鋁硅礦物的熱行為及鋁土礦石的熱化學活化脫硅.pdf

1、為了有效利用儲量豐富的中低鋁硅比鋁土礦石,并為拜耳法氧化鋁生產(chǎn)工藝提供優(yōu)質原料, 該文采用熱重分析、差熱分析、紅外光譜分析、X-射線粉晶衍射分析和高分辨率固體核磁共振分析技術,系統(tǒng)研究了鋁土礦中的常見鋁硅礦物的加熱相變規(guī)律,以及鋁土礦石的熱化學活化脫硅行為,開發(fā)了鋁土礦熱化學活化脫硅新工藝,獲得了以下一些主要結果:1)鋁硅礦物的熱行為;研究表明,熱處理過程中鋁硅礦物的結構、物相將產(chǎn)生一系列變化.在熱作用下,鋁硅酸鹽礦物發(fā)生高溫固相反應,

2、層狀結構中的硅被活化為具有較高活性的無定形SiO<,2>,這為熱化學活化脫硅新工藝的開發(fā)提供了理論基礎.同時,綜合運用多種測試技術系統(tǒng)研究得到的,有關鋁硅酸鹽礦物從室溫~1200℃下的結構、物相變化規(guī)律,也可為硅酸鹽、耐火材料等行業(yè)領域,以及這些非金屬礦物的深加工利用提供理論指導和借鑒.研究結果具有較大的學術價值和實際意義.2)鋁土礦石的熱化學活化脫硅;研究表明,在堿浸過程中,高嶺石的鈉硅渣沉淀反應最弱,生成的水合鋁硅酸鈉化學組成類似于

3、沸石Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·xSiO<,2>·nH<,2>O;伊利石的鈉硅渣沉淀反應最為劇烈,生成的水合鋁硅酸鈉組成為Na<,96>Al<,96>Si<,96>O<,384>和0.95Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·3.25SiO<,2>·4.79H<,2>O;葉蠟石的鈉硅渣組成為0.95Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·3.25SiO<,2>·4.79H<,2>O.因此,高嶺石堿浸脫硅效果最好,而伊利石的

4、脫硅效果最差.與純礦物的熱化學活化脫硅規(guī)律一樣,經(jīng)活化處理,鋁土礦中的伊利石、葉蠟石和高嶺石將轉化成無定形SiO<,2>,而在1100℃以上的溫度下,將有莫來石生成.在堿浸過程中,活化礦中的無定形SiO<,2>與NaOH反應生成Na<,2>SiO<,3>進入溶液被脫除,但在無定形SiO<,2>溶解的同時,伴隨有鈉硅渣的生成.對于含硅礦物以伊利石、葉蠟石為主的鋁土礦,在熱化學活化脫硅過程中生成的鈉硅渣主要由Na<,96>Al<,96>Si

5、<,96>O<,384>和0.95Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·3.25SiO<,2>·4.79H<,2>O兩者組成.對含伊利石12.5％、葉蠟石6.0％、高嶺石3.2％,A/S=5.88的河南鋁土礦熱化學活化脫硅試驗結果表明,其適宜的活化溫度為1100℃~1150℃,活化時間為120min~60min.適宜的浸出工藝為:L/S=5~8,溫度95℃~100℃左右,Na20K濃度為100g/L~150g/L.在上述條件下,可得到