na₂O-Al₂O₃-CaO-SiO₂-Fe₂O₃-H₂O体系中，铁铝水化石榴石相可在483~533K的温度范围内生成，且其性质相对稳定.碳化过程铁铝水化石榴石相可全部分解，生成碳酸钙相、硅酸钙相、三氧化铁相以及少量的水化石榴石相.同时碳化渣经溶铝后，其中52.7%的氧化铝可被提取;尾渣经煤粉还原后其铁金属化率可达77.2%.     

两段烧结工艺中的Ⅰ段赤泥烧结

研究了铝土矿两段烧结工艺的Ⅱ段烧结及溶出的最佳操作条件，确定Ⅰ段赤泥在钙比为２３５，烧结温度为１１２０～１２００℃时，氧化钠溶出率达９２％左右，氧化铝溶出率达８１％左右；当溶出液氧化铝质量浓度为４０～８０ｇ／Ｌ时，Ⅱ段熟料溶出的二次反应很弱，溶出条件宽松．因此，两段烧结新工艺处理铝硅比为６的矿石，氧化钠总溶出率达９８６％，氧化铝总溶出率达９６８％，碱的化学损失是每吨氧化铝损失碳酸钠１８ｋｇ．     

二次铝灰制备α-Al_2O_3工艺

探索了以二次铝灰为原料,通过低温碱性熔炼—浸出—晶种分解制备α--Al2O3工艺.研究了碱灰比、盐灰比、熔炼温度、熔炼时间、浸出温度、浸出时间和固液比等因素对铝及硅浸出率的影响.探讨了使用晶种分解法处理浸出液制取氧化铝的工艺的可行性.结果表明:优化制备条件为碱灰比1.3,盐灰比0.7,熔炼温度500℃,熔炼时间60 min,浸出温度60℃,浸出时间30 min,固液比1∶4;铝浸出率最高可达92.71%;晶种分解法处理浸出液的后续工艺可行有效.     

影响烧结法生产氧化铝的溶出因素

我国铝土矿的质量比较差。其中加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。其中铝硅比大于7的只占总矿藏的21.8%,而铝硅比小于7的矿石则适宜用烧结法进行生产。我国生产氧化铝主要是采用拜耳-烧结混联法。此种方法主要是采用拜耳法的赤泥作为烧结法的原料进行烧结生产。近年,内蒙古地区粉煤灰中还有大量的氧化铝,经证实可以大量的生产氧化铝。提取粉煤灰中的氧化铝的主要方法便是烧结法。烧结法中的氧化铝的提取一定程度上取决于溶出过程。溶出过程中,二次反应损失是造成溶出率降低的主要因素,这篇文章主要是研究如何减少二次反应的发生,提高溶出率。     

从黄铜矿酸浸渣中回收硫磺的工艺研究

对黄铜矿酸浸渣中硫磺回收工艺进行研究,分析了浸取温度、反应时间、液固比、热分解温度、热分解时间等因素对硫磺回收率的影响.实验结果表明,在(NH4)2S浓度为2.0 mol/L、溶硫温度30℃、反应时间60 min、液固比8∶1、热分解温度90℃、时间90 min的条件下,采用硫化铵法回收硫磺,溶硫率达到96%左右,热分解提硫率达到94%以上.     

粉煤灰纯碱煅烧熟料的铝浸出率研究

以山西朔州燃煤电厂高铝粉煤灰为对象,研究了煅烧温度为880℃,保温90 min条件下,粉煤灰纯碱煅烧后熟料在硫酸溶液中的铝浸出条件,揭示了铝浸出过程的动力学机制。研究结果表明,H2SO4溶液的浓度在7~9 mol/L之间,固液比(g/L)为1∶4、浸取时间在30~40 min之间、浸取温度在70~90℃之间时,可获得较高的氧化铝浸出率;H2SO4溶液浓度与浸取温度对氧化铝浸出率影响较大,浸取时间对浸出率影响不明显。煅烧熟料浸出过程符合液-固多相反应的内扩散控制模型,反应表观活化能为7.65 k J/mol.     

一水硬铝石赤泥钙化转型过程的实验研究

针对拜耳法生产氧化铝过程中排放的高碱性赤泥无法大规模处理这一世界性难题,提出了钙化-碳化法处理赤泥新工艺.首先将赤泥进行钙化转型,脱去其中的碱;再将转型后的钙化赤泥与CO₂反应,回收赤泥中的氧化铝.并考察了温度、钙硅比及液固比等重要条件对赤泥钙化转型过程的影响.实验表明,一水硬铝石赤泥适宜的钙化条件为:温度160℃,钙硅物质的量比2.5∶1,液固比3∶1.钙化转型后,赤泥中的w(Na₂O)由6.70%降至0.35%.XRD分析表明,赤泥经钙化转型后原先含碱的物相消失,钙化过程产生的主要物相为水化石榴石.     

