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石灰添加量对广西一水硬铝土矿溶出率的影响

范文

刘战启

摘要：本文基于广西某氧化铝厂拜耳法生产溶出工艺流程实际情况，试验得出，铝硅比6.8倍左右的广西一水硬铝土矿溶出过程，适宜的石灰添加量为8%左右，氧化铝相对溶出率>96%，并展开研究不同溶出温度下、不同溶出时间下石灰添加量对溶出率的影响，试验得出，溶出温度≤260℃时，石灰添加量按8～10%控制，溶出温度>260℃时，石灰添加量按7～8%控制，某种原因导致溶出时间缩短时，可采用较高的石灰添加量来弥补溶出时间的欠缺，保证矿石较好的溶出效果。

关键词：拜耳法氧化铝生产;广西一水硬铝土矿;石灰添加量

溶出率

广西某氧化铝厂所用铝土矿为一水硬铝土矿，采用拜耳法氧化铝生产工艺，溶出工序采用单套管和加压煮器组成的十级预热、六级压煮器高压间接加热至溶出反应温度，然后停留反应45～60分钟的生产工艺流程。近年来，该氧化铝厂自备矿区产出铝土矿品位在不断的下降，矿石铝硅比基本在6.5—7.0倍之间，平均6.75倍，而原有的拜耳法氧化铝生产工艺主体流程基本没变，这种情况下，石灰添加量势必要作出适当的调整，以取得较好的溶出率和经济效益。本文基于广西某氧化铝厂拜耳法生产溶出工艺流程实际情况，研究铝硅比6.8倍左右的广西一水硬铝土矿溶出过程中，不同石灰添加量对溶出率的影响，找出最佳、最经济的石灰添加量，并展开研究不同溶出温度下、不同溶出时间下石灰添加量对溶出率的影响，找出基于现有生产工艺、生产设备下，通过调整石灰添加量来改善溶出过程的可行性措施。

一、试验原料与方法

（一）试验用铝土矿

试验用铝土矿来源于广西某氧化铝厂。将上述矿样进行烘干、混匀、磨细后缩分（样品标注为缩分1—5#铝土矿），进行化学成分和物相组成分析，化学成分分析结果见表1，物相组成分析结果见表2。

从表1可以看出，该厂土矿中Al2O3含量为50.97%，SiO2含量为7.48%，A/S为6.81;含量较高的微量元素有P2O5、V、Zr、Cr及MnO，其中P2O5 0.10%，V224.8ppm，Zr1441ppm，Cr755ppm，以及MnO877ppm;该矿中 C总为0.29%，C有机为0.17%。

从表2可以看出，该厂矿中主要的含铝矿物为一水硬铝石及三水铝石，其中一水硬铝石含量为52%，三水铝石含量为3%;铝土矿中主要的含硅矿物较复杂，分别为绿泥石、高岭石、叶腊石、伊利石以及石英，其中绿泥石含量为14%、高岭石含量为4%，叶腊石含量为2%，伊利石含量为1%，石英含量为1%;铝土矿中主要的含铁矿物为赤铁矿、针铁矿及绿泥石，其中赤铁矿含量为7%，针铁矿含量为10%;铝土矿中主要的含钛矿物为锐钛矿和金红石，其中锐钛矿含量为2.0%，金红石含量为1.3%;铝土矿中主要的含钙矿物为方解石，其含量为1.0%。

（二）试验用循环母液

试验用循环母液为广西某氧化铝厂生产用循环母液，其主要化学成分如表3所示。

（三）试验用石灰

试验用石灰取自广西某氧化铝厂生产流程，经过化灰粉化后，在高温电阻炉中经1050℃焙烧后得到。经分析，石灰中的CaO有效为91.29%，总CaO含量为95.20%。

（四）铝土矿溶出试验方法

铝土矿溶出试验在RHL-100和RHL-150熔盐炉中进行。按照配料要求，将一定比例的溶出用循环母液、铝土矿及石灰加入钢弹中，将矿浆搅匀后加盖密封，装在可旋转运动的钢弹架中，放入已升至预定温度的熔盐炉中并立即搅拌。当达到预定时间后，使溶出液与赤泥分离，分析溶出液的化学成分。赤泥经洗涤、烘干后，分析化学成分。根据铝土矿A/S及溶出赤泥A/S，计算氧化铝的溶出率。

