亚熔盐法处理铝土矿工艺的赤泥常压脱碱

研究了在低温常压下亚熔盐法处理铝土矿所得赤泥的脱碱过程,考察了反应温度、CaO添加量、初始溶液Na2O浓度及反应时间等因素对反应过程的影响.结果表明,随CaO用量增加、反应温度提高和反应时间延长,终赤泥中Na2O含量降低,初始碱浓度过高或过低都不利于Na2O溶出.在95℃、NaOH溶液/干赤泥质量比6、CaO/原赤泥质量比0.22、初始溶液Na2O浓度60g/L、反应时间10h的条件下,终赤泥中Na2O含量可降至1.41%,钠/硅质量比为0.07.反应后生成了硅酸钙相,赤泥由棒状晶体转变成了绒球状的薄片聚集体.     

一水硬铝石型铝土矿在KOH亚熔盐介质中的溶出行为

采用KOH亚熔盐介质溶出中低品位一水硬铝石型铝土矿,考察了反应温度、碱矿比、初始KOH溶液浓度、反应时间及添加CaO对溶出后赤泥化学成分和物相的影响.结果表明,在反应温度220℃、碱矿质量比1.5、初始KOH溶液浓度50%(ω)、反应时间1h的条件下,Al2O3回收率可达81.4%,赤泥的铝硅质量比降至1.06,赤泥中硅主要以KAlSiO4形式存在.溶出过程中添加CaO不能提高Al2O3溶出率.进一步回收溶出后赤泥中的K2O和Al2O3,终赤泥中K2O含量降至0.61%,Al2O3含量降至8.09%,Al2O3总回收率可达90.7%.     

硼精矿加压碱解制备水合偏硼酸钠

采用NaOH-H2O体系加压溶出硼精矿制备水合偏硼酸钠．正交实验结果表明,影响硼溶出的因素顺序为,碱浓度>时间>液固比>温度. 考察了初始NaOH溶液浓度、液固比、反应时间、反应温度、矿石粒度和搅拌速度对硼溶出的影响,最优条件[初始NaOH浓度25%(w)、液固比4:1(w)、反应时间2 h、反应温度140℃、搅拌速度500 r/min、高压釜表压0.2 MPa]下,硼转化率达95.91%. 湿硼泥经三级逆流浆化洗涤(各级洗涤温度90℃、洗水与湿硼泥质量比3:1、时间1 h)可实现Na2O和B2O3的高效回收,烘干的终硼泥Na2O和B2O3含量分别为0.35%和0.45%(w),含42.91%(w) MgO的终硼泥可作为提镁的优质原料. 溶出液添加CaO苛化并高温放置陈化脱色除杂,再降温至25~30℃,恒温结晶6 h后抽滤,结晶率大于70%,晶体用无水乙醇、饱和偏硼酸钠溶液洗涤,40℃烘干12 h,物相为NaB(OH)4,纯度约为90%.     

煤矸石提铝尾渣水热法制备介孔硅酸钙研究

以煤矸石亚熔盐法提铝尾渣为原料,采用水热法脱钠制备介孔硅酸钙。考察了碱浓度、液固比、反应温度和反应时间对终渣氧化钠含量和介孔硅酸钙生成的影响。对提铝尾渣水热反应前后分别做XRF、XRD、SEM和BET分析,结果表明：在反应温度为190 ℃、碱质量浓度为30 g/L、液固质量比为8时,尾渣氧化钠质量分数可由反应前的19.28%降至0.92%,物相由反应前的硅酸钠钙（NaCaHSiO₄）转化为水化硅酸钙[Ca₅（OH）₂Si₆O₁₆·4H₂O],其孔径主要分布在2~20 nm。反应符合化学反应过程控制,表观活化能为23.11 kJ/mol。     

CaCl2回收液赤泥碱性调控

赤泥是氧化铝行业最大的环境污染问题,碱性调控是处置赤泥的关键。本文以赤泥资源化过程中产出的CaCl₂溶液的模拟液作为脱碱剂对赤泥进行碱性调控研究,考察了可能影响碱性调控过程的因素,并进行了柱淋洗实验以模拟实际赤泥堆存过程中的淋洗过程,进行盆栽试验来评估脱碱赤泥的土壤化潜力。结果表明：在固液比为500g/L、脱碱液Ca²⁺浓度为10g/L、反应温度为85℃、反应时间为2h的条件下,浸出液中Ca、Na浓度分别为7.74g/L和1.22g/L,pH可降低至8.39,并且一次脱碱过程即可达到脱碱平衡。柱淋洗流出液Na/Ca比高达107.8,远高于海水Na/Ca比（25.8）,可用作氯碱工业原料;脱碱后赤泥pH由11.14降至8.05。黑麦草在脱碱赤泥与锯末的混合基质中的七天发芽率达到92%,高于新鲜土壤中黑麦草发芽率（84%）,表明脱碱后赤泥适合植物生长。利用CaCl₂回收液进行赤泥碱性调控可为赤泥处置提供一种成本低廉、绿色环保的方法。     

