拜耳法过程中水合铝硅酸钠的析出活性

以分析纯化学试剂NaAlO_2、NaOH和Na_2SiO_3·9H_2O为原料配制过饱和含硅铝酸钠溶液,模拟三水铝石型铝土矿溶出过程研究不同时间析出水合铝硅酸钠的活性,并通过XRD、SEM-EDS和FT-IR等手段探讨其影响铝酸钠溶液稳定性的机理。结果表明:在145℃、SiO_2初始浓度为4.9 g/L时,大部分的脱硅产物在前30min内生成,反应到60 min后,基本达到平衡;脱硅产物主要由无定型沸石、沸石、A型沸石和方钠石组成,其中A型沸石只在反应初期生成,形貌为规则的立方体晶体,晶胞体积很大,随着反应时间的延长,A型沸石消失;脱硅产物在铝酸钠溶液中的稳定性由大到小的顺序为沸石、方钠石、A型沸石、无定型沸石;延长脱硅反应时间可以增加水合铝硅酸钠的晶体尺寸和结晶度,降低其析出活性,有利于提高铝酸钠溶液的稳定性。     

脱硅产物对铝酸钠溶液水解性能影响的研究

随着氧化铝企业竞争的激烈和对节能降耗的要求,拜耳法生产过程中铝酸钠溶液的水解问题备受关注,其中处理三水铝石矿时水解程度更为严重。本文模拟三水铝石矿溶出条件研究了145℃下不同时间形成的脱硅产物及其含量对铝酸钠溶液稳定性的影响规律及其机理。结果表明,145℃脱硅条件下形成的水合铝硅酸钠由无定形沸石、方钠石和沸石组成,随着脱硅时间的延长,脱硅产物的结晶度逐渐增加,沸石的含量逐渐增加,方钠石的含量逐渐降低。提高脱硅产物的结晶度和沸石的含量有利于提高铝酸钠溶液的稳定性。随着脱硅反应时间的延长,铝酸钠溶液添加脱硅产物后的水解反应平衡常数逐渐降低。同时,脱硅产物的生成量越大,拜耳法过程铝酸钠溶液的水解程度越大。     

有机阴离子对铝酸钠溶液离子结构的影响

采用拉曼光谱并结合黏度、电导率等物理性质检测,研究了不同乙酸根、草酸根浓度下铝酸钠溶液中铝酸根离子结构及其物理性质变化规律。结果表明:中低浓度的铝酸钠溶液中Al(OH)_4~-为铝酸根离子的基本形态,随着苛碱浓度的增加出现二聚体Al_2O(OH)_6~(2-),且两种离子数量随苛碱浓度的增加而上升。铝酸钠溶液中C_2O_4~(2-)和CH_3COO~-的拉曼光谱特征峰分别为918 cm~(-1)、931 cm~(-1)。CH_3COO~-和C_2O_4~(2-)对铝酸钠溶液中铝酸根阴离子的影响基本相同,随着铝酸钠溶液中CH_3COO~-或C_2O_4~(2-)浓度的增加,四面体Al(OH)_4~-和二聚体Al_2O(OH)_6~(2-)都逐渐增多,同时Al_2O(OH)_6~(2-)向Al(OH)_4~-发生了转化。随着CH_3COO~-或C_2O_4~(2-)浓度的增加,铝酸钠溶液的黏度升高,电导率下降,最后获得不同CH_3COO~-或C_2O_4~(2-)浓度下铝酸钠溶液在不同温度的黏度和黏流活化能计算方程。     

铝酸钠溶液加石灰深度脱硅

根据文献和专利资料得知,加氧化钙可以改善铝酸钠溶液的脱硅过程。到最近为止,认为石灰的有益作用是生成在碱性铝酸钠溶液中溶解度较小,类似于铝硅酸钠的铝硅酸钙—CaO·Al_2O_3·2SiO_2·2H_2O或CaO·     

