硅礦物及有機物在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中的行為.pdf

1、分類號VDC—密級二博士學位論文硅礦物及有機物在拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中的行為Behaviorofsilieon一eontainingminerakandorganicsubstancesinthebayerProcessofaluminaProduction作者姓名:趙清杰學科專業(yè):冶金物理化學學院(系、助:化學化工學院指導教師:陳啟元教授論文答辯日期答辯委員會主席篤節(jié)育策中南大學二00八年五月摘要我國鋁土礦資源豐富，主要以中低品位的一

2、水硬鋁石礦為主，近年來隨著鋁土礦的開采與應用，鋁土礦資源進一步貧化。氧化鋁生產(chǎn)過程中，鋁土礦中的含硅礦物直接影響氧化鋁質(zhì)量并易導致管道結疤。為實現(xiàn)低品位鋁土礦資源的高效利用和節(jié)能降耗，我國成功開發(fā)了適合處理中低品位一水硬鋁石鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的選礦一拜耳法新工藝，該工藝為合理利用我國豐富而廉價的鋁土礦開辟了一條新途徑。與鋁土礦原礦相比較，選精礦除同樣含有微量的腐殖酸類有機物外，在浮選過程中還帶入了脂肪酸類有機物一捕收劑。對于脂肪酸類有機物

3、在拜耳法流程中的行為、影響及變化規(guī)律國內(nèi)外尚未有詳細報道。本文研究了高嶺石、伊利石、葉臘石等幾種單體硅礦物以及一水硬鋁石在鋁酸鈉溶液中的溶出行為，研究了脂肪酸類有機物捕收劑對拜耳法溶出、分解過程的影響，結果將對氧化鋁生產(chǎn)提供一定的技術支持和理論依據(jù)，研究結論如下。1.采用XRD、SEM、IR以及化學分析的手段，對高嶺石、伊利石、葉臘石等幾種單體硅礦物以及一水硬鋁石進行了系統(tǒng)地分析，并模擬工業(yè)生產(chǎn)條件研究了這幾種礦物在鋁酸鈉溶液中的溶出行

4、為，結果表明，高嶺石、伊利石、葉臘石等單體硅礦物在鋁酸鈉溶液中的溶出速率受溫度等反應條件的影響。采用量子化學理論計算，研究了高嶺石、伊利石及葉蠟石的晶體結構特征和反應性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)鋁酸鈉溶液中的OH一對高嶺石、伊利石、葉蠟石完全解理面的微觀電子結構、Si一O鍵的結合力等均產(chǎn)生顯著影響，其中OH一對高嶺石表面性質(zhì)及Si一O鍵結合力的降低產(chǎn)生的影響最大，因此高嶺石在相對較低溫度下較易在堿性溶液中反應脫硅。2.往單體硅礦物中加入適量石灰均能促使溶

5、液中510:向渣相沉淀，加速礦石的溶出。反應后硅渣的物相分析表明，高嶺石、伊利石、葉臘石在鋁酸鈉溶液中反應生成的渣相主要是方鈉石，添加石灰后，促使方鈉石向溶解度更小的鈣水化石榴石轉化，因而溶液中510:的平衡濃度隨之下降，礦石溶解平衡向溶出方向移動，且溶解加速。3.TIO:的存在阻礙一水硬鋁石與鋁酸鈉溶液的反應。在溫度較低時，CaO的添加量對一水硬鋁石的溶出有較大影響，隨CaO含量增加，一水硬鋁石A1203溶出率增大在溫度較高時，CaO