赤泥草酸脱碱实验研究

赤泥强碱性是影响环境和制约其综合利用的关键因素.本文提出了赤泥草酸脱碱的实验研究,考察了草酸用量,反应温度,液固比和反应时间对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥和脱碱渣进行了XRD物相分析.结果表明:在草酸用量为15％,反应温度为80℃,液固比为4 mL/g和反应时间为40 min条件下,赤泥脱碱率超过95％.草酸显著破坏了赤泥中钙霞石的结构,可以选择性地脱除赤泥中的钠,脱碱渣中氧化钠含量低于0.5％,而钛、钙和硅等元素含量略有提高.     

赤泥流态化洗涤

利用流态化洗涤装置进行了赤泥浆液的流态化洗涤实验研究. 结果表明,当赤泥浆液中Na2O浓度为125~180 g/L、赤泥用水量为4.2~4.9 t/t时,底流附碱浓度可降低至0.25~5 g/L,底流液固质量比为2.2~2.7,溢流Na2O浓度为90~150 g/L. 基于流态化洗涤原理,建立了流态化洗涤的数学模型,可预测洗涤过程浆液中Na2O浓度轴向分布和洗涤效果. 研究结果表明流态化洗涤装置可用于氧化铝生产的赤泥浆液洗涤.     

粉煤灰预脱硅液动态水热合成硅酸钙晶须的影响因素

以分析纯试剂模拟粉煤灰预脱硅液,采用动态水热法合成硅酸钙晶须,研究了反应体系碱浓度、反应温度、反应时间、溶液中铝硅(Al2O3与SiO2)和钙硅(CaO与SiO2)质量比对产物物相组成及其形貌的影响. 结果表明,控制碱浓度80 g/L以下,反应温度220℃,反应时间6 h,铝硅质量比0.06以下,钙硅质量比0.9,可制备出纯度83%以上的硅酸钙晶须,晶须长度可达20 mm.     

碱法提高铝硅矿物的铝硅比

采用NaOH溶液时铝硅矿物进行预脱硅处理,测出溶渣中SiO2和Al1O3的含量,计算得出渣中的铝硅比.考察液固比、溶出温度、溶出时间、碱浓度等因素对铝硅矿物溶出后渣中铝硅比的影响.实验表明,在液固比为40∶1、温度95℃、溶出时间3 h、40%碱浓度条件下,矿物的脱硅率可达55%以上.预脱硅后渣中铝硅比由0.89提高到...     

高铝煤矸石铝硅分级提取实验研究

分级研究了热活化条件下高铝煤矸石在盐酸和氢氧化钠溶液中的铝硅溶出行为。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和比表面积测定仪（BET）对煤矸石试样做了表征分析。通过正交实验分析了反应温度、反应时间、初始酸碱浓度和固液比对热活化处理后高铝煤矸石中Al2O3和酸浸渣SiO2溶出率的影响。结果表明：酸浸溶出Al2O3反应过程中,固液质量比和酸浸时间对溶出率的影响最为显著,酸浸过程的最优工艺条件：初始盐酸质量分数为20%、酸浸温度为90 ℃、酸浸时间为2.5 h、固液质量比为1∶6,在此条件下,Al2O3的浸取率达82.95%;强碱溶解酸浸渣溶出SiO2反应过程最优工艺条件：碱溶温度为95 ℃、碱溶时间为2.0 h、NaOH质量分数为20%、固液质量比为1∶10,在此条件下SiO2溶出率为69.74%,碱溶温度和碱液浓度对溶出率的影响最为显著。     

亚熔盐溶出一水硬铝石型铝土矿过程中赤泥的铝硅行为

对NaOH亚熔盐溶出一水硬铝石型铝土矿过程中赤泥的Al, Si行为进行了研究,通过实验研究了溶出过程的反应温度、碱矿比、添加CaO等主要因素对赤泥成分和物相结构的影响. 结果表明,在相同碱矿比下,温度越高越有利于Al2O3的溶出. 在碱矿比为2、反应温度为180℃、反应时间为2 h的条件下,一水硬铝石完全溶出,赤泥中硅主要以Na8Al6Si6O24(OH)2(H2O)2和Na9Al9Si15O48(H2O)27的钠铝硅酸盐形式存在. 亚熔盐溶出过程中添加CaO并不能抑制Si进入溶出液中,甚至会降低Al2O3的溶出率. 但添加CaO可以减少碱的损耗,适于处理中等品位的铝土矿.     