无机阴离子对低温拜耳法中脱硅产物析出的影响（英文）

利用XRD、FT-IR、SEM和PSD等手段系统研究无机阴离子对低温拜耳法过程中脱硅产物(DSPs)的组成、结构以及微观形貌的影响。当溶液中存在氯化物、硫酸盐和碳酸盐时,形成氯化物型方钠石、碳酸盐型方钠石和黝方石,部分铝酸盐离子被阴离子杂质取代。硫酸盐与DSPs的结合能力强于铝酸盐、氯化物和碳酸盐。随着阴离子浓度的增加,DSPs的粒径增大,且DSPs的团聚程度和圆形片层结构的厚度均有所增加。此外,阴离子杂质会促进沸石骨架的溶解和方钠石中四元环的形成,从而促进沸石向方钠石转化。     

拜耳法溶出铝土矿时氧化铝不完全溶出的主要原因

拜耳法用铝酸钠碱溶液溶出铝土矿时,Al_2O_3的溶出率可按氧化铝理论溶出率和实际溶出率之差来计算。理论溶出率一般高于实际溶出率,其差值通常称为 Al_2O_3的未溶出率。所谓“理论溶出率”系指在铝土矿中所含的全部二氧化硅都结合成水合铝酸钠且全部沉淀,而其余不结合成水合铝硅酸钠的 Al_2O_3全部     

铝酸钠溶液中草酸钙的行为（英文）

草酸钙的稳定性对于铝酸钠溶液中草酸钠的脱除至关重要。研究了草酸钙在含有碳酸钠的铝酸钠溶液中的反应行为。结果表明,在铝酸钠溶液和碳酸钠溶液中,草酸钙能够分别被转化为铝酸三钙(TCA)和碳酸钙。在铝酸钠溶液中,升高温度、延长反应时间以及增加苛性碱浓度会使得草酸钙的转化率增加,进而发生反苛化反应。此外,含钙化合物的稳定性在含有碳酸钠的铝酸钠溶液中与其在单一的铝酸钠或者碳酸钠溶液中不同。铝酸钠溶液中的碳酸钠会促进草酸钙的转化,因此4CaO·Al_2O_3·CO_2·11H_2O和TCA的形成会导致氧化铝的损失。在铝酸钠溶液中,温度升高会促进碳酸钙、4CaO·Al_2O_3·CO_2·11H_2O和草酸钙转化为TCA。在低温稀铝酸钠溶液中,短停留时间操作条件下,草酸钙可以保持相对稳定。研究的新型石灰苛化去除草酸钠工艺已经应用于国内某氧化铝厂。     

二氧化硅与低苛性比碱-铝酸钠溶液的相互反应

一些文献中曾报道过三水铝石型和三水铝石一水软铝石型高硅铝土矿在低苛性比(a总≤1.65)碱-铝酸钠溶液中溶出过程的研究结果,其中研究了各种因素(温度、溶液浓度、原矿浆液固比、用溶液处理铝土矿的时间)对三水铝石型和一水软铝石型铝土矿中二氧化硅溶出率的影响,和对二氧化硅在低苛性比铝酸钠溶液中的行为的影响,还研究了温度对脱硅过程的影响。     

高铝粉煤灰中Al_2O_3与SiO_2在碱溶液中的反应行为（英文）

研究高铝粉煤灰中Al2O3与Si O2组分在NaO H碱液中不同水热条件下的反应行为。采用XRD、XRF、SEM、FTIR等测试方法对高铝粉煤灰碱溶液处理前后的物相组成和形貌变化进行表征,得到粉煤灰Al2O3和SiO 2组分的溶出率变化规律。结果表明,高铝粉煤灰经75°C到160°C不同温度碱溶液处理后,颗粒表面硅铝玻璃相消失,依次生成钠型沸石、A型沸石、P型沸石及羟基方钠石,所含刚玉及莫来石相未被完全溶解。在低碱浓度溶液中P型沸石为主要生成相,高碱浓度下羟基方钠石为稳定的相。在铝硅玻璃体溶解和沸石相生成两种反应的共同作用下,粉煤灰中Si O2的溶出率可达42.13%,滤渣中Al2O3/Si O2质量比提高到2.19:1.     

