拜耳法溶出降低赤泥钠硅比的研究
降低拜耳法生产氧化铝溶出过程碱耗的研究
降低拜耳法生产氧化铝溶出过程碱耗的研究我国铝土矿多为一水硬铝石型铝土矿,资源丰富具有高铝高硅的特性。
在处理一水硬铝石型铝土矿拜尔法溶出过程中,为了消除硅、钛矿物的危害作用,通常在溶出过程中添加石灰以提高氧化铝的溶出速度、降低碱耗。
但通常情况下,溶出赤泥的铝硅比为1.5-2.0,钠硅比为0.4左右。
这部分溶出赤泥,如不进行回收,则造成碱的大量损失,并使矿石的利用率下降；若进行回收,则需采用能耗较高的烧结法处理,使整个生产过程的能耗升高。
因此氧化铝生产的高碱耗问题一直制约着我国高硅铝土矿的利用。
本文研究了矿石溶出性能的差异对于拜耳法溶出过程碱耗的影响。
通过实验发现: 焙烧后铝土矿中氧化物变得更加活泼,溶出后赤泥中的氧化钠、二氧化硅含量增大,钠硅比升高。
其中,广西矿溶出后赤泥的钠硅比升高了28.8%,河南矿溶出后赤泥的钠硅比升高了19.5%。
本文对高铝硅比的广西铝土矿和低铝硅比的河南铝土矿进行对比溶出实验,研究在拜耳法溶出条件下,不同矿石溶出性能的差异对于拜耳法溶出过程碱耗的影响。
通过实验发现: 广西矿溶出后赤泥中的活性二氧化硅的含量为82%,高于河南矿的65%,因此广西矿溶出后赤泥中的N/S高于河南矿溶出后赤泥中的N/S。
本文合成一种适合拜耳法溶出的添加剂-水化铁酸钙,与石灰作为拜耳法溶出添加剂进行对比实验。
通过实验发现: 水化铁酸钙较之氧化钙能够更加有效的降低拜耳法溶出赤泥中的钠硅比以及铝硅比,当溶出温度为260℃、溶出时间为90min、水化铁酸钙的添加量为C/S等于2.0时,广西矿溶出赤泥中的钠硅比为0.23,铝硅比为0.89,河南矿溶出赤泥中的钠硅比为0.13,铝硅比为0.98,有效的降低了拜耳法溶出过程的碱耗,提高了矿石的利用效率。
国内外铝土矿拜耳法氧化铝溶出对比分析
化学化工C hemical Engineering铝土矿的溶出是拜耳法氧化铝生产的两个主要工序之一，不同类型铝土矿的溶出性能差别很大，需采用不同的溶出工艺[1]。
随着国内优质铝土矿储量日益降低，铝土矿品位逐年降低，国外进口铝土矿的使用占比越来越大。
2019年我国进口铝土矿首次突破亿吨，达到1.007亿吨，占我国铝土矿消耗总量的60%左右，主要来自几内亚、澳洲、印尼等国[2]。
进口铝土矿以三水铝石型铝土矿为主，高铝、低硅、高铁、高铝硅比，与我国高铝、高硅、低铁、中低铝硅比的一水硬铝石型铝土矿存在一定差异，其溶出工艺亦有一定差距[3]。
本文通过大量生产数据，分析国内外不同铝土矿拜耳法氧化铝溶出工艺的区别，为我国如何立足现有一水硬铝石型铝土矿溶出生产系统，改造生产设备，优化工艺技术参数，更好利用国外进口铝土矿，提供技术支撑。
1 铝土矿平均化学成分对比分析国内铝土矿以一水硬铝石型铝土矿为主，其平均化学成分如表1所示；国外进口铝土矿以三水铝石型铝土矿为主，其平均化学成分如表2所示。
从国内外铝土矿的平均化学成分对比分析可知，国内铝土矿氧化铝的平均绝对含量明显高于国外进口铝土矿，但氧化硅的平均含量远高于国外进口铝土矿，导致国内铝土矿的平均铝硅比远低于国外进口铝土矿，只有进口铝土矿铝硅比的44%，氧化铁、氧化钙等成分亦有一定差异。
因此，国内外铝土矿矿物类型及化学成分的差异，会造成其具体溶出工艺的不同。
2 铝土矿管道化矿浆固相A/S对比分析由于国内外铝土矿化学成分的差异，特别是铝土矿铝硅比（A/S）国产铝土矿只有进口铝土矿的一半不到，导致铝土矿的管道化矿浆固相A/S存在较大差异。
如图1所示，国产铝土矿的管道化矿浆固相A/S平均在4.30左右，而进国内外铝土矿拜耳法氧化铝溶出对比分析池清泉*1，金星1，戎慧2（１ 中铝矿业有限公司，河南 郑州４５００４１；２ 河南长城信息技术有限公司，河南 郑州 ４５００４１）摘 要：铝土矿的溶出是拜耳法氧化铝生产中最重要工序之一，不同类型铝土矿需采用不同的溶出工艺。
拜耳法赤泥固化性能研究
拜耳法赤泥固化性能研究
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（! # 平果铝业公司， 广西平果
摘
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要： 以平果铝赤泥为例， 试验了赤泥的固化方法和固化体性能， 结果表明： 以粉煤灰为改
固化后的赤泥硬化体具有独特的特性。 性剂， 石灰和 () 材料为固化剂，
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赤泥固化体重结晶试验 将已经受压破损的试件， 水养护 +1 后重
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关键词： 赤泥； 固化材料； 硬化体 中图分类号： *+,"! 文献标识码： 文章编号： （"’’!） !’’. / .$&$ ’% / ’’"0 / ’%
赤泥是氧化铝生产的工业废渣， 每生产 !2 氧化铝需要产生 !3" 4 !3%$2 赤泥。仅平果 铝每年就要产生 &’ 多万 2 赤泥。大量的赤 泥不但占用良田， 而且其中的碱会造成环境 污染。现阶段拜耳法赤泥综合利用的关键是 对赤泥进行高强度固化。拜耳法赤泥中没有 烧结法赤泥的水硬性组分， 一般不会自行固 表!
采用石灰、 粉煤灰辅以少量的化学助剂
使拜耳法赤泥的固化强度有了很大程度的提 高， 收缩性、 抗水性、 渗透性有了较大程度的 改善， 固化体有良好的重结晶性。
低温拜耳法赤泥回收铝、钠工艺研究
２ 试验原料 与试 验方法
试 验原料 ： 中铝 山东分 公 司第 二 氧化铝 厂低 取 温拜 耳 法外 排 赤泥 和 第一 氧 化 铝厂 烧结 法 脱硅 硅
将 洗涤赤 泥按 不 同钙 比配 成生料 后在 １ ０ ０ｏ １ Ｃ 烧成 ， 烧成 熟料 的成分见 表 ２ 。熟料 在 ５ ０℃下用 ６ ０
试验方 法 ： 把拜耳赤 泥分为单拜耳 赤泥 、 拜耳赤 泥与 硅渣掺 配两 种方式 来进行 试 验 ， 中拜 耳法赤 其
泥又分洗涤赤 泥与不洗涤赤 泥两种情况 。对拜耳法 赤泥 ， 在不补 碱 的情 况 下 ， 钙烧结 ， 据赤 泥加氧 配 根 化 钙反应生成 的钙硅渣能被碳 分母 液苛化 分解 的原
为钙硅渣和钠硅 渣。
表 １ 硅渣、 赤泥的化学成分 ％
原料
硅渣
ｅ０“ ２
％
０ １ ２ ％
ａ Ｏ
％
Ｎ ２０ 碱 比 钙 比 ＭＳ ａｓ
ＳＯ ｅ０ Ｉ ，Ｃ Ｏ ａ０ ｉ：Ｆ ２，Ａ Ｏ ａ Ｎ ２
０ 灼减 Ｎ ２Ｏ ａ Ｓ
８ ３ ． ２ ． ６２ ２７ ０８ ２ ．２ ． ０６ ２０ ２ ． １．６ ． ９ ７ ５ ５ ３ ４８
第３卷 第 １ ２ 期
２ １年 ２ ００ 月
山 东 冶 金
Ｓ ａ ｄ ｎ Ｍｅａｌ ｒ ｙ ｈｎｏｇ ｔｌ ｇ ｕ
Ｖ０ ＿ ２ ｏ １ ｌ Ｎ ． ３
Ｆ ｂ ｕ ｒ ２ ０ ｅ ｒ ａ ｙ ０１
低 温拜耳法赤泥 回收铝 、 工艺研 究 钠
郑 秀 芳
（ 中国铝业 山东 分公司 研究 院， 山东 淄博 ２５ ５ ） ５ ０ ２
赤泥 （ 洗） １ ． ６１ ９７ ． ９６ ０１ １ ．９ ０ ５ ７８ １ ． １ ． ５０ ０ ０ ０ ０ ．９ ．１ ０１ ． ７ 赤泥（ 未洗）９４ ４７ ９２ ． １．０ ． １ ．７ ．６ ． ２ ． ２ ． ２５ ００ Ｏ１ ３９ ０３ ９ ８ ０ ０ ５
拜耳法赤泥脱碱研究进展
Metallurgical Engineering 冶金工程, 2019, 6(2), 72-79Published Online June 2019 in Hans. /journal/menghttps:///10.12677/meng.2019.62011Dealkalization of the Bayer Red Mud:A Comprehensive ReviewYanhong Ma1, Zhanwei Liu2*1CHALCO Zhengzhou Non-Ferrous Metals Research Institute Co., Zhengzhou Henan2Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology,Kunming YunnanReceived: May 16th, 2019; accepted: May 29th, 2019; published: Jun. 5th, 2019AbstractThe high alkali of Bayer red mud makes it difficult to be used comprehensively. The majority of red mud is stored on land, but has the potential to be harmful to the surrounding environment and human health. How to dispose of red mud safely is still a worldwide difficult problem, but dealka-lization of the red mud is the key process that disposes of red mud. In this review, the basic prop-erties of Bayer red mud and the existing form and distribution features of alkali in red mud are summarized. Current status of dealkalization are illustrated in detail, the development trend of the research on dealkalization of red mud is put forward. This review provides technology sup-port for dealkalization of Bayer red mud and a scientific reference for sustainable development of alumina industry.KeywordsBayer Red Mud, Occurrence States of Alkaline, Dealkalization拜耳法赤泥脱碱研究进展马艳红1，刘战伟2*1中国铝业郑州有色金属研究院有限公司，河南郑州2昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明收稿日期：2019年5月16日；录用日期：2019年5月29日；发布日期：2019年6月5日摘要拜耳法赤泥的强碱性使其综合利用难度增加，赤泥大量堆存极易引发重大环境安全问题，如何安全处置*通讯作者。