碳酸锶渣中锶的氯化铵浸出回收工艺

采用氯化铵做浸煮剂,从锶渣中回收氯化锶.通过正交实验及单因素实验分析了锶渣粒径、反应时间、液固质量比、n(NH4Cl)/n(Sr)对锶转化率的影响.研究结果表明,最佳工艺条件为锶渣粒径0.054 mm、反应时间2 h、液固质量比3.3、n(NH4Cl)/n(Sr)为3.8.从锶渣中回收氯化锶的回收率可达96%,转化过程符合分形动力学特征.     

桂西拜耳法赤泥静态淋溶碱释放影响因素试验

为研究桂西拜耳法赤泥中碱的溶出规律及影响因素,采用浸出试验分析了赤泥中碱的赋存状态及含量,通过静态淋溶试验并改变初始溶液pH、固液比、粒径大小、环境温度、是否搅动等条件,研究赤泥中碱释放随时间变化的规律及溶出机制并使用正交分析法分析赤泥中碱释放主要影响因素.结果 表明:赤泥中的可溶性碱占总碱含量的30.45％,主要赋存于氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠及可溶钙霞石中;非可溶性碱占总碱含量的69.55％,主要赋存于方钠石及难溶钙霞石中.溶液中初始溶液pH、固液比、溶液温度对赤泥中碱释放影响较大,而是否搅动及赤泥粒径对其影响较小;影响赤泥溶液中碱浓度及碱溶出率的因素依次为液固比、环境温度、初始溶液pH.研究结论可为解决桂西拜耳法赤泥对周边环境效应影响及脱碱提供必要的科学依据.     

Leaching of vanadium,sodium, and silicon from molten V-Ti-bearing slag obtained from low-grade vanadium-bearing titanomagnetite

The water leaching process of vanadium, sodium, and silicon from molten vanadium-titanium-bearing (V-Ti-bearing) slag obtained from low-grade vanadium-bearing titanomagnetite was investigated systematically. The results show that calcium titanate, sodium aluminosilicate, sodium oxide, silicon dioxide and sodium vanadate are the major components of the molten V-Ti-bearing slag. The experimental results indicate that the liquid-solid (L/S) mass ratio significantly affects the leaching process because of the respective solubilities and diffusion rates of the components. A total of 83.8% of vanadium, 72.8% of sodium, and 16.1% of silicon can be leached out via a triple counter-current leaching process under the optimal conditions of a particle size below 0.074 mm, a temperature of 90°C, a leaching time of 20 min, an L/S mass ratio of 4:1, and a stirring speed of 300 r/min. The kinetics of vanadium leaching is well described by an internal diffusion-controlled model and the apparent activation energy is 11.1 kJ/mol. The leaching mechanism of vanadium was also analyzed.     

外加剂对水泥固化铁矾渣性能的影响

在硅酸盐水泥熟料中加入铁矾渣,制备成胶凝材料.分别以粉煤灰沸石、硫化钠和粉煤灰为外加剂,研究其对水泥固化体强度和浸出毒性的影响.在胶凝材料中铁矾渣加入量为60%时,加入沸石、硫化钠为稳定剂,均可提高重金属离子的稳定性,不同固化体的浸出毒性值均低于国家标准.在胶凝材料中加入粉煤灰,粉煤灰掺量增加,固化体强度下降,不同固化体的浸出毒性值也均低于国家标准.     

粉煤灰酸浸提铝试验条件的优化

 为优化酸浸法从粉煤灰中提取氧化铝的试验条件,提高酸溶过程浸出率,降低氟化物掺量,采用正交试验,对影响浸出率的各种因素进行研究。通过优化试验条件,提高铝的浸出率,大大降低环境污染。当溶出温度达沸腾硫酸浓度为12 mol/L固液比为1：3溶出时间为120 min、KF 和粉煤灰的质量比为4：100 时,铝的浸出率可达91.2%。在没有降低浸出率的前提下,有毒氟化物的掺量约减少一半。     

飞灰水洗脱氯及其烧结稳定化的试验研究

本试验以去离子水作为洗脱剂,考察了水洗前处理工艺（包括水灰比、水洗时间、水洗温度以及水洗次数）对飞灰中可溶性氯盐的洗脱效果。在此基础上对比研究了水洗工艺对飞灰烧结过程中重金属的稳定化促进效果。结果表明：在液固比为4时,水洗过程中约有93％的氯离子被洗脱而进入水相;水灰比是影响氯离子洗脱效果的最主要因素,氯离子洗脱量与水灰比的对数值呈现很好的线性关系;XRD结果证明了水洗过程中大量氯盐的洗脱以及低熔点含钙铝硅化合物的形成;同原始飞灰相比,水洗飞灰经烧结后其中的Pb、Cd、Ni的浸出浓度明显降低。800 ℃下烧结水洗飞灰可以使其中的重金属稳定化,浸出浓度均低于相应的标准限值。水洗工艺与烧结稳定化技术相结合明显降低了重金属的浸出毒性。     