含铁物质对含硫离子在铝酸钠溶液中转化的影响（英文）

用拜耳法处理高硫铝土矿时,矿石中的硫化物会与含铁物质在铝酸钠溶液中反应,进而导致严重的设备腐蚀和氧化铝产品降级。本文作者研究含铁物质对含硫离子(S~(2-),S_2O_3~(2-),SO_3~(2-)和SO_4~(2-))在铝酸钠溶液中转化的影响。研究结果表明:铁粉、Fe_2O_3和Fe_3O_4均难以与SO_3~(2-)和SO_4~(2-)反应,而且所有含铁物质,特别是铁粉,均能促进S_2O_3~(2-)转化为SO_3~(2-)和S~(2-);在高温条件下铁粉与铝酸钠溶液反应生成Fe(OH)_3~-),进而可与S~(2-)反应生成FeS_2,但Fe_2O_3和Fe_3O_4对S~(2-)的反应影响很小;升高温度、延长反应时间、增加铁粉添加量、提高溶液中Na_2O_k与Al_2O_3的摩尔比和苛碱浓度均有利于S_2O_3~(2-)向SO_3~(2-)和S~(2-)转化。本研究结果有助于在拜耳法处理高硫铝土矿过程中开发减缓设备腐蚀和降低碱耗的技术。     

Na_2O掺杂铝酸钙化合物的形成机理与晶体模拟（英文）

采用分析纯试剂CaCO_3、Al_2O_3、SiO_2和Na_2CO_3合成Na_2O掺杂铝酸钙熟料,研究Na_2O掺杂对铝酸钙化合物形成机理及12CaO·7Al_2O_3(C12A7)晶体结构的影响。结果表明:当熟料中Na_2O含量低于4.26%(质量分数)时,含Na_2O物相主要为2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3和Na_2O·Al_2O_3;其余Na_2O主要掺杂在12CaO·7Al_2O_3内,并且使其结晶度降低。2Na_2O·3CaO·5Al2O3的结晶度也随着熟料中Na_2O含量升高而降低。2Na_2O·3Ca O·5Al_2O_3和12CaO·7Al_2O_3的生成途径有两种方式:一是由初始反应物的直接反应生成,二是由反应中间产物CaO·Al_2O_3的进一步转化反应生成。晶体结构模拟结果表明,在Na_2O掺杂的12CaO·7Al_2O_3晶格内,其O—Na键的共价性弱于O—Ca键和O—Al键的共价性,使12CaO·7Al_2O_3晶胞自由能升高,化学活性提高。当熟料中Na_2O含量由0增加至4.26%时,Al_2O_3的浸出率由34.81%增大至88.17%。     

水合硫铝酸钙的合成

通过正交实验对水合硫铝酸钙的合成温度、合成时间、合成体系中CaO与A12O3的摩尔比、合成体系中SO4^2-高于的浓度等因素对其脱硅效果的影响进行了研究，并给出了水合流铝酸钙的最佳合成条件。结合XRD分析和IR光谱分析讨论了水合硫铝酸钙合成机理和脱硅机理，提出水合流铝酸钙是一种高水合、高度分散的含钙化合物，其脱硅活性高。在最佳条件下添加水合硫铝酸钙进行深度脱硅，脱硅后的铝酸钠溶液中SiO2含量可降低到8mg／L，硅量指数可达12500。     