拜耳法赤泥脱钠试验研究
拜耳法赤泥脱钠试验研究摘要：随着铝土矿品位的下降，赤泥中碱的化学损失逐步增大，大幅增加了氧化铝的生产成本。
本文通过实验室模拟试验，研究了在赤泥中添加石灰，以降低赤泥固相的N/S，对降低氧化铝生产的碱耗有一定的指导意义。
关键词：赤泥赤泥N/S C/N 赤泥化损引言近年来，我国的氧化铝产能得到爆炸性增长，新增产能全部采用拜耳法生产工艺。
为追求运行效果和效益，矿石存在大量的用富弃贫现象，在我国铝土矿资源并不丰富的前提下，导致用矿品位呈现雪崩式下滑。
以某厂为例，拜耳法系统所用矿石A/S设计采用5.9，而2017年平均仅达到4.5。
矿石品位的下降，直接导致了氧化铝生产固体废物---赤泥的增多，赤泥中碱的附损和化损亦同步升高，某厂2017年1-8月拜耳法赤泥N/S高达0.53，碱耗高达343kg—Na2CO3/t-AO。
氧化铝生产中通常降碱耗采用的是石灰拜耳法，通过在配料阶段多加石灰，以多耗矿石为代价，减少钠硅渣含量，提高钙硅渣含量，达到降低碱耗的目的。
其带来的问题是赤泥量增加较多，过量添加石灰后，赤泥的沉降性能也降低明显，对于老企业而言，由于赤泥沉降槽设计富余能力不足，势必影响高压溶出的产能，从而影响整体的经济性。
为解决以上矛盾，拟采用末洗赤泥加石灰的工艺，即配料阶段按常规配入石灰，保证矿石溶出率，改善赤泥沉降性能，在赤泥末洗底流中添加石灰（或石灰乳），使钠硅渣置换为钙硅渣，从而降低碱耗。
此方法避免了石灰拜耳法造成的沉降能力不足和沉降性能差的问题。
为验证此工艺的可行性，结合生产实际，找出此工艺所需的生产条件，开展了实验室试验研究。
本文对此项试验情况进行了汇总、分析，以利于指导生产实际应用。
1试验原料及设备1.1 试验原料准备1）取沉降槽末洗赤泥作为脱碱原料，赤泥水份58.6%：1.2 试验设备76-1型玻璃恒温水浴（温度控制精度±0.1℃）SHB-ⅢA 水循环多用真空泵2 试验简介脱碱试验在2L的试验釜中进行。
拜耳法生产氧化铝过程有机物的影响及对策研究
拜耳法生产氧化铝过程有机物的影响及对策研究摘要：在拜耳法生产中，有机物的积累和危害是不可避免出现的问题，尤其以草酸盐的危害最大。
有机物对溶出、赤泥沉降洗涤、分解以及蒸发等工序都有影响，尤其草酸盐对分解造成极大的危害，不仅加速分解的成核频率，干扰氢氧化铝的附聚，影响氧化铝成品的质量，加速分解槽、晶种槽以及蒸发器等设备的结疤，造成清理和维护困难。
本文分析了有机物对生产的影响，并提出了有效的解决办法。
关键词：拜耳法；生产氧化铝过程；有机物；影响；对策一、引言我国早期氧化铝生产厂中，除了个别地区外，其他地方生产氧化铝采用的生产方式都是传统的联合法。
在此生产工艺中，在熟料的烧结时能够很好将有机物排除于系统之外，所以有机物对于氧化铝的生产过程并不会产生较大的影响。
但是随着纯拜耳法这一生产工艺的逐渐普及，有机物的问题也越来越突出，而且已经对生产的过程和产品的质量造成了不良的影响，亟需采取相关措施解决。
二、拜耳法生产氧化铝过程中有机物来源情况分析拜耳法生产氧化铝过程中有机物来源一般包括三个方面：1）来自于铝土矿。
许多的铝土矿中有机碳的含量非常的高，有的含量可以达到万分之几，甚至是千分之几不等。
有机物中的杂质会在溶出时同碱产生作用之后，融入到溶液中，并在整个生产环节中不断的循环和累积。
2）来自于有机添加剂中。
在拜耳法生产氧化铝过程中，为了使生产指标更加优化，都会选择添加一定数量的有机添加剂。
例如，在氧化铝赤泥分离的洗涤过程中，为了加快沉降的速度，就会加入高分子的有机絮凝剂，或者在氢氧化铝的过滤洗涤过程中添加脱水剂，以及在种分分解过程中添加结晶助剂。
3）来自于选矿过程中。
为了在一水硬铝石的铝土矿中获取到铝硅比较高的精矿，通常会采取浮选的方式，在其过程中就会使用种类繁多的有机浮选药剂，被残留下来的部分药剂会随之进入到拜耳法生产程序中，此外，碱液还会同空气当中的二氧化碳发生作用，也会生长出微量的有机物。
三、有机物对拜耳法生产氧化铝过程产生的影响拜耳法生产氧化铝过程会受有机物影响，主要是由于随着铝土矿融入到碱性的溶液中，并处于不断的生产循环中，有机物的含量就会慢慢的积累起来，等到有机物的含量蓄积到一定的数值之后，就会对种分的分解率造成影响，并降低铝土矿的溶出率，氢氧化铝的白度以及赤泥沉降的速度，有机物对拜耳法生产氧化铝过程产生的影响主要包括以下几点：1）有机物会使容液物理性质发生改变，溶液的比重、密度以及比热等方面的物理性质都会受有机物影响发生改变，且表面张力也受有机物影响而提升，而如果增加溶液的黏度后，泵的损耗也会随之而变大，整体的生产效率和经济效益都会受到影响。
降低拜耳法生产氧化铝溶出过程碱耗的研究
降低拜耳法生产氧化铝溶出过程碱耗的研究发布时间：2022-09-20T05:34:31.141Z 来源：《科学与技术》2022年5月第10期作者：雷炳刚[导读] 国内的铝土矿以一水法铝石型为主，其资源十分丰富，且以铝氧化为主雷炳刚广西华银铝业有限公司广西德保 533700摘要：国内的铝土矿以一水法铝石型为主，其资源十分丰富，且以铝氧化为主。
为了消除硅和钦矿物对一水硬铝石型铝土矿的溶出，为了消除其对硅和铁矿物的伤害，一般采用加入的方法来增加其溶出速率和降低碱耗。
但是，在一般的条件下，红泥中的铝－硅比例分别在1.5~2.0和0.4之间。
如果不加以利用，将会导致大量的碱耗和降低矿石的利用效率；如果要进行再生，必须使用更大的能量消耗的烧结工艺，从而增加了整个工艺的能源消耗。
因而，国内氧化铝土资源的开发受到了严重的限制。
关键词：拜耳法；氧化铝；碱耗；添加剂；水化铁酸钙以一水化铁为原料，制备了一种适宜于拜耳工艺的新型助剂——一水化铁酸钙，并与以石灰作拜耳法制备的溶解剂进行了比较。
1、氧化铝工业概述由于铝和它的各种优异的特性，以及它的资源量非常大，从它诞生到现在，它的发展速度非常快。
一年全球铝材的生产总量是万吨，而在21世纪中叶，铝的产量已超越了铜，成为全球最大的有色金属之一。
冰晶石一氧化铝工艺是当前国内唯一的一种工艺，因为每次电解铝的用量都接近氧化铝，所以在我国的发展中，氧化铝的产量相对快速增长。
根据使用的不同，氧化铝粉又可以分成两类：一种是冶炼型的，另一种是不含冶炼型的。
冶炼用氧化铝是一种利用熔融电解技术来制备电解铝土矿的氧化铝，其中冶金用的氧化铝是一种主要的冶炼用氧化铝。
在电子、精密陶瓷和军工等许多高科技行业中，有许多种类的氧化铝产品。
世界上首家使用拜耳工艺的氧化铝工厂，从1894年开始，每天的产能只有1 T，近百年来，由于技术的发展和对氧化铝的需求量的增长，使我国的氧化铝产业迅速发展。
其原因是：公司的产能在持续扩张，生产技术的进步，能源和人力资源的大量减少，使得1 T氧化铝的总能量从50 GJ的30 GJ下降到了现在的9GJ-12 GJ。
拜耳法氧化铝生产中水解损失问题研究
7冶金冶炼M etallurgical smelting拜耳法氧化铝生产中水解损失问题研究卢智勇（遵义铝业股份有限公司氧化铝厂，贵州 遵义 ５６３０００）摘 要：在氧化铝的生产过程中，进行赤泥的分离与洗涤的工序，其主要的作用是把铝酸钠液体中所含有的赤泥进行分离，随后进入热水的洗涤过程，基于此，铝酸钠液体会出现水解的情况，在这种情况的作用下会出现氧化铝的损失，从而严重影响氧化铝的回收率。
本文根据上述情况，对赤泥的洗涤进行了有效的控制，减少了氧化铝的损失。
根据氧化铝生产工艺，采取了提升沉降槽的温度、控制沉降槽的存量、赤泥的厚度以及提升赤泥的洗涤效率等，进而达到减少氧化铝生产过程中赤泥的分离与洗涤工序过程中出现的氧化铝损失，最终达到降低生产成本的目的。
