鋁酸鈣的溶出性能研究.pdf

1、目前，我國鋁土礦和鐵礦石儲量不足的問題日益突出，廣西高鐵鋁土礦的發(fā)現(xiàn)緩解了我國鋁土礦和鐵礦石資源的短缺，“燒結-高爐冶煉-提取氧化鋁方案”工藝是比較好的方案。以碳酸鈉溶液溶出鋁酸鈣爐渣中氧化鋁是該工藝中最為關鍵的環(huán)節(jié)之一，但這一過程存在著溶出率不高（約80％）、溶出時間較長(約2h)、溶出用液中碳鈉濃度較高（120g·L-1）等不足之處，對溶出反應機理的研究尚少。
　　 高爐鋁酸鈣爐渣的主要物相是12CaO·7Al2O3(簡寫C

2、12A7)和γ-2CaO·SiO2（簡寫γ-C2S）。本文研究了在實驗室合成CaO-Al2O3-SiO2三元體系燒結產(chǎn)物（簡稱CAS燒結產(chǎn)物）的條件，并分別采用常規(guī)溶出方式和超聲波強化溶出方式研究了CAS燒結產(chǎn)物在鋁酸鈉溶液中的溶出性能和溶出動力學。主要研究結果如下：
　　 在合成溫度為1500℃、出爐溫度為100℃、保溫時間為30min、配料比CaO:Al2O3:SiO2為2.38:1:0.77的條件下，可以得到只含有12Ca

3、O·7Al2O3和γ-2CaO·SiO2且氧化鋁的溶出率較高的CAS燒結產(chǎn)物。
　　 采用四因子二次回歸正交試驗法得到了CAS燒結產(chǎn)物中氧化鋁溶出率與溶出溫度、溶出時間、碳堿濃度和液固比的關系式為：
　　 η=0.5704-3.134×105Nc2+4252×103Nc+3.377×103t+5.127×103T+5.229×102L/S4.216×105Tt
　　 超聲波頻率作用方式對氧化鋁溶出率無影響；氧化鋁

4、溶出率隨著超聲波功率的增大呈現(xiàn)先增加而后趨于平緩的趨勢，但是較高的溶出溫度和碳堿濃度需要較高的超聲波功率才能起到強化溶出的效果；超聲波作用時間越長則強化溶出的效果越明顯，較高的溶出溫度和碳堿濃度需要較長的超聲波作用時間才能起到強化溶出的效果；碳堿濃度在60～120g·L-1時，超聲波作用下碳堿濃度的變化對氧化鋁溶出率影響不明顯，45℃有超聲波作用時的氧化鋁溶出率高于75℃無超聲波作用時氧化鋁溶出率；溶出溫度在45～75℃時，溶出溫度的變

5、化對氧化鋁溶出率的影響不明顯，60g·L-1有超聲波作用時的氧化鋁溶出率高于120g·L-1無超聲波作用時氧化鋁溶出率，超聲波作用下溶出溫度對氧化鋁溶出率影響不明顯。
　　 超聲波作用可以強化CAS燒結產(chǎn)物的溶出，當溶出時間為40min時有超聲波作用下碳堿濃度為60g·L-1、溶出溫度為45℃的氧化鋁溶出率與無超聲波作用時碳堿濃度為120g·L-1、溶出溫度為75℃的氧化鋁溶出率相同，超聲波的強化作用降低了碳堿濃度60g·L-1

6、和溶出溫度30℃；超聲波的強化作用并不能使原來的最大溶出率有較大提高，只能通過降低溶出條件達到常規(guī)溶出方式下的最大氧化鋁溶出率。
　　 無超聲作用時動力學方程為1-(2/3)x-(1-x)2/3=[0.2609exp（-2285/T）]t，表觀活化能Ea=18.99kJ·mol-1，固膜內擴散系數(shù)D0=3.408×10-11;超聲作用動力學方程，1-(2/3)x-(1-x)2/3=[0.2551exp(-1363/T)]t，表觀