铝钙粉浸出渣制备沸石及其对锌冶炼废水的吸附性能

以聚合氯化铝(PAC)生产过程中铝钙粉浸出渣为原料,通过酸浸-焙烧-水热晶化工艺制备沸石,并研究其对锌冶炼废水中重金属的去除效果。结果表明:铝钙粉浸出渣通过酸浸-焙烧-水热晶化过程,当原料n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=2时,产物物相为结构完整的A型沸石;当原料n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=6时,产物物相为结构完整的P型沸石。拟二级动力学方程计算得到A型沸石对Zn~(2+)、Cd~(2+)的平衡吸附量分别为97.09、12.39 mg/g,P型沸石对Zn~(2+)、Cd~(2+)的平衡吸附量分别为57.84、10.82mg/g。Freundlich吸附等温线拟合结果表明,A型沸石和P型沸石吸附Zn~(2+)、Cd~(2+)机理均为非均相表面的复杂吸附。当废水pH为8、吸附温度为25℃、吸附时间为150 min时,采用A型沸石处理锌冶炼废水,产渣量为1.1 g/L,废水中Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、总砷(AsT)浓度分别由1.68、13.12、147.00、15.14、4.06 mg/L降至0.06、0.05、0.52、0.03、0.01 mg/L,达到《铅、锌污染物排放标准》(GB25466—2010)。     

氧化铝生产中多组分溶液硷浓度的选择测量

本文介绍用超声波仪表连续自动测量铝酸钠溶液的Na_2O浓度,超声波在溶液中的传播速度与溶液的Na_2O浓度成比例,而与Al_2O_3含量无关。阐述了仪表的作用原理,简要地叙述了仪表的电路和装置结构,并介绍了仪表的工业试验结果。     

硅对铝酸钠溶液分解过程分解率和粒度分布的影响

采用离子膜电解铝酸钠溶液研究硅对铝酸钠溶液快速分解过程分解率和粒度分布的影响,并用扫描电镜对自发分解产品的表面形貌进行了表征。结果表明:温度为60℃,SiO2浓度为0.90g/l时,铝酸钠溶液在前2小时分解受硅影响显著;SiO2浓度低于0.60g/l时,硅在前两小时的影响可以忽略。分解6h,含SiO2浓度小于0.9g/l的铝酸钠溶液其分解率都大于50%。硅的存在使平均粒度变细。SiO2浓度大于0.60g/l使氢氧化铝粒度分布成三态分布。SiO2浓度为0.75g/l的铝酸钠溶液析出的粒子粒度分布图中出现三态分布,且经24h成单峰分布。纯铝酸钠溶液自发分解产物表面平滑,而含硅铝酸钠溶液自发产物表面吸附很多小颗粒。     

16MnDR容器钢120t LF-RH-CC过程的洁净度研究

通过LF、RH精炼和连铸过程对钢水和炉渣取样,对两炉16MnDR钢冶炼各阶段的T[O]含量和显微夹杂物的数量、尺寸及类型的变化进行了系统研究。结果表明:从LF进站→LF出站→RH破真空→钙处理→软吹→中间包浇注→轧材,两炉16MnDR钢中T[O]含量总体呈降低的趋势,其轧材中w (T[O])分别为0. 001 4%、0. 002 3%,达到其控制要求(w(T[O])≤0. 003 0%)。造成16MnDR轧材中夹杂物评级超标的大颗粒夹杂物主要为链状12CaO·7Al_2O_3夹杂、近球形MgO·Al_2O_3尖晶石和不规则Al_2O_3夹杂,其中12CaO·7Al_2O_3夹杂为钙处理产物,MgO·Al_2O_3夹杂主要为钢中酸溶铝和耐火材料中MgO的置换反应产物,不规则Al_2O_3夹杂主要来源于浸入式水口部位的耐火材料。     