关键词：氧化铝生产工艺；赤泥分离；洗涤工艺中图分类号：ＴＱ１３３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２３－０００７－３Research on Hydrolysis Loss in Bayer Process Alumina ProductionLU Zhi-yong（Ｚｕｎｙｉ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ Ｐｌａｎｔ，Ｚｕｎｙｉ ５６３０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｓｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｄ ｍｕｄ ｉｓ ｔｏ ｓｅｐａｒａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｄ ｍｕｄ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ｌｉｑｕｉｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｅｎｔｅｒ ｔｈｅ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｗａｓｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ， ｔｈｅ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ｌｉｑｕｉｄ ｗｉｌｌ ｕｎｄｅｒｇｏ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ａｎｄ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ， ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｔｈｅ ｗａｓｈｉｎｇ ｏｆ ｒｅｄ ｍｕｄ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｌｏｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎａ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｍｅａｓｕｒｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｔａｋｅｎ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｔａｎｋ， ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｓｔｏｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｉｎｇ ｔａｎｋ， ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｒｅｄ ｍｕｄ， ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｗａｓｈｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｄ ｍｕｄ， ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｌｏｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｓｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｄ ｍｕｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎａ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｇｏａｌ ｏｆ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔｓ．Keywords: ａｌｕｍｉｎａ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ； Ｒｅｄ ｍｕｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； Ｗａｓｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ收稿日期：２０２３－１０作者简介：卢智勇，生于１９７５年，男，汉族，工程硕士，中级工程师证，研究方向：氧化铝生产管理。
拜耳法石灰添加的作用
溶出添加石灰的作用摘要拜耳法溶出矿石时，增加石灰添加量，溶出赤泥N/S降低。
石灰添加量大于矿石量的12%时，溶出赤泥N/S下降变缓。
石灰添加量为矿石量的16%时，溶出赤泥N/S降至0.25左右。
考虑石灰费用和赤泥量，宜取最佳石灰添加量为12%。
此时，溶出赤泥N/S可达0.31，溶出赤泥A/S在1.19以下，氧化铝溶出率可达82.94%，其沉降速度，压缩性能及浮游物均能达到生产要求。
石灰添加量在8%—10%时，氧化铝相对溶出率最高，达97%左右。
本文通过对石灰添加量的讨论，找出最佳的添加量，为提高氧化铝溶出率提供有利的依据。
关键词：拜耳法溶出；一水硬铝石；石灰添加量；赤泥A/S;赤泥N/S第1章石灰在氧化铝生产中的作用在拜耳法处理一水硬铝石铝土矿时，需要加入一定量石灰，以消除二氧化钛的有害作用，提高氧化铝溶出率。
近年来的研究表明，添加石灰可加速一水硬铝石型铝土矿的溶出，降低铝土矿溶出的碱耗。
但是，当石灰添加量超过某一限度时，生成许多水化石榴石，氧化铝溶出率反而下降，可见，存在一最佳石灰添加量。
事实证明，一水硬铝石型铝土矿添加石灰溶出速度和溶出率。
1.1溶出一水硬铝石型铝土矿添加石灰的意义1933年，前苏联学者首先发现，溶出一水硬铝石型铝土矿必须添加石灰。
这一重大发现，已在工业上得到普遍应用。
由于添加石灰不仅使一水硬铝石的溶出容易进行，使氧化铝的溶出率提高，而且在处理一水软铝石型铝土矿和三水铝石型铝土矿时，也普遍添加少量石灰。
事实证明，一水硬铝石矿，一水软铝石型铝土矿和三水铝石型铝土矿添加石灰溶出，都增大其溶出速度和溶出率。
1.2拜耳法高压溶出过程添加CaO的作用1.2.1消除铝土矿中Tio2不良影响，避免了钛酸钠的生成Ca0和Tio2生成几种化合物，石灰多时生成钛水化石榴石Ca0·(Al2O3·Tio2)·x(Tio2·Sio2)·(6—2x)H20。
优化拜耳法沉降流程降低碱耗提高氧化铝回收率
冶金冶炼M etallurgical smelting优化拜耳法沉降流程降低碱耗提高氧化铝回收率杨小祥，张长征（河南有色汇源铝业有限公司，河南 鲁山 ４６７３００）摘 要：拜耳法沉降工序任务分离出铝酸钠溶液及洗涤赤泥中的氧化钠，尽可能的最大回收赤泥附着碱，降低碱耗，同时在洗涤过程中减少氧化铝水解造成氧化铝损失。
本论文主要从三个方面进行论述：①从叶滤滤饼浆液回收氧化铝及碱，减少进入洗涤系统的氧化铝及碱，提高洗涤效率；②氢氧化铝洗液进稀释槽，降低进洗涤系统的碱，利用溶出浆液的高温溶化氢氧化铝洗液中氢氧化铝细颗粒，达到回收洗液中细颗粒氢氧化铝的目的；③减少对一次洗液浓度的影响因素，从而稳定热水加入量，提高洗涤效率。
关键词：拜耳法沉降；叶滤；氢氧化铝洗液及浮游物；氧化铝回收率；碱耗中图分类号：ＴＤ９２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０３－０００８－２Optimizing Bayer Process Settlement Process to Reduce Alkali Consumption andImprove Alumina Recovery RateYANG Xiao-xiang,ZHANG Chang-zheng（Ｈｅｎａｎ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｈｕｉｙｕａｎ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｌｕｓｈａｎ ４６７３００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅ ｔａｓｋ ｏｆ Ｂａｙｅｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｔｏ ｓｅｐａｒａｔｅ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｄｉｕｍ ｏｘｉｄｅ ｉｎ ｒｅｄ ｍｕｄ ｆｏｒ ｗａｓｈｉｎｇ， ｍａｘｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｒｅｄ ｍｕｄ ａｄｈｅｒｉｎｇ ｔｏ ａｌｋａｌｉ， ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｌｏｓｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａ ｄｕｒｉｎｇ ｗａｓｈｉｎｇ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｆｒｏｍ ｔｈｒｅｅ ａｓｐｅｃｔｓ： １） ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｆｒｏｍ ｌｅａｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｋｅ ｓｌｕｒｒｙ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｅｎｔｅｒｉｎｇ ｗａｓｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｗａｓｈｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ； ２） ｅｎｔｅｒｉｎｇ ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｔａｎｋ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｌｋａｌｉ ｅｎｔｅｒｉｎｇ ｗａｓｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ａｌｕｍｉｎａ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ａｌｕｍｉｎａ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｗａｓｈｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅｃｏｖｅｒ ｆｉｎｅ ａｌｕｍｉｎａ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ｗａｓｈｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．