二、铝土矿溶出试验结果与分析

（一）石灰添加量对溶出效果的影响

为了更具有模拟性，实验室试验过程中升温过程均模拟生产现场预热过程，按照175～203℃50min、203～260℃50min、260℃31min、258℃33min的升温程序，采用缩分1#铝土矿，在母液苛性碱浓度234g/L，石灰添加量分别为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的条件下开展了石灰添加量对铝土矿溶出效果影响的试验研究，试验结果见图1。

从图1可以看出，铝土矿溶出赤泥A/S随石灰添加量的增加呈先下降后上升，溶出赤泥N/S则呈持续下降的趋势，这与一般矿石的溶出规律相一致。石灰添加量在8%时，溶出赤泥A/S最低，为1.15，此时N/S为0.35，氧化铝实际溶出率为83.09%，相对溶出率97.38%。

（二）不同溶出温度下石灰添加量对溶出效果的影响

模拟现場预热过程，按照①230～255℃50min、255℃31min、253℃33min，②230～260℃50min、260℃31min、258℃33min，③230～265℃50min、265℃31min、263℃33min，④230～270℃50min、270℃31min、268℃33min的升温程序，采用缩分5#铝土矿，在母液苛性碱浓度为234g/L，石灰添加量为0～10%条件下，开展了溶出温度对铝土矿溶出效果影响的试验研究，试验结果见图2。

从图2可以看出，当石灰添加量<10%时，在相同石灰添加量条件下，随着溶出温度升高（255—270℃），溶出赤泥A/S逐渐下降，说明石灰添加量相对少的条件下，提高溶出温度有利于矿石中氧化铝的溶出;当石灰添加量为10%时，溶出温度对于溶出赤泥的A/S影响不明显，说明较高的石灰添加量可以在一定程度上弥补溶出温度较低的欠缺，保证较好的溶出效果。因此，生产控制上，在溶出温度≤260℃时，石灰添加量按8～10%控制;在溶出温度>260℃时，石灰添加量按7～8%控制。

三、结论

（1）综合考虑广西某氧化铝厂溶出工艺条件（溶出液Rp≤1.17，溶出温度≥260℃，溶出时间≥65分钟），对铝土矿铝硅比6.5—7.0倍，适宜的石灰添加量为8%左右，实验室溶出赤泥A/S1.15倍左右，N/S0.40倍左右，氧化铝相对溶出率>96%。

（2）适宜的石灰添加量与溶出温度有关。在溶出温度≤260℃时，石灰添加量按8～10%控制;在现有压煮器安全运行前提条件下，如果溶出温度能实现>260℃，石灰添加量按7～8%控制。同等压力、温度的蒸汽条件下，在溶出过程运行周期的初期，溶出系统热效率较高，可以适当降低石灰添加量;而在溶出过程运行周期的末期，溶出系统热效率变差，实际溶出温度有所降低，为达到相同溶出效果，应考虑适当增加石灰用量。

（3）当石灰添加量<8%时，随着溶出时间的增加，溶出赤泥A/S降低;当石灰添加量≥8%时，溶出时间对溶出赤泥A/S影响不大。若因溶出设备出现如管束破等故障，或工艺调整等原因，溶出时间缩短时，可采用较高的石灰添加量来弥补溶出时间的欠缺，保证矿石较好的溶出效果。

参考文献：

[1]杨重愚.氧化铝生产工艺学[M].北京：冶金工业出版社，1993：69—75.

[2]付高峰，田富泉，权昆.中低品位铝土矿石灰拜耳法溶出的研究[J].东北大学学报（自然科学版）2005，26（11）：76-78

[3]项阳，袁艺等.拜耳法中石灰添加量对氧化铝溶出率的影响[J].贵州化工，2004，29（1）8-9

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