拜耳法高压溶出过程添加钙水化石榴石作用的研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
将烧结法钙硅渣做为拜耳法溶出过程的添加 剂 ,替代了部分石灰 ,还可使钙硅渣中钙水化石榴石 中 SiO2 的饱和系数 x 从 0. 1 提高到 0. 9～1. 0 ,避免 了拜耳法溶出脱硅产物带走大量的氧化铝 。因此我 们对钙硅渣作为拜耳法高压溶出添加剂的可行性及 其对高压溶出过程带来的影响进行了深入研究 。
1 :2 265. 5 278. 62 233 1. 38 18. 35 6. 85 21. 6 22. 3 8. 4
1 :3 264. 0 271. 95 230 1. 39 17. 96 6. 77 22. 2 22. 4 8. 4
0 :1 268. 4 268. 09 230 1. 41 17. 45 6. 70 22. 8 23. 0 7. 5
将烧结法二次脱硅生成的大量钙硅渣加入拜耳 法溶出系统 ,替代部分石灰 ,避免了拜耳法溶出脱硅 产物带走大量的氧化铝 ,提高溶出过程的氧化铝回 收率 ,烧结法配料系统减少了钙硅渣所带大量附液 , 生料浆配制的水分更易控制 。高压溶出添加钙硅渣 给降低蒸发能耗和生产流程控制两方面都带来较多 的益处 。
1 试验原料
其它
21. 58 22. 47 2百度文库. 5 22. 27 22. 55
A/ S
1. 25 1. 17 1. 18 1. 24 1. 31
N/ S
0. 51 0. 46 0. 46 0. 46 0. 43
表 5 不同钙硅渣与石灰配比溶出赤泥物相分析结果 ( %)
编号
钙硅渣与石灰配比
水化石榴石 钙霞石型水合铝硅酸钠 钙钛矿 方解石 氢氧化钙 赤铁矿 石英
含量 61. 3
12. 1 2. 6
1. 2
1. 4
12
9. 4
1. 4 石灰
石 灰 中 CaOT 含 量 为 91. 9 % , CaOf 含 量 为 8413 %。
2 不同钙硅渣与石灰配比溶出试验
预脱硅条件 :预脱硅温度 100 ℃,预脱硅时间 4 h 。溶出条件 : 溶出温度 260 ℃,溶出时间 45 min , 有效钙添加量 9 % (以硅渣和石灰的有效钙量计) 。 溶出试验化学分析结果见表 4 。
Na2O 和 Al2O3 都有所减少 ,提高 Al2O3 的溶出率 , 赤泥沉降性能有所改善 。这也是在高压溶出过程添 加钙硅渣 ,促进溶出率提高的原因 。随着钙添加量 中钙硅渣添加比例的增大 ,水化石榴石含量逐渐降 低 ,也说明了 N/ S 随之升高的原因 。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
表 6 溶出条件选择正交试验因素水平编码
水平
温度 ℃
时间 min
有效钙添 加量 , %
钙硅渣与 石灰配比
1
255
40
5
1 :1
2
260
50
7
2 :3
3
265
60
9
1 :3
从表 7 可以看出各种因素对溶出结果的影响依 次为 :溶出温度 →钙硅渣与石灰配比 →石灰添加量 →溶出时间 。溶出温度对溶出效果影响最为显著 , 其余 3 个因素对溶出效果影响相对较小 。溶出温度 越高 ,溶出效果越好 ,但在 255 ℃以上 ,溶出效果都
① 作者简介 :米珍珍 (1966 - ) ,女 ,山西河津人 ,高级工程师 ,大学本科 ,自 1988 年一直从事氧化铝工艺研究 。 收稿日期 :2007 - 04 - 12
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
其它
1
1 :0
31. 6
39. 4
10. 2
1. 1
2. 9
6. 7
2. 1
6. 0
2
1 :1
34. 2
35. 8
10. 9
/
3. 1
6. 5
2. 8
6. 7
3
1 :2
35. 9
34. 6
11. 2
/
3. 3
6. 8
1. 9
6. 3
4
1 :3
36. 4
34. 9
10. 8
/
3. 2
6. 8
1. 8
6. 1
成分 含量
表 2 钙硅渣化学成分 ( %)
Al2O3 SiO2 CaO Fe2O3 TiO2 Na2O 灼减 其它 27. 00 6. 87 34. 80 1. 44 0. 71 2. 95 25. 99 0. 24
表 3 钙硅渣物相检测结果 ( %)