３）Ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｗａｓｈｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｓｔａｂｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｗａｓｈｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Keywords: Ｂａｙｅｒ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ； ｌｅａｆ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ； ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｌｏｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｌａｎｋｔｏｎ； ａｌｕｍｉｎａ ｒｅｃｏｖｅｒｙ； ａｌｋａｌｉ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ1沉降系统物料流程溶出浆液的分离与赤泥的洗涤是沉降工序生产的重要一环，生产流程合理与否及指标的控制好坏直接影响氧化铝的回收率以及吨氧化铝碱耗，而这两个指标是拜耳法生产成本的关键指标。
拜耳法溶出稀释液的脱硅研究
液成分 ，计算溶液的硅量指数。
２试 验 结果 与 讨 论
２１ 液 中的杂 质对 溶 液硅 含量 的 影响 ．溶
２１１氧化 钾 ．．
出矿浆的稀释脱硅深度不仅与稀释的工艺条件如温 度 、时间、稀释液浓度等有关 ， 还与溶液 中杂质成
分 的浓 度 有关 【。本 文就 氧化 钾 、硫 酸钠 、氯化 钠 ２ 】 等 杂质 对拜 耳法溶 出稀释溶 液 硅浓度 的影 响进行 了 研 究 ， 过 在稀 释 脱硅 过 程 中加 入氧 化钙 来 降低 溶 通
灰进行高压溶出 ， 出后的矿浆加蒸馏水稀释至设 溶
定浓度（ 或再加入含钙添加剂 ）混合均匀后加入到 ， 油浴钢弹内， 置于已设定温度的群釜溶 出器中进行
稀 释脱 硅 ， 定 时 间后 取 出进 行 液 固分离 ， 析溶 一 分
ｓ 这些离子被空气氧化 ，最终转变为 Ｓ ） 的 ， ， Ｏ２ 【 －－ １
关。 本文就氧化钾 、 硫酸钠 、 氯化 钠等杂质 对拜耳法溶 出稀释 溶液硅 浓度 的影响进行 了研 究 ， 通过 在稀释
脱硅 过程 中加入石灰 来降低溶液 中的硅浓度 。 达到提 高溶液硅量指数 的 目的。 关键词 ：拜耳法 稀释 脱硅 杂质 石灰
铝土矿 中通常含有高岭石 、 伊利石 、 黄铁矿等
形 式进 人 铝酸 钠 溶液 中 ， 酸 钠大 部 分与 铝 酸钠 液中， 在 溶液成分和温度变化时再继续析出【 羽 ，氧化钾 、硫
酸 盐在 系统 中逐 渐积 累 ， 而拜 耳法 系 统补 碱所 带 入 的氯离 子 ， 在 铝 酸钠 溶液 中得 以富集 。拜耳 法 溶 也
铝土矿：取 自生产现场 ， 磨细并分析成分后待
用。
・
２・
铝
镁
浅析拜耳法氧化铝生产中预脱硅工艺
欧洲拜耳法 ２ ０ ０ — ２ ６ ｏ ℃ Ｎ ａ ２ Ｏ ｋ ＞ ２ ０ ０ ｇ ／ Ｌ
１ － ３ ２
美洲拜耳法 １ ４ ５ ￣ Ｃ左右 Ｎ ａ ２ Ｏ ｋ ＞ ２ ３ ０ ｇ ／ Ｌ
１ ． ２ ８
一水硬铝石 ２ ６ ０ － ２ ８ ０ ℃ ＇ Ｎ ａ ， Ｏ ｋ ＞ ３ ４ （ ） ｇ ， Ｌ
浅析 拜耳 法氧化铝 生产 中预脱硅 工艺
蒙振 长
（ 广 西 华银 铝 业 有 限公 司 广 西 百色 市 ５ ３ ３ ７ ０ ０ ） 摘 要： 随 着 社 会 经 济 的不 断 发 展 ， 工业文 明的不断推进 。 氧 化 铝 的 生 产 规 模 受 到 市 场 的不 断刺 激 ， 其产量不 断增加。 这 样 的 情 况 下， 对 于铝土矿 资源的消耗量 持续攀升 ， 对于优质 铝土矿 的资源消耗不 断增加 ， 造 成其资源 匮乏 ， 从 而导致 目前 氧化铝 生产 中新 供铝 土矿 的 Ａ ／ Ｓ持续减 少， 而其 中氧化 铁的含量却在不 断增加 。为了使保持氧化铝 的高效优质 生产 ， 满足市场 需求 ， 这就 要求对 于拜耳法 氧化铝 的生产 工艺进行新 的调整与优化 。另外 ， 还要考虑到 目前氧 化铝对于石灰 的添加 量情况 。本文通过 对于氧化铝新工 艺的分析 ， 以期为读 者提供氧化铝 生产 中预脱硅、 溶 出等 生产 工序的相关参考 资料与数据 。 关键词： 氧化铝 ； 拜耳法 ； 新 工 艺
石灰自身和燃料灰活性添加方式的回收率分中si02导致al20损失增大赤泥量促进针铁矿转变成赤铁矿沉降性能促进方钠石转变为钙添加量增加沉改善赤泥添加量溶出时间降杂质含量洗涤反苛化生成碳碱增负担加铝酸钠粘度霞石避免生成钛酸钠水合铝硅酸钠转变为水化石榴石方钠石转变为钙霞石添加量杂质含量增加
拜耳法赤泥沉降分离因素的探讨
拜 耳 法 溶 出后 的 稀 释 浆 液 是 铝 酸 钠 溶 液 和 赤 泥
要 成 分 （ ： ２ ９ ７ 、 ｅＯ３ ２ ９ 、 ｉ ． ９ ％） Ａ１ ５ ． ５ Ｆ ２ ． ４ ＳＯ２ ６ 、 Ｏ３ １ ９
的混合物 ， 则将 两者分 离 为纯 净 的铝 酸钠 溶 液 和高 固含 的赤泥 是拜 耳法氧 化铝生产过程 中 的主要工序 之一 。由于固液分离 不 好使 生 产不 能正 常 进行 ， 直 接影响 固液分 离效率和 氧化铝 的产 出率 。赤 泥 的沉
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｎ ｌ ｅ ｅ ｆｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｉ ｆｕ ｎｃ ｓｏ ｈｅ ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｏｌｄ ｃ ｎｔ ｎ ｆｄ ｌ ｅ ｌ ｒ ｙ ａ ｌ ｃ ｕｌｎｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ｅ — ｒ ｔ ｒ ，ｓ ｉ ｏ ｅ ｔ ｏ ｉｕｔ ｄ ｓｕ ｒ ｎｄ ｆｏ ｃ ａ ｏ ｔ ｎ ｎ ｓ ｔ ｔｉ ｇ ａ ｅ ｒ ｔｎ ｆ Ｂａ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｄ ｍｕｄ ａ ｅ ｅ ｐｅ ｉｌｙ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ． Ｗ ｈ ｎ ｄｉ ｅ ｌ ｒ ｙ ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｌｎ ｎｄ ｓ ｐａ ａ ｉ ｇ ｏ ｙ ｒ Ｐｒ ｃ ｓ ｅ ｒ ｓ ｃａ ｌ ｉｃ ｓ ｄ ｅ ｌ ｄ ｓｕ ｒ ｅ ｕｔ ｒ ｔ ｒ
有 色金属 （ 冶炼部分 ） ２ ０ 年 ６期 ０８
・１ ・ ５
拜 耳 法赤 泥沉 降分 离 因素 的探讨
兰军 吴 贤熙 ， ， 周梅 解 元承 马黎 刘彬彬 ， ， ，
（ ．贵州 大学化 学工程学 院， 阳 ５ ０ ０ ；．成都理工 大学材料 与化学 化工学院 ， １ 贵 ５０ ３２ 成都 ６ ０ ５ ） １ ０ ９
ｔｒ ｅ ，ｂｕ ｔｗｈｅ ｏ ｅ ｒ ｔｏ ｆｆｏ ｃ ｌ ｎｔ ｅ ｃ ｓ ｃ ｒａ ｎ ｅ ｔ ｎ ，ｓ ｔ ｌｎ ｅｏ ｉｙ ｏ ｅ ｎ ｃ ｎｃ ｎｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｌ ｃ ｕ ａ ｓｒ ａ ｈｅ ｅ ｔ ｉ ｘ ｅ ｔ ｅ ｔｉ ｇ ｖ ｌ ｃ ｔ ｆｒ ｄ ｍｕｄ ｗｉ ｅ ｃ ． ｌ ｒ ｄｕ ｅ ｌ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｄ ｍ ｕ ｙ ｒ ｓ Ｒｅ ｄ；Ｓｅ ｔｉ ｎｄ ｓ ｐａ ａ ｉ ｇ；Ｓｏ ｉ ｏ ｅ ；Ｔｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ；Ｆｌ ｃ ｕｌｎｔ ｏ ｔ ｎ ｔｌ ｎｇ ａ ｅ ｒ ｔｎ ｌｄ ｃ ｎｔ ｎｔ ｍ ｅａｕｅ ｏ ｃ ａ ｓｃ ｎ ｅ ｔ
添加水化铁酸钙拜耳法新工艺溶出规律及机理研究
物 组 成 改 变 是赤 泥 铝 硅 比 和钠 硅 比降 低 的 原 因 。 关键 词 ： 化 铁 酸钙 ； 耳法 ； 出 ； 硅 比 ； 硅 比 水 拜 溶 铝 钠 中 图分 类 号 ： Ｆ ２ ； Ｆ ０ ． １ Ｔ ８ １ Ｔ ８ ３ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ７ ７ ４ （ ０ ８ ０ — ０ １ —０ １ ０ — ５ ５２ ０ ） ６ ０ ８ ４