从硼泥中提取硅、硼的新工艺

以硼泥为原料,硼泥与碳酸钠混合后在900℃下焙烧2h,采用碱浸法回收焙烧后硼泥中的SiO₂和B₂O₃.通过TG-DSC曲线分析了焙烧阶段的反应过程.通过单因素试验研究了碱浸阶段:n(NaOH)/n(SiO₂)、反应温度、反应时间、液固质量比等条件对硼泥中的SiO₂和B₂O₃提取率的影响.通过正交试验,确定了影响SiO₂提取率各因素之间的主次关系依次为:n(NaOH)/n(SiO₂)＞液固质量比＞反应时间＞反应温度,影响B₂O₃提取率各因素之间的主次关系为:反应时间＞反应温度＞n(NaOH)/n(SiO₂)＞液固质量比.最佳的回收条件:n(NaOH)/n(SiO₂)为25,反应温度为50℃,反应时间为40min,液固质量比为8,在此条件下SiO₂的提取率为83.11%,B₂O₃的提取率为75.28%.     

拜耳法中石灰用量与氧化铝溶出率和碱耗的关系

在拜耳法高压溶出过程中,添加石灰可以改善赤泥相组成。采用这种工艺,可以提高氧化铝溶出率和降低碱耗。研究表明,这一水硬铝石的溶出,采用传统公式计算Ａｌ２Ｏ３理论溶出率和碱的化学损失是不正确的。     

垃圾焚烧飞灰中铜、锌在不同浸取液中的静态浸出特性研究

以浙江省温州市临江垃圾焚烧场所产生的飞灰为研究材料,分别以蒸馏水、河水、海水和模拟酸雨等为浸取液,研究了液固比(mL∶g)分别为20∶1,30∶1,40∶1和50∶1,振荡12,24,36,48,72,96h等不同时间后,飞灰中铜和锌静态浸出特性.结果显示,铜和锌在4种浸取液中具有较为相似的渗出规律:在浸取时间较短时,铜和锌的浸出量随着浸取时间的增加而缓慢增加,在浸取时间为72h时铜和锌的浸出量均急剧增加,而当浸出时间为96h时却均急剧下降;铜和锌在pH值低的浸取液中的浸出量较多,在pH值较高的浸取液中浸出量较少;在模拟酸雨中铜和锌的浸出量最多,而在海水中则最少;大多数条件下,当液固比(mL∶g)为30∶1时,铜和锌的浸出量最多,而在50∶1时最少.     

赤泥使用石灰窑尾气脱碱的模拟实验

通过对山西某铝厂赤泥的基础特性分析,提出用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱模拟实验。热力学分析表明利用石灰窑尾气脱碱是可行的,而实际影响脱碱的主要为动力学因素。实验以脱碱率为指标,分析液固比、CO2体积分数、CO2摩尔比、搅拌速度和反应温度5个因素对赤泥脱碱率的影响。研究结果表明,合理的脱碱工艺参数为:液固比8mL/g、CO2体积分数20%、CO2摩尔比40、搅拌速度400r/min和反应温度60℃,该工艺条件下的脱碱率为31.10%。实验结果表明,可以利用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱处理,该工艺能脱除赤泥中的可溶性碱,符合"以废治废"的循环经济理念。     

Thermal treatment and utilization of Al-rich waste in high calcium fly ash geopolymeric materials

The Al-rich waste with aluminium and hydrocarbon as the major contaminant is generated at the wastewater treatment unit of a polymer processing plant. In this research, the heat treatment of this Al-rich waste and its use to adjust the silica/alumina ratio of the high calcium fly ash geopolymer were studied. To recycle the raw Al-rich waste, the waste was dried at 110℃ and calcined at 400 to 1000℃. Mineralogical analyses were conducted using X-ray diffraction (XRD) to study the phase change. The increase in calcination temperature to 600, 800, and 1000℃ resulted in the phase transformation. The more active alumina phase of active θ-Al₂O₃ was obtained with the increase in calcination temperature. The calcined Al-rich waste was then used as an additive to the fly ash geopolymer by mixing with high calcium fly ash, water glass, 10 M sodium hydroxide (NaOH), and sand. Test results indicated that the calcined Al-rich waste could be used as an aluminium source to adjust the silica/alumina ratio and the strength of geopolymeric materials. The fly ash geopolymer mortar with 2.5wt% of the Al-rich waste calcined at 1000℃ possessed the 7-d compressive strength of 34.2 MPa.     

矿物掺合料对水泥-水玻璃注浆材料性能的影响

为保证道路工程注浆材料具有良好的工作性、抗水分散性和较少的泌水率,采用粉煤灰和矿渣微粉为矿物掺合料、膨润土为浆体稳定剂以及水玻璃为促凝剂,研究了矿物掺和料种类及含量对水泥基-水玻璃双液注浆材料性能的影响规律。结果表明,适量的粉煤灰可以提高水泥基浆液的流动性,而且可以有效增加水泥基浆液的有效水胶比;矿渣微粉对水泥基浆液的流动性无明显影响,但可有效提升水泥基浆液结石体后期抗压强度;以粉煤灰为矿物掺合料的水泥基-水玻璃双浆材料力学性能优于矿渣微粉,但矿渣微粉对浆液结石体的孔结构改善效果更好。