溶胶凝胶法制备高钙离子交换量的NaA沸石（英文）

通过溶胶凝胶法确定制高钙离子交换量NaA沸石的最佳工艺参数。为了避免原料的不稳定,通过溶胶凝胶法制备超纯的A1_2O_3-2SiO_2粉体作为制备NaA沸石的主要原料。相对结晶度和钙交换量作为确定最佳工艺参数的标准。研究了钠硅摩尔比,水钠摩尔比,结晶温度和结晶时间对相对结晶度和钙变换量的影响。产物用XRD、SEM和BET技术进行表征。最后确定制备NaA沸石的最化工艺参数为:n(Na_2O)/n(SiO_2)=3.0、n(H_2O)/n(Na_2O)=20,结晶温度90℃,结晶时间2 h。合成的NaA沸石平均颗粒尺寸为1.5μm,高钙交换量最高达到365.6 mg CaCO_3·g~(-1)。     

高硅铝土矿悬浮态焙烧矿碱浸脱硅试验

采用悬浮态焙烧装置焙烧高硅铝土矿,对焙烧矿进行常压碱浸预脱硅实验,探讨了碱浸条件各单因素对悬浮态焙烧矿碱浸预脱硅效果的影响,并通过正交实验确定了各因素在碱浸过程中的影响作用,得到优化的碱浸脱硅条件。实验结果表明:悬浮态焙烧-碱浸脱硅对高硅铝土矿铝硅比(A/S)的提高非常显著,悬浮态焙烧矿在常压、低温、低碱条件下实现较高的脱硅率和较低的氧化铝损失率,碱液浓度、碱浸温度以及液固比是影响脱硅率的主要因素;对于Al_2O_3占63.45%、A/S为4.50的悬浮态焙烧矿,在碱浸温度100℃、碱浸时间120min、碱液浓度ρ(Na_2O_k)=125g/L、液固比L/S=10和搅拌速度为15r/min的碱浸条件下,脱硅率达到64.95%,氧化铝的损失率2.2%,脱硅精矿A/S达到13,对氧化铝工业的高效生产具有较大的促进意义。     

温和水热法从循环流化床粉煤灰中回收氧化铝(英文)

开发一种温和水热法从电厂排放的粉煤灰中提取氧化铝。当处理氧化铝和二氧化硅的质量比(A/S)为0.78、氧化铝含量为32.43%的粉煤灰时,在NaOH浓度45%、初始苛性比(铝酸钠溶液中氧化钠和氧化铝的摩尔比)25、氧化钙和粉煤灰中二氧化硅的摩尔比1.1、液固体积质量比9、反应温度280°C、停留时间1 h的条件下,氧化铝的提取率可达到92.31%。此外,通过结构和化学分析,对氧化铝的浸出机理进行了研究。结果表明,经过碱浸后,含硅的主要物相为理论铝硅比为0的NaCaHSiO4。     

非均相法制备斜方水合碳铁酸钙用于高浓碱溶液脱硅的研究

针对亚熔盐反应体系处理一水硬铝石型铝土矿后的高浓碱溶出液难以脱硅的问题,提出采用碳铁酸钙作为高浓碱溶液深度脱硅的脱硅剂。采用非均相方法合成了斜方晶型的水合碳铁酸钙(3CaO.Fe2O3.CaCO3.12H2O),并对影响合成过程的主要因素进行了考察。结果表明,反应温度和反应时间对水合碳铁酸钙的合成具有交互影响,合成过程中适当提高温度、缩短合成时间可以提高水合碳铁酸钙的含量。合成水合碳铁酸钙脱硅剂最优的工艺条件为:反应温度303K,反应时间16h,反应液固比25,搅拌速率500r/min;氧化钙粒度在0.104mm～0.120mm范围内。在高浓碱溶液脱硅过程中,水合碳铁酸钙产生了物质结构改变,斜方晶系的水合碳铁酸钙转变为立方晶型的钙铁石榴石,在此过程中二氧化硅和少量氧化铝进入晶体结构,形成钙铁硅石榴石和钙铁铝硅石榴石。脱硅产物中氧化铝含量低于1%,氧化钠含量低于2%,SiO2含量高于2%,脱硅产物的铝硅比小于0.5;通过加入水合碳铁酸钙进行高浓碱介质下的溶液深度脱硅,可使溶液中二氧化硅浓度低于0.1g/L。