ｃ ｅ ｈ ｓ １，ｉ ｅ ２ ｎ ｚ ｓ ０ ２ ａ ｄ ０． ｅ ｐｅ ｔｖ ｌ ． Ｔｈｅ ｃ ａ ｇｉ ｇ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ — ｎ ｒ ｌｉ ｎｄ ｘ ｏｆＡ１Ｏ３ａ ｄ Ｆｅ ｉ ． ｎ ７ ｒ ｓ ｃ ｉ ｅ ｙ Ｏ３ ｈ ｎ ｎ ｆ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏｆＳｉｍｉ ｅ ａ ｓ
影响拜耳法赤泥分离因素分析
影响拜耳法赤泥分离因素分析潘敏(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:氧化铝厂生产中,赤泥分离直接关系到氧化铝的产量和质量以及碱和氧化铝的损失量。
影响拜耳法赤泥分离的因素主要有以下几方面:稀释浓度、稀释浆液的温度、絮凝剂的使用、稀释浆液粘度及底流液固比。
本文从以上几方面探讨拜耳法赤泥分离达到最佳工况的问题。
关键词:拜耳法;赤泥分离中图分类号:TF803.23 文献标识码:B 文章编号:10021752(2000)11001804 稀释后的溶出浆液是由铝酸钠溶液(液体)和赤泥(固体)组成。
其中的铝酸钠溶液即是将要得到的产品有用物质,而赤泥是生产中所要弃掉的废物。
因此,把浆体中的液体与固体彻底分离是我们的目的。
在大型氧化铝生产中,一般是采用沉降槽作业(即沉降分离)来实现液、固分离的。
影响这一过程的主要因素有以下几个方面。
1 溶出浆液的稀释浓度铝酸钠溶液的稳定性与氧化铝浓度之间存在着一种特殊的规律〔1〕。
在一定的温度下苛性比值相同的铝酸钠溶液,氧化铝浓度低于25g/l或高于250g/l时,都有很高的稳定性,而中等浓度(70～200g/l)的氧化铝溶液的稳定性较差。
溶出后的浆液一般用前一周期的赤泥洗涤液来进行稀释,从而降低铝酸钠溶液的浓度。
因此高压溶出的浆液浓度高比较稳定,而稀释后稳定性降低使分解速度加快,且可以达到较高的分解率使拜耳法生产的循环效率提高。
但如果过度稀释溶液会使其稳定性急剧下降,造成铝酸钠溶液水解,而使赤泥中的氧化铝的损失增大。
同时,由于进入流程的水量增大,也会增加蒸发工段的负担和费用。
如图1〔1〕假设溶出浆液(对应于3点)用赤泥洗液稀释到一个中等浓度Na2O=150g/l、Al2O3= 145g/l、αk=1170(对应于4点)。
连接3、4点的直线为稀释线。
当溶出液用洗液稀释后,温度下降到95℃。
可知4点溶液处于过饱和区域。
但距离平衡点不远,溶液处于介安状态,具有一定的稳定性。
高碱性拜耳法赤泥碳酸化脱碱及其机理研究
第３９卷第５期２０２０年５月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹＶｏｌ.３９㊀Ｎｏ.５Ｍａｙꎬ２０２０高碱性拜耳法赤泥碳酸化脱碱及其机理研究苏泽林ꎬ王东波ꎬ黄纤晴ꎬ李㊀想ꎬ余㊀昕ꎬ黄㊀莹ꎬ冯庆革ꎬ柏秀奎(广西大学资源环境与材料学院广西钙基材料协同创新中心ꎬ南宁㊀５３０００４)摘要:利用二氧化碳对高碱性拜耳法赤泥进行碳酸化脱碱实验ꎬ研究了反应体系压力㊁时间㊁温度和液固比对赤泥脱碱效果的影响ꎬ并对其反应机理进行探讨ꎮ结果表明ꎬ室温下ꎬ在反应压力为０.６ＭＰａꎬ反应时间为６０ｍｉｎꎬ液固比为７的反应条件下ꎬ碱溶出率为６.９９％ꎮ拜耳法赤泥中的碱主要以两种形式存在ꎬ一是以ＮａＯＨ㊁ＮａＣＯ３为主的游离态碱ꎬ二是以钙霞石为主的结合态碱ꎮ其脱碱机理主要是通过碳酸化作用脱除赤泥中的游离态碱ꎬ部分钙霞石与碳酸反应生成可溶性钠盐ꎮ关键词:二氧化碳ꎻ赤泥ꎻ碳酸化ꎻ脱碱ꎻ钙霞石中图分类号:Ｘ７５６㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００１￣１６２５(２０２０)０５￣１５４７￣０６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＨｉｇｈ￣ａｌｋａｌｉｎｅＢａｙｅｒＰｒｏｃｅｓｓＲｅｄＭｕｄｂｙＣａｒｂｏｎａｔｉｏｎＳＵＺｅｌｉｎꎬＷＡＮＧＤｏｎｇｂｏꎬＨＵＡＮＧＸｉａｎｑｉｎｇꎬＬＩＸｉａｎｇꎬＹＵＸｉｎꎬＨＵＡＮＧＹｉｎｇꎬＦＥＮＧＱｉｎｇｇｅꎬＢＡＩＸｉｕｋｕｉ(ＧｕａｎｇｘｉＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＣｅｎｔｒｅｆｏｒＣａｌｃｉｕｍ￣ｂａｓｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｎｉｎｇ５３０００４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎａｎｄｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｈｉｇｈ￣ａｌｋａｌｉｎｅＢａｙｅｒｐｒｏｃｅｓｓｒｅｄｍｕｄｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ.Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｔｉｍｅꎬｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｉｑｕｉｄ￣ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｄｍｕｄｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄꎬａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ０.６ＭＰａꎬｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆ６０ｍｉｎꎬｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｉｑｕｉｄ￣ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏｏｆ７ꎬｔｈｅａｌｋａｌｉｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｒａｔｅｉｓ６.９９％.ＴｈｅｒｅａｒｅｍａｉｎｌｙｔｗｏｆｏｒｍｓｏｆａｌｋａｌｉｉｎＢａｙｅｒｐｒｏｃｅｓｓｒｅｄｍｕｄꎬｏｎｅｉｓｔｈｅｆｒｅｅｓｔａｔｅｂａｓｅｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙＮａＯＨａｎｄＮａＣＯ３ꎬｔｈｅｏｔｈｅｒｉｓｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｔａｔｅｂａｓｅｆｏｒｍｅｄｂｙｂａｕｘｉｔｅａｎｄｓｔｒｏｎｇａｌｋａｌｉｓｏｌｕｔｉｏｎ.ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎａｎｄｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｌｙａｌｋａｌｉｎｅＢａｙｅｒｐｒｏｃｅｓｓｒｅｄｍｕｄｉｓｔｏｒｅｍｏｖｅｆｒｅｅａｌｋａｌｉｉｎｒｅｄｍｕｄｔｈｒｏｕｇｈｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎꎬａｎｄｓｏｍｅｃａｎｃｒｉｎｉｔｅｒｅａｃｔｓｗｉｔｈｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｔｏｆｏｒｍｓｏｌｕｂｌｅｓｏｄｉｕｍｓａｌｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅꎻｒｅｄｍｕｄꎻｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎꎻｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎꎻｃａｎｃｒｉｎｉｔｅ基金项目:国家自然科学基金(５１７６２００４)ꎻ广西自然科学基金(２０１７ＧＸＮＳＦＡＡ１９８２０５)ꎻ广西创新驱动项目(桂科ＡＡ１７２０４０６６)ꎻ广西钙基材料协同创新研究(ＧＪＺＸ２０２０￣６)作者简介:苏泽林(１９９２￣)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎮ主要从事固体废弃物处理与资源化利用方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｓｕｚｅｌｉｎ６＠１６３.ｃｏｍ通讯作者:王东波ꎬ博士ꎬ副教授ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｗ１２１３０８＠１６３.ｃｏｍ０㊀引㊀言拜耳法生产氧化铝是在一定的温度和高压条件下ꎬ以ＮａＯＨ溶液溶出铝土矿ꎬ得到铝酸钠浆液ꎬ产生的固体废物称为赤泥ꎮ拜耳法赤泥具有碱性高㊁化学成分复杂㊁渗透性低和分散性高等特点ꎬ其高碱性可能造成土地碱化㊁沼泽化和地下水污染等环境问题[１￣２]ꎮ通常ꎬ每生产１吨氧化铝将产生１~２.５吨的赤泥ꎬ全球每年以拜耳法工艺生产氧化铝而形成的赤泥产量接近１.５亿吨[３]ꎬ截止２０１５年全球赤泥堆存量超过４０亿吨[４]ꎮ中国是氧化铝的主要生产国ꎬ赤泥年产量达７０００万吨ꎬ占全球产量的４６.７％[５￣６]ꎬ但仅有４％的赤泥能作为路基材料㊁吸附剂㊁絮凝剂等被利用ꎮ赤泥的高碱度是影响赤泥回收利用的主要原因ꎮ研究赤泥脱碱的方法ꎬ对赤泥综合利用和降低环境污染风险具有重要意义ꎮ目前赤泥脱碱方法有水１５４８㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３９卷洗[７]㊁钙化碳酸化[８￣１１]㊁酸中和[１２￣１３]㊁碳酸化[１４￣１６]和生物改良[６ꎬ１７]等ꎬ其中碳酸化脱碱是一个价格低廉和较为安全的反应过程ꎬ能够形成热力学稳定的产物[１８]ꎮ同时ꎬ碳酸化脱碱一方面能够降低赤泥的碱度ꎬ另一方面还能消耗ＣＯ２ꎬ减少大气中的温室气体[１９]ꎬ利用ＣＯ２进行碳酸化脱碱的方法逐渐受到重视ꎮ碳酸化脱碱的反应机理目前尚未明确ꎬ本文利用ＣＯ２对高碱性拜耳法赤泥直接进行碳酸化脱碱研究ꎬ实验过程中考察了反应体系压力㊁时间㊁温度和液固比对赤泥脱碱效果的影响ꎬ并对其反应机理进行探讨ꎮ１㊀实㊀验１.