NaOH亚熔盐法处理拜尔法赤泥的铝硅行为

针对拜尔法赤泥铝/硅比偏高的问题,对NaOH亚熔盐法处理拜耳法赤泥过程中的Al, Si行为进行了研究. 考察了溶出温度、碱/泥比、添加CaO等主要因素对终赤泥化学成分和物相结构的影响. 结果表明,溶出温度高、碱/泥比大有利于Al2O3的回收,相应的终赤泥的铝/硅比较低. 在碱/泥比6、溶出温度230℃、时间2 h的条件下,氧化铝回收率可达79.22%,终赤泥的铝/硅比可降到0.39,终赤泥中的硅主要以NaCaHSiO4和Ca3(Fe0.87Al0.13)2(SiO4)1.65(OH)5.4形式存在. 在处理CaO/SiO2>1.2的拜尔法赤泥时继续添加CaO并不能继续提高Al2O3的回收率.     

钙基水热浸出赤泥脱碱试验及机制分析

以Ca(OH)₂为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱,考察了Ca(OH)₂掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响,同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)₂掺量为60%(质量分数)、反应温度为250 ℃、液固比为8 mL/g的条件下,赤泥脱碱率可达到96.3%。Ca(OH)₂可有效脱除赤泥中的游离碱和结构碱,赤泥中的钙霞石和水钙铝榴石被分解,脱碱渣中新相铁钙榴石(水合的)是主要的衍射峰,并且赤铁矿的衍射峰明显减弱,方解石的衍射峰增强。该脱碱过程受固膜内扩散关键步骤控制,线性相关系数都大于0.97,特征常数n<1,表观活化能为5.20 kJ/mol。     

拜耳法赤泥固化CO2反应特征的研究

以拜耳法赤泥为CO2固化剂,研究了不同压力下赤泥对CO2的固化封存能力,以及固化CO2过程中矿物物相的化学转化行为.探讨了温度、液固比、粒径、时间等因素对赤泥固化CO2效率的影响以及赤泥固化CO2过程Na、K的浸出特性变化.结果表明,CO2压力为0.6 MPa、1 MPa、1.6 MPa时,赤泥固化CO2的饱和增重率分别达到2.36％、2.70％、3.07％.随反应时间的变化,赤泥浆液的pH值不断下降,最后稳定在6.40左右.液固比减小,赤泥粒径减小,在2060℃之间温度升高,有助于赤泥固化CO2效率的提高.赤泥固化CO2后Na、K的浸出量增加.XRD和红外光谱分析显示赤泥固化CO2后主要形成的矿物相是钙霞石(cancrinite)和方解石(CaCO3).不同压力下赤泥对CO2的固化反应符合准一级动力学方程.     

赤泥酸浸提钒

采用H2SO4, HCl, HNO3三种浸出剂提取赤泥中的钒,考察了酸浓度对钒浸出率的影响,对赤泥、浸出液和浸出渣进行了分析,研究了钒溶液的热力学,绘制了不同价态钒浓度对数与pH值关系图. 结果表明,H2SO4最适合赤泥酸浸提钒,在液固比5 mL/g、反应温度90℃、反应时间1 h和H2SO4浓度5.5 mol/L条件下,钒浸出率为88%. 经H2SO4浸出后,赤泥中的板钛矿、钙钛矿、白云石、赤铁矿和白云母均一定程度溶解,出现硬石膏物相. 浸出液pH=0.47,溶液呈蓝色,钒呈4价,钒浓度为0.006773 mol/L,赤泥中的V(IV)与SO42-形成VOSO4,提高了钒的溶解度,拓宽了其稳定存在区间. 随H2SO4浓度升高,VO2更易溶解且溶解产物VOSO4更稳定.     

微波法由富锰渣制备4A分子筛

研究了以富锰渣为原料制备分子筛的工艺.作者以浓硫酸为浸取介质,在90～100 ℃下反应3 h,将富锰渣中锰、铁、钙、镁等可溶性物质溶出,液相中的锰用来制备硫酸锰.过滤所得固相酸浸渣在微波反应器中与碱反应将硅铝溶出,以分析纯Al(OH)3为铝源,补铝调整比例到4 A分子筛合适的硅/铝比,使溶液中各物质摩尔比为SiO2/Al2O3≈2,H2O/Na2O≈28,Na2O/SiO2≈0.9.浓缩溶液至过饱和状态,为结晶做准备.将过饱和状态的溶液放在空气中冷却到30 ℃,稍等片刻,再升温至90 ℃左右,恒温5 h左右,加入NaCl少许,放冷使之结晶.过滤并洗涤晶体至pH值至9～10,于马弗炉中500 ℃左右煅烧1 h脱水,即得4A分子筛产品.4A分子筛的质量指标符合GB1768-93,XRD分析与文献数据基本吻合.     

