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影响烧结法生产氧化铝的溶出因素
作者：丁亚茹
来源：《中国新技术新产品》2011年第14期
摘要：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。
关键词：拜耳法；烧结法；溶出率；二次反应损失；铝硅比；钙比；碱比；苛性碱 中图分类号：TQ424.27文献标识码：A
氧化铝生产的方法包括：酸法、碱法、酸碱联合法，碱法又可以分为拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法。通常采用何种方法要根据矿藏的特点而定。
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。 烧结法的主要原理：
由碱、石灰和铝土矿组成的炉料经过烧结，使炉料中的氧化铝转变 为易溶的铝酸钠，氧化铁转变为易水解的铁酸钠，氧化硅转变为不溶的原硅酸钙。
由这三种化合物组成的熟料在用稀碱溶液溶出时，固相铝酸钠溶于溶液，铁酸钠水解为氧化铁水合物沉淀除去，原硅酸钙不与水反应全部进入赤泥。
在溶出过程中的影响溶出率的因素主要是因为发生二次反应损失。
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二次反应如下：[1]
2CaO·Si02+2NaOH+aq=Na2SiO3+2Ca(OH)2+aq
3Ca(OH)2+2NaAI(OH)4+aq=3CaO·Al2O3·6H2O(↓)+2NaOH+aq
3CaO·A12O3·6H2O+xNa2SiO3+aq=3CaO·A12O3·xSiO2·(6-2x)H2O+2xNaOH+aq 在生产过程中，二次反应受配方和反应条件的影响。 1 配方的影响[2]
配方的影响主要取决于：铝硅比、碱比、钙比、生料加煤。 1.1 铝硅比
如果熟料铝硅比低，那么熟料中原硅酸钙含量高，因而在溶出时与苛性碱的二次反应也比较强烈，使二次反应损失增大，氧化铝和氧化钠的净溶出率降低。 1.2 碱比和
高碱配方的熟料，氧化钠溶出率低，并且还会引起溶出液苛性比值升高，增加二次反应损失。低碱配方的熟料，使生料中的氧化钠不足以使全部氧化铝和氧化铁变成铝酸钠和铁酸钠。 1.3 钙比
高钙配方的熟料，生成铝酸钙的可能性大，造成氧化铝损失也大；同时苛化反应增加，会使溶出液的苛性比值升高，增加二次反应损失；熟料中游离氧化钙多，会使赤泥溶剂化，造成沉降性能恶化，造成熟料溶出率降低。低钙配方，生料中氧化钙也不足以使全部二氧化硅变为原硅酸钙，造成氧化铝、氧化钠的一次化学损失增加，标准溶出率降低。 1.4 生料加煤
生料加煤除能改善窑内的热工制度，提高窑的产能以及脱硫等许多优点之外,，还能使熟料孔隙度较大，质量较好，可以改善赤泥沉降性，抑制二次反应，提高溶出率。 2 溶出条件的影响 2.1温度
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温度高时，主副化学反应的速度都会加快。温度越高，二次反应越多，净溶出率越低。但温度如果过低，溶出不完全，溶液黏度增加使赤泥沉降性能会变坏，反而延长了赤泥与溶液的接触时间，同样造成氧化铝和氧化钠的损失。 2.2 Na2Ok浓度
溶出液Na2Ok浓度越高，二次反应就会越多，二次反应损失越大。但Na2Ok浓度取决于氧化铝浓度和苛性比值，当氧化铝浓度给定的情况下，苛性比值越小，则Na2Ok浓度越低。但Na20k浓度如果过低，溶液就会发生分解。 2.3碳酸钠浓度
(1)碳酸钠会分解原硅酸钙生成铝硅酸钠造成氧化铝和氧化钠的损失。(2)碳酸钠又会与石灰乳反应生成CaCO3，从而抑制二次反应，并且还能分解二次反应产物铝硅酸钙，降低氧化铝的损失。(3)碳酸钠能够起到抑制赤泥膨胀的作用。 2.4 溶出液固比与赤泥含量
入磨液固比越小，赤泥含量就会越高，固体数量越多，固体表面积越大，二次反应损失也就越大，从而降低了氧化铝和氧化钠的溶出率。 2.5 溶出时间溶出时间
是指从熟料开始入磨直至溶液与赤泥分离所需要的时间，即溶液与赤泥接触的时间。溶出时间越长，二次反应损失越大。所以生产上要尽可能缩短溶出时间。 2.6熟料的磨细度
溶出反应与二次反应都是液相与固相之间的反应，固相的表面状态对溶出过程影响很大。 综上所述，在氧化铝溶出过程中，引起溶出率降低的主要因为二次方应损失引起。那么降低二次反应即可提高溶出率。 那么降低二次反应的主要方法有：
(1)采用低苛性比值溶出，苛性比值控制在1．25左右，减少溶液中游离的苛性碱浓度；(2)控制一定量的Na2CO3质量浓度，Na20c质量浓度控制在22～27g/L；(3)采用二段磨溶出流程；(4)在不显著影响赤泥沉降速度的前提下，采用偏低的溶出温度，控制温度不超过95℃；（５）快速分离赤泥，减少溶液与赤泥的接触时间和面积。 参考文献