１㊀实验材料拜耳法赤泥取自中国铝业广西平果铝业公司ꎬ其化学成分分析结果如表１所示ꎬ主要化学成分为Ｆｅ２Ｏ３㊁Ａｌ２Ｏ３㊁ＣａＯ㊁ＳｉＯ２㊁Ｎａ２Ｏꎬ其次是ＴｉＯ２㊁ＳＯ３及少量的有价金属ꎮ表１㊀拜耳法赤泥主要化学成分Ｔａｂｌｅ１㊀ＭａｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｄｍｕｄＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＣａＯＦｅ２Ｏ３ＳｉＯ２ＭｇＯＡｌ２Ｏ３Ｎａ２ＯＴｉＯ２ＳＯ３ＴｒａｃｅｓＴｏｔａｌＣｏｎｔｅｎｔ/％２０.９０２３.９０１３.４００.３４１９.３０９.９０６.１１０.６６１.２１９５.７２１.２㊀实验方法称量１０ｇ赤泥置于微型反应釜中ꎬ按一定质量体积比加入去离子水ꎬ通入ＣＯ２ꎬ反应过程机械搅拌５００ｒ/ｍｉｎꎮ反应结束后ꎬ将赤泥浆液离心分离ꎬ碳酸化后赤泥(ＣＲＭ)烘干至恒重ꎻ测定上清液ｐＨ值ꎬ采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ＩＣＰ￣ＡＥＳ)测定Ｎａ＋含量ꎬ并以Ｎａ＋含量变化表示碱溶出率ꎮ赤泥的化学成分采用Ｓ８￣ＴＩＧＥＲ型Ｘ射线荧光光谱仪测定ꎬ物相分析采用ＤＸ￣２００７Ａ型Ｘ射线衍射仪(ＸＲＤ)测定ꎬ微观形貌采用ＳＵ８０２０型场发射扫描电镜进行观察ꎬ表面官能团采用ＮｉｃｏｌｅｔｉＳ５０型傅里叶变换红外光谱仪测定ꎬｐＨ值采用ＳＧ型便携式多参数测试仪进行测定ꎮ考察反应压力㊁反应时间㊁反应温度和液固比对拜耳法赤泥碳酸化后Ｎａ＋含量的影响ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀反应条件对碱溶出率的影响２.１.１㊀反应体系压力在室温ꎬ液固比为３ꎬ反应时间为６０ｍｉｎ的条件下ꎬ反应体系压力对碱溶出率的影响结果如图１(ａ)所示ꎮ反应体系压力对碱溶出率无显著影响ꎬ将反应体系压力从０.２ＭＰａ提高至１.０ＭＰａꎬ碱溶出率仅小幅增加ꎬ保持在２.５０％左右ꎮ这是由于游离态碱溶出达到溶解平衡后ꎬ弱酸难以与结构稳定的结合态碱性物质发生反应ꎬ故碱溶出率相对较低ꎮ图１㊀反应体系压力和反应时间对碱溶出率㊁ｐＨ值的影响Ｆｉｇ.１㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｉｍｅｏｎａｌｋａｌｉｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｐＨｖａｌｕｅ㊀第５期苏泽林等:高碱性拜耳法赤泥碳酸化脱碱及其机理研究１５４９由图１(ａ)可知ꎬ随着反应体系压力的增大ꎬｐＨ值降幅呈先大后小的趋势ꎬ这一现象符合亨利定律ꎬ如方程(１)所示ꎮ反应釜内ＣＯ２的气体分压(ＰＣＯ２)决定了气体在赤泥浆液中的溶解度([ＣＯ２])[２０]ꎮ压力小于０.２ＭＰａ时ꎬｐＨ值下降明显ꎬ压力超过０.６ＭＰａ后ꎬｐＨ值稳定在６.３０ꎮ[ＣＯ２]＝ＫＣＯ２ˑＰＣＯ２(１)其中ꎬＫＣＯ２为亨利常数ꎬＰＣＯ２为ＣＯ２分压ꎮ２.１.２㊀反应时间在反应体系压力为０.６ＭＰａꎬ液固比为３ꎬ室温的条件下ꎬ反应时间对碱溶出率的影响见图１(ｂ)ꎮ如图１(ｂ)所示ꎬ在未通入ＣＯ２时ꎬ游离态碱溶于水中ꎬ碱溶出率随着反应时间的延长仅有小幅增加并稳定在１.５０％ꎮ通入ＣＯ２后ꎬ碱溶出率随着反应时间的延长而增大ꎬ反应时间达到２４０ｍｉｎ时碱溶出率为３.６２％ꎬ２４０ｍｉｎ以后碱溶出率增幅减缓ꎬ至３００ｍｉｎ时碱溶出率为３.８５％ꎬ较２４０ｍｉｎ时仅增加了０.２３％ꎮ这是由于反应初期ꎬ赤泥颗粒表面附着的游离态碱在浆液中能够快速溶出ꎬ随着反应的进行结合态碱缓慢溶出ꎬＣＯ２与结合态碱在赤泥颗粒表面发生反应ꎬ形成碳酸盐层阻碍了结合态碱的溶出ꎬ导致了反应效率下降ꎮ在反应２４０ｍｉｎ后ꎬ与ＣＯ２发生反应的碱性物质已基本反应完全ꎬ延长反应时间ꎬ碱溶出率无明显提高ꎮ由图１(ｂ)可以看出ꎬ在未通入ＣＯ２时ꎬｐＨ值随反应时间的延长变化不明显ꎬ稳定在１０.５５ꎮ通入ＣＯ２后ꎬｐＨ值在反应６０ｍｉｎ时已经由１０.６９降低至６.４８ꎬ随后保持不变ꎮ这是由于反应初期ꎬ赤泥浆液中游离态的碱性物质较多ꎬ与ＣＯ２发生反应导致ｐＨ值迅速降低ꎻ随着反应的进行ꎬ游离态的碱性物质减少ꎬ反应达到平衡ꎬ体系ｐＨ值保持稳定ꎮ２.１.３㊀反应温度在液固比为３ꎬ反应体系压力为０.６ＭＰａꎬ时间为６０ｍｉｎ的条件下ꎬ考察了温度对碱溶出率的影响ꎮ如图２(ａ)所示ꎬ在未通入ＣＯ２时ꎬ碱溶出率随着温度的升高呈先增加后减小的趋势ꎮ通入ＣＯ２后ꎬ随着温度的升高ꎬ碱溶出率呈先增加后减小的趋势ꎮ这是由于升高温度能够加快反应速率ꎬ碱溶出率随之提高ꎬ但温度升高的同时降低了ＣＯ２在液相中的溶解度ꎬ导致了碱溶出率降低ꎮ由图２(ａ)可知ꎬ在未通入ＣＯ２时ꎬ温度的变化对ｐＨ值没有影响ꎮ通入ＣＯ２后ꎬ随着温度的升高ꎬｐＨ值呈现先降低后升高的趋势ꎬ这是由于随着温度的升高ꎬ脱碱反应速率加快ꎬｐＨ值快速降低ꎬ但温度升高减少了参与有效反应的ＣＯ２量ꎬ导致了ｐＨ值没有持续降低ꎬ而是有所回升ꎮ温度的升高ꎬ同时也影响了赤泥中碱性物质的溶解度ꎬ温度升高有利于碱性物质溶解在浆液中ꎬ这也是导致ｐＨ值升高的原因ꎮ图２㊀反应温度和液固比对碱溶出率㊁ｐＨ值的影响Ｆｉｇ.２㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｌｉｑｕｉｄ￣ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏｏｎａｌｋａｌｉｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｐＨｖａｌｕｅ２.１.４㊀液固比在反应体系压力为０.６ＭＰａꎬ时间为６０ｍｉｎꎬ室温的条件下ꎬ不同液固比对拜耳法赤泥碱溶出率的影响结果如图２(ｂ)所示ꎮ在未通入ＣＯ２时ꎬ碱溶出率随着液固比的增大而增大ꎬ增幅呈先大后小的变化规律ꎮ通入ＣＯ２后ꎬ碱溶出率随着液固比的增加先增大后趋于稳定ꎮ当液固比(体积质量比ꎬｍＬ/ｇ)为２时ꎬ碱溶出率为１.３９％ꎻ当液固比增加到７时ꎬ碱溶出率增加到６.９９％ꎬ继续增加液固比ꎬ碱溶出率增幅不大ꎮ当液固１５５０㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３９卷比从２增加至７时ꎬ碱溶出率迅速升高ꎬ这是由于随着液固比的增加ꎬ游离态碱与结合态碱持续溶出直至反应达到平衡ꎮ由图２(ｂ)可知ꎬ在未通入ＣＯ２时ꎬ随着液固比的增大ꎬｐＨ值基本不变ꎬ稳定在１０.５０ꎮ通入ＣＯ２后ꎬｐＨ值随着液固比的增大迅速下降ꎬ在液固比为７时达到平衡ꎮ当液固比较小时ꎬＣＯ２在液相中溶解度有限ꎬＣＯ２在赤泥浆液中形成碳酸与浆液中的ＯＨ－未能完全中和ꎬｐＨ值呈现偏碱性ꎻ当液固比大于７时ꎬ溶液中酸碱充分反应达到平衡ꎬ体系ｐＨ值稳定在６.５０ꎮ２.２㊀碳酸化反应前后赤泥结构表征２.２.１㊀ＸＲＤ分析赤泥的ＸＲＤ分析结果见图３(ａ)ꎬ赤泥的主要矿物组成为钙霞石(Ｃａ￣Ｃａｎｃｒｉｎｉｔｅ(Ｎａ６Ｃａ２Ａｌ６Ｓｉ６Ｏ２４(ＣＯ３)２ ２Ｈ２Ｏ))㊁三水铝石(Ｂ￣Ｂａｙｅｒｉｔｅ(Ａｌ(ＯＨ)３))㊁硬水铝石(Ｄ￣Ｄｉａｓｐｏｒｅ(ＡｌＯ(ＯＨ)))㊁水钙铝榴石(Ｋ￣Ｋａｔｏｉｔｅ(Ｃａ３Ａｌ２(ＳｉＯ４)(ＯＨ)８))㊁方解石(Ｃｌ￣Ｃａｌｃｉｔｅ(ＣａＣＯ３))㊁赤铁矿(Ｈ￣Ｈｅｍａｔｉｔｅ(Ｆｅ２Ｏ３))和钛铁矿(Ｉ￣Ｉｌｍｅｎｉｔｅ(ＦｅＴｉＯ３))ꎮ反应后方解石衍射强度得到加强ꎬ水钙铝榴石的衍射强度减弱ꎬ赤铁矿㊁钙霞石等矿物相的衍射强度变化不明显ꎬ表明ＣＯ２与赤泥中的碱性物质发生反应ꎬ生成方解石(ＣａＣＯ３)等产物ꎮ图３㊀碳酸化前后赤泥的ＸＲＤ谱和红外光谱Ｆｉｇ.３㊀ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄＦＴ￣ＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆｒｅｄｍｕｄｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ２.２.２㊀ＦＴ￣ＩＲ分析碳酸化反应前后赤泥的红外光谱见图３(ｂ)ꎮ从ＦＴ￣ＩＲ结果中可以看出ꎬ反应前后赤泥在波数１５１０ｃｍ－１处均存在Ｃ＝Ｏ键的反对称伸缩振动吸收峰ꎬ反应后的吸收峰得到强化ꎬ这是由于产物中碳酸盐的Ｃ＝Ｏ键引起了反对称伸缩振动ꎻ反应前后赤泥在波数８７８ｃｍ－１处同时存在Ｃ＝Ｏ键的面外弯曲振动吸收峰ꎬ反应后的赤泥在波数８７８ｃｍ－１处吸收峰得到强化ꎮ在反应前后赤泥中均存在Ｃ＝Ｏ键反对称伸缩振动和面外弯曲振动[２１]ꎬ表明原赤泥中存在碳酸盐ꎬ矿物相中含有方解石也证明Ｃ＝Ｏ键的存在ꎮ２.２.３㊀微观形貌分析碳酸化反应前后赤泥的ＳＥＭ￣ＥＤＳ如图４所示ꎮ由图４(ａ)可知ꎬ原赤泥颗粒致密且表面含有细小颗粒ꎬ相对无序ꎻ如图４(ｂ)所示ꎬ碳酸化后赤泥颗粒表面松散且细小颗粒减少ꎮ这是由于赤泥中的钙霞石与ＣＯ２在颗粒表面发生反应ꎬ生成碳酸盐或碳酸氢盐ꎬ改变了赤泥的表面性质所致ꎮＥＤＳ结果表明ꎬ原赤泥富含Ａｌ㊁Ｓｉ㊁Ｃａ和Ｎａꎬ与ＸＲＤ分析中含有矿物相钙霞石结果一致ꎮ碳酸化后赤泥中Ａｌ㊁Ｓｉ和Ｎａ含量下降ꎬ碳酸化后赤泥的Ｎａ含量从７.３３％下降至３.２２％ꎬＣａ含量从８.３６％上升至１３.８３％ꎬ这与矿物相方解石的ＸＲＤ分析结果相一致ꎮ２.