碱溶法回收废SCR脱硝催化剂中的二氧化钛

采用碱溶法分离回收燃煤电厂废SCR脱硝催化剂中的载体成分TiO2,通过正交实验考察了NaOH浓度、反应温度、固液比和转速对碱溶法回收TiO2过程中主要杂质W浸出分离、W和Ti浸出率的影响规律及浸出渣物相的变化规律,所得含钛浸出渣经20% H2SO4溶液或20% HCl溶液洗涤、煅烧回收TiO2。结果表明,反应温度对杂质W浸出影响最明显。回收Ti元素的最优条件为反应温度110℃及NaOH浓度40wt%、固液比1/5 g/mL、转速400 r/min,该条件下废SCR脱硝催化剂中W的脱除率达87.5%,Ti的溶出率仅为0.04%,浸出液中W/Ti浓度比为210。经H2SO4处理后生成锐钛型TiO2,经HCl处理生成金红石型TiO2,二者纯度均大于98%,实现了TiO2晶体的可控制备。     

逆流浸取法回收赤泥中的碱

赤泥脱碱现有的方法不足主要表现在：酸法或碱法脱碱会耗费大量的酸或碱,使脱碱成本偏高;简单水洗法脱碱时,副产品中碱浓度较低,不能实现赤泥与碱的综合利用。本文以阴离子型聚丙烯酰胺为絮凝剂,水为浸取剂,采用五级逆流浸取法对赤泥中碱的回收利用进行研究,考察了温度、液固比、浸取速度等因素对碱的浸出率及浓度的影响,得出碱的浸出率与浓度随温度、液固比、浸取速度等因素的变化规律,确定最佳浸取条件为：温度70℃,液固比3∶1,浸取速度15mL/min,在此条件下赤泥中碱的浸出率达89.18%,浓度达到20.38g/L。此方法不仅能将赤泥中的碱有效脱除,同时得到浓度较高的碱溶液,实现赤泥与碱的综合利用。     

赤泥中钇浸出行为及动力学研究

采用盐酸浸出提取赤泥中的钇,考察了盐酸浓度、浸出温度、液固比和反应时间对钇浸出率的影响.分析了赤泥盐酸浸出提钇过程的物相变化和表面形貌变化.根据钇浸出动力学参数,确定了关键控制步骤和表观活化能.结果表明:在盐酸体积浓度30％,浸出温度为80℃,液固比为7 mL/g,反应时间为60 min的条件下,钇的浸出率为82.57％.酸浸过程赤泥中钙霞石和方解石全部溶解,赤铁矿和钙钛矿部分溶解,酸浸渣的粒度变小,颗粒粘结现象消失.在低浓度盐酸介质中,钇的浸出过程主要受化学反应控制,在高浓度盐酸介质中,主要受内扩散控制.不同浸出温度条件下,赤泥酸浸提钇过程均主要受内扩散模型控制,浸出提钇过程的表观活化能为19.8 kJ·mol-1.     

硫含量对铝酸钠种分母液盐蒸发结晶析出的影响

研究了高硫铝土矿中硫对拜耳法NaAl(OH)4种分母液蒸发排盐的影响.结果表明,NaAl(OH)4溶液深度蒸发排盐渣中主要存在Na2CO3·H2O和NaAlO2·1.25H2O,苛碱浓度300~310 g/L时能有效析出Na2CO3且不导致NaAlO2析出过高.硫对NaAl(OH)4溶液中Na2CO3、硫盐和NaAlO2析出影响很大,析出率均随硫含量增加而增加,且排盐率均在60%以上.Na2SO4对析出率影响最大,硫浓度6 g/L时排盐率可达91.33%;Na2SO3的影响稍低;Na2S对析出率影响较小,硫浓度6 g/L时排盐率仅为68.49%.将硫浓度为4.5 g/L的NaAl(OH)4溶液蒸发至苛碱浓度为310 g/L时排盐渣中存在Na2CO·3H2O,NaAlO21.25·H2O,Na2CO32Na2SO4和其他形式复盐.蒸发过程中有部分低价硫被氧化,约有7%和4%的S2氧化为S2+和S4+,7%~11%S4+氧化为S6+.Na2CO3和各价态硫化合物交互作用,影响蒸发排盐效果.