３㊀机理分析拜耳法赤泥中的碱主要以两种形式存在ꎬ一是以ＮａＯＨ㊁ＮａＣＯ３为主的游离态碱ꎬ二是铝土矿与强碱溶液形成的结合态碱ꎮ赤泥碳酸化脱碱分为两个过程ꎬ第一个过程是通入反应釜中的ＣＯ２在赤泥浆液中形成碳酸并与赤泥颗粒表面游离的ＯＨ－发生反应ꎬ反应如方程式(２)所示[２２]ꎮ２ＯＨ－(ａｑ)＋ＣＯ２(ａｑ)＝ＣＯ２－３＋Ｈ２Ｏ(２)㊀第５期苏泽林等:高碱性拜耳法赤泥碳酸化脱碱及其机理研究１５５１第二个过程是ＣＯ２与处于稳定状态的钙霞石㊁水钙铝榴石不溶性碱发生反应ꎬ生成碳酸盐或碳酸氢盐ꎮＯＨ－的消耗ꎬ导致了上清液中ｐＨ值迅速下降ꎮ反应生成的ＣＯ２－３与赤泥浆液中浸出的Ｃａ２＋发生反应形成ＣａＣＯ３沉淀ꎬ破坏了ＣＯ２的溶解平衡ꎬ使ＣＯ２进一步溶于浆液中ꎬ促进了赤泥中游离态碱和结合态碱的溶解ꎮ采用ＣＯ２对拜耳法赤泥进行碳酸化反应ꎬ可能发生的化学反应如下[１０ꎬ１１ꎬ２３￣２４]:Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＝２ＮａＨＣＯ３(３)Ｎａ６[Ａｌ６Ｓｉ６Ｏ２４] ２ＣａＣＯ３＋２６Ｈ２Ｏ↔６Ｎａ＋＋２Ｃａ２＋＋８ＯＨ－＋２ＨＣＯ－３＋６Ａｌ(ＯＨ)３＋６Ｈ４ＳｉＯ４(４)Ｃａ３Ａｌ２(ＳｉＯ４)(ＯＨ)８＋１２Ｈ＋＝３Ｃａ２＋＋２Ａｌ３＋＋Ｈ４ＳｉＯ４＋８Ｈ２Ｏ(５)Ｃａ２＋＋ＣＯ２(ａｑ)＋２ＯＨ－(ａｑ)＝ＣａＣＯ３(ｓ)＋Ｈ２Ｏ(６)图４㊀碳酸化前后赤泥ＳＥＭ￣ＥＤＳ图Ｆｉｇ.４㊀ＳＥＭ￣ＥＤＳｉｍａｇｅｓｏｆｒｅｄｍｕｄｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎ３㊀结㊀论本文对高碱性拜耳法赤泥进行了碳酸化脱碱研究ꎬ考察了不同反应条件对赤泥碱溶出率和ｐＨ值的影响ꎬ结合碳酸化反应前后的赤泥形貌和物相分析ꎬ探讨了赤泥经碳酸化脱碱的机理ꎮ(１)碳酸化可以降低赤泥ｐＨ值和碱度ꎬ消耗可溶性碱性阴离子ꎮ在室温ꎬ压力为０.６ＭＰａꎬ时间为６０ｍｉｎꎬ液固比为７时ꎬ赤泥碱溶出率为６.９９％ꎮ通过延长反应时间㊁升高温度和增大液固比均能提高赤泥碳酸化脱碱效果ꎮ(２)碳酸化脱碱的机理主要是通过碳酸化作用脱除赤泥中的游离态碱ꎬ部分钙霞石与碳酸反应生成可溶性钠盐ꎮ赤泥中主要结合态碱性矿物相钙霞石结构稳定ꎬ直接碳酸化难以完全去除ꎮ(３)利用ＣＯ２对赤泥脱碱的同时实现封存ＣＯ２ꎬ该方法可以降低碳排放和实现赤泥综合利用ꎬ是非常有潜力的研究方向ꎮ参考文献[１]㊀ＭａｙｅｓＷＭꎬＢｕｒｋｅＩＴꎬＧｏｍｅｓＨＩꎬｅｔａｌ.Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｉｓｋｓｏｆｒｅｄｍｕｄａｆｔｅｒｔｈｅａｊｋａｓｐｉｌｌꎬｈｕｎｇａｒｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｙꎬ２０１６ꎬ２(４):３３２￣３４３.１５５２㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３９卷[２]㊀ＳａｍａｌＳꎬＲａｙＡＫꎬＢａｎｄｏｐａｄｈｙａｙＡ.ＰｒｏｐｏｓａｌｆｏｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓꎬｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｒｅｄｍｕｄｉｎＩｎｄｉａ￣ａｒｅｖｉｅｗ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｅｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬ２０１３ꎬ１１８:４３￣５５.[３]㊀ＸｕｅＳＧꎬＬｉＭꎬＪｉａｎｇＪꎬｅｔａｌ.Ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅ:ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｉｔｓａｌｋａｌｉｎｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬ２０１９ꎬ７７:１￣１０.[４]㊀ＸｕｅＳＧꎬＺｈｕＦꎬＫｏｎｇＸＦꎬｅｔａｌ.Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｒｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｏｆｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅｓ(ｒｅｄｍｕｄ)[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｏｌｌｕｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１６ꎬ２３(２):１１２０￣１１３２.[５]㊀ＺｈａｎｇＹＸꎬＳｈｉＱꎬＬｕｏＭＸꎬｅｔａｌ.Ｉｍｐｒｏｖｅｄｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｂｙｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆａｅｒａｔｅｄｗａｓｈｉｎｇａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ３６４:６８２￣６９０.[６]㊀ＺｈｕＦꎬＸｕｅＳＧꎬＨａｒｔｌｅｙＷꎬｅｔａｌ.Ｎｏｖｅｌｐｒｅｄｉｃｔｏｒｓｏｆｓｏｉｌｇｅｎｅｓｉｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇｎａｔｕｒａｌｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅｓ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＰｏｌｌｕｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１６ꎬ２３(３):２８５６￣２８６３.[７]㊀ＺｈｕＸＢꎬＬｉＷꎬＧｕａｎＸＭ.Ａｎａｃｔｉｖｅｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｅｄｍｕｄｗｉｔｈｒｏａｓｔｉｎｇａｎｄｗａｔｅｒｌｅａｃｈｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１５ꎬ２８６:８５￣９１.[８]㊀ＷａｎｇＹＸꎬＺｈａｎｇＴＡꎬＬｙｕＧＺꎬｅｔａｌ.Ｒｅｃｏｖｅｒｙｏｆａｌｋａｌｉａｎｄａｌｕｍｉｎａｆｒｏｍｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅ(ｒｅｄｍｕｄ)ａｎｄｃｏｍｐｌｅｔｅｒｅｕｓｅｏｆｔｈｅｔｒｅａｔｅｄｒｅｓｉｄｕｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｌｅａｎｅｒＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎꎬ２０１８ꎬ１８８:４５６￣４６５.[９]㊀ＬｕＧＺꎬＺｈａｎｇＴＡꎬＺｈｅｎｇＣＺꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｉｌｉｃｏｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎａｃａｌｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ￣ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｌｅａｎａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｓｅｏｆｂａｕｘｉｔｅ[Ｊ].Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙꎬ２０１７ꎬ１７４:９７￣１０４.[１０]㊀ＬｉＲＢꎬＺｈａｎｇＴＡꎬＬｉｕＹꎬｅｔａｌ.Ｃａｌｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ￣ｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒｅｄｍｕｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ３１６:９４￣１０１.[１１]㊀ＨａｎＹＳꎬＪｉＳＷꎬＬｅｅＰＫꎬｅｔａｌ.ＢａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｍｉｎｅｒａｌｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣＯ２[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ３２６:８７￣９３.[１２]㊀ＫｏｎｇＸＦꎬＬｉＭꎬＸｕｅＳＧꎬｅｔａｌ.Ａｃｉｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅ:ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｉｔｓａｌｋａｌｉｎｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ３２４:３８２￣３９０.[１３]㊀ＪｏｈｎｓｔｏｎＭꎬＣｌａｒｋＭＷꎬＭｃｍａｈｏｎＰꎬｅｔａｌ.Ａｌｋａｌｉｎｉｔｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｂａｕｘｉｔｅｒｅｆｉｎｅｒｙｒｅｓｉｄｕｅｓｂｙｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１０ꎬ１８２(１￣３):７１０￣７１５.[１４]㊀ＳａｈｕＲＣꎬＰａｔｅｌＲＫꎬＲａｙＢＣ.ＮｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｅｄｍｕｄｕｓｉｎｇＣＯ２ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎｃｙｃｌｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１０ꎬ１７９(１￣３):２８￣３４.[１５]㊀ＹａｄａｖＶＳꎬＰｒａｓａｄＭꎬＫｈａｎＪꎬｅｔａｌ.Ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ(ＣＯ２)ｕｓｉｎｇｒｅｄｍｕｄ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１０ꎬ１７６(１￣３):１０４４￣１０５０.[１６]㊀ＲｅｖａｔｈｙＤＲＴꎬＰａｌａｍｉｖｅｌｕＫꎬＲａｍａｃｈａｎｄｒａｎＡ.Ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｂｙｒｅｄｍｕｄｔｈｒｏｕｇｈｄｉｒｅｃｔｍｉｎｅｒａｌｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｌｏｂａｌＷａｒｍｉｎｇꎬ２０１７ꎬ１１(１):２３￣３７.[１７]㊀ＨａｍｄｙＭＫꎬＷｉｌｌａｍｓＦＳ.Ｂａｃｔｅｒｉａｌａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎｏｆｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅｗａｓｔｅｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｌｕｍｉｎａｐｌａｎｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００１ꎬ２７(４):２２８￣２３３.[１８]㊀ＫｉｒｗａｎＬＫꎬＨａｒｔｓｈｏｒｎＡꎬＭｃｍｏｎａｇｌｅＢＪꎬｅｔａｌ.Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆｂａｕｘｉｔｅｒｅｓｉｄｕｅｎｅｕｔｒａｌｉｓａｔｉｏｎａｎｄａｓｐｅｃｔｓｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｅｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇꎬ２０１３ꎬ１１９:４０￣５０.[１９]㊀ＣｌａｒｋＭＷꎬＪｏｈｎｓｔｏｎＭꎬＲｅｉｃｈｅｌｔ￣ｂｒｕｓｈｅｔｔＡＪ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｅｖｅｒａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｅｕｔｒａｌｉｓａｔｉｏｎｓｔｏａｂａｕｘｉｔｅｒｅｆｉｎｅｒｙｒｅｓｉｄｕｅ:ｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｍｅｌｉｏｒａｎｔｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＧｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０１５ꎬ５６:１￣１０.[２０]㊀ＰａｎＳＹꎬＣｈａｎｇＥＥꎬＣｈｉａｎｇＰＣ.ＣＯ２ｃａｐｔｕｒｅｂｙａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｃａｒｂｏｎａｔｉｏｎｏｆａｌｋａｌｉｎｅｗａｓｔｅｓ:ａｒｅｖｉｅｗｏｎｉｔｓｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＡｅｒｏｓｏｌａｎｄＡｉｒＱｕａｌｉｔｙＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１２ꎬ１２(５):７７０￣７９１.[２１]㊀ＬｉＣꎬＳｕｎＨＨꎬＹｉＺＬꎬｅｔａｌ.Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｆｏｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｒｏｎｏｒｅｔａｉｌｉｎｇｓ:ｐａｒｔ２:ｔｈｅｒｅｓｉｄｕｅｓａｆｔｅｒｉｒｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙｆｒｏｍｉｒｏｎｏｒｅｔａｉｌｉｎｇｓｔｏｐｒｅｐａｒｅｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１０ꎬ１７４(１￣３):７８￣８３.[２２]㊀ＪｏｎｅｓＧꎬＪｏｓｈｉＧꎬＣｌａｒｋＭｅｔａｌ.Ｃａｒｂｏｎｃａｐｔｕｒｅａｎｄｔｈｅａｌｕｍｉｎｉｕｍｉｎｄｕｓｔｒｙ:ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｓｔｕｄｉｅｓ[Ｊ].ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２００６ꎬ３(４):２９７￣３０３.[２３]㊀王㊀志ꎬ韩敏芳ꎬ张以河ꎬ等.拜耳法赤泥的湿法碳化脱碱工艺研究[Ｊ].硅酸盐通报ꎬ２０１３ꎬ３２(９):１８５１￣１８５５＋１８６１.[２４]㊀王㊀琪ꎬ李㊀津ꎬ赵㊀颖ꎬ等.铝业碱性赤泥的悬浮碳化法脱碱工艺研究[Ｊ].环境工程学报ꎬ２００９ꎬ３(１２):２２７５￣２２８０.。
拜耳法溶出 分离 脱硅
• 拜耳法配料加入的石灰量是以铝矿石中含氧化钛
（TiO2）量计算的，按其反应式要求氧化钙和氧 化钛的克分子比为1.0。 一般在处理一水铝石型铝
石灰配入量
土矿时，在原矿浆中需配入干矿石量3%~5%的石 灰，来消除二氧化钛的不利影响。
原矿浆液固比调整
• 在磨矿中，球磨机的下料量要求稳定。因此，原矿浆液比 固的调节是调节循环母液的加入量来实现的。在拜耳法磨 矿中，循环母液由三个点加入，而磨机内和分级机溢流的 液固比在ห้องสมุดไป่ตู้矿的操作中要求稳定。因此，调节原矿浆的液 固比，实际上是靠增减加入混合槽的循环母液量来实现。 • 稳定循环母液的浓度和严格铝土矿的配矿制度，是确保拜 耳法正确配碱的有效措施。同时应尽量减少非生产用水进 入流程及提高石灰质量等，也是拜耳法正确配料，达到良 好溶出指标的重要保证。
溶出过程的主要反应
三水铝石和一水铝石在溶出时的反应： Al2O3· 2O+2NaOH =2NaAl(OH)4 3H Al2O3· 2O+2NaOH+2 H2O=2NaAl(OH)4 H 铝土矿中氧化铝水合物存在的状态不同要求的溶出条件 也不同。
二、铝土矿溶出过程
2.1 铝土矿溶出过程的工艺
（1）预脱硅
由粒度1500~500
mm的矿石破碎成400~125 mm，
叫粗碎； 由400~125 mm破碎成100~25 mm叫中碎； 由100~25 mm破碎成25~5 mm叫细碎。
破碎机
• 影响矿石破碎的因素很多，主要与矿石的结构、硬 度、形状大小以及均匀性等物理性质有关。为了得 到合格的碎矿石，通常根据不同形式的矿石和矿石 特性，采用不同的设备和破碎流程。
石灰的煅烧可以采用竖式石灰炉或回转窑来完成。 由于石灰石在炉内的填充率和运动状态不同、燃料的种
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拜耳法溶出降低赤泥钠硅比的研究
发表时间:2012-06-18内容来源:冶金机械
我国一水硬铝石矿的拜耳法溶出是采取添加石灰的溶出制度。
铝土矿中的含硅矿物是碱法生产氧化铝中最有害的物质，在溶出条件下，SiO会与铝酸钠母液发生一系列复杂的化学反应生成钠硅渣水合铝硅酸钠和水化石榴石水合铝硅酸钙，最终随赤泥外排。
其中，钠硅渣的生成是造成溶出过程中氧化钠损失的主要原因，不仅使生产成本增加，同时对环境保护也提出了挑战。
赤泥碱耗一般用赤泥钠硅比来定量表征，如何降低赤泥钠硅比碱耗已经成为拜耳法氧化铝生产中一个十分迫切的课题。
因此，系统研究铝土矿类型、母液成分、溶出制度对钠硅渣生成的影响规律以及钠硅渣与水合铝硅酸钙相互转化的规律对于生产中降低赤泥钠硅比具有十分重要的意义。
钠硅渣和水化石榴石的组成和结构是随着反应条件的变化而变化，而且在适宜条件下可以相互转化。
通过对钠硅渣和水化石榴石在铝酸钠溶液中的反应行为和稳定性进行热力学计算和分析，明确了其相互转化的规律。
结合热力学的理论指导，实验进一步研究了矿石类型、溶出制度、母液成分对赤泥钠硅比的影响规律以及溶出液中SiO平衡浓度。
热力学研究结果表明：
水化石榴石在低温下为稳定物相，而钠硅渣在高温下为稳定物相，随着温度的升高，低饱和系数的水化石榴石均可能转化为钠硅渣；水化石榴石在苛性碱溶液中的稳定性要好于碳酸钠；无论是在苛性碱溶液中，还是在碳酸钠溶液中，水化石榴石的二氧化硅饱和系数越大，其稳定性越好。
而实验研究表明：
矿石的类型和粒度、母液中碱浓度和有机物浓度对溶出赤泥钠硅比影响很小；母液中过多的NaCl、NaCO和NaSO会显著增加溶出赤泥钠硅比；溶出时间的延长、石灰添加量的增加、循环母液中KO浓度的升高都将有利于降低赤泥钠硅比..……。