名称 水化石榴石 方钠石 方解石 钙钛矿 赤铁矿 氢氧化钙 其它
2007 年第 11 期 轻 金 属 · 13 ·
拜耳法高压溶出过程添加钙水化石榴石作用的研究
米珍珍 ①
(中国铝业山西分公司 技术开发部 ,山西 河津 043304)
摘要 : 混联法生产系统中 ,烧结法粗液深度脱硅过程生成主要由钙水化石榴石组成的钙硅渣 。将烧结法钙硅渣做为 拜耳法溶出过程的添加剂 ,可替代部分石灰 ,还可使钙硅渣中钙水化石榴石中 SiO2 的饱和系数 x 从 0. 1 提高到 0. 9～ 1. 0 ,避免了拜耳法溶出脱硅产物带走大量的氧化铝 ,提高溶出过程的氧化铝回收率 。试验研究结果表明 ,随着拜耳法 高压溶出过程钙添加量中钙硅渣添加比例的增大 ,溶出液αk 逐渐降低 、溶出赤泥的 N/ S 升高 ,矿石的相对回收率升 高 ,对提高拜耳法循环效率和生产砂状氧化铝都会产生非常有利的影响 。 关键词 : 钙硅渣 ;钙水化石榴石 ;高压溶出 ;循环效率 中图分类号 : TF803. 25 文献标识码 : A 文章编号 : 100221752 (2007) 1121324
· 1 4 · 米珍珍 :拜耳法高压溶出过程添加钙水化石榴石作用的研究 2007 年第 11 期
1. 2 碱 液 碱液取生产现场循环母液 , 将 Na2Ok 浓度调配
到 240g/ L 。 1. 3 钙硅渣
试验用钙硅渣取自生产深度脱硅二次硅渣沉降 的底流 ,水分 35 % ,过滤 、烘干 、磨制后过 60 # 筛备 用 。钙硅渣的化学分析和物相结果见表 2 、表 3 。
Studying the adding calcium hydrating garnet
into high pressure digestion in Bayer process
M I Zhen - zhen
( S han x i B ranch of Chalco , Heji n 043304 , Chi na)
pressure digestion in Bayer process.
Key words :calcium and silicate mud ;calcium hydrating garnet ;high - pressure digestion ;circulation efficiency
混联法生产系统中 ,烧结法粗液深度脱硅过程 生成大量的钙硅渣 ,主要成分是钙水化石榴石 。在 现生产流程中 ,钙硅渣被送回烧结法配料系统 ,不但 造成系统物料流量增大 ,而且因钙硅渣中含有一定 量的 Al2O3 并在系统中循环 ,加之含有的大量附水 , 如果控制不当 ,会给烧结配料带来一定的难度 。
添加石灰的条件下 ,拜耳赤泥中水化石榴石和 水合铝硅酸钠两种化合物的比值 、水化石榴石中的 SiO2 饱和程度都与作业条件有关 。由于 SiO2 在溶 液中的溶解度是随着 Na2O 浓度的提高而提高的 , 所以提高 Na2O 浓度能使水化石榴石饱和程度增 大 。溶出温度提高 ,水化石榴石分解越充分 ,它更多 是在料浆冷却过程中重新生成的 ,因此提高温度也 可使水化石榴石中 SiO2 的饱和程度增大 。
3. 2 添加钙硅渣对赤泥沉降性能的影响
对不同钙硅渣与石灰配比在 260 ℃、45 min 的 溶出条件下的溶出料浆 ,加入洗液 (取自生产现场) 稀释到 Nk 浓度 165 g/ L ,在 95 ℃恒温条件下加入 絮凝剂考察其沉降性能 。从沉降试验结果看 :在洗 液浓度为 60g/ L～70 g/ L 的范围内 ,将溶出浆液稀 释到 Nk 浓度 165 g/ L ,稀释浆液的固含随钙硅渣添 加量的增大而增大 。但在相同的操作条件下 ,钙硅 渣与石灰不同配比的稀释料浆沉降性能都较好 。沉 速 、沉高 、压缩液固比等指标无明显差异 。
较好 ,9 组试验的溶出率都 > 95 %。溶出液αk 和溶 出赤泥 A/ S 相对较低 。从极差分析可知 ,随着溶出 温度的升高 、钙添加量中钙硅渣添加比例的增大 、石 灰添加量的增大 、溶出时间的延长 ,溶出赤泥铝硅比 降低 ,相对溶出率升高 ,溶出效果更好 。
正交试验结果表明 ,在添加钙硅渣添加剂的溶 出过程中 ,温度仍是最主要的影响因素 ,溶出时间 、 石灰添加量 、钙硅渣添加比例等因素对溶出效果的 影响都较弱 。
2007 年第 11 期 轻 金 属 · 15 ·
3 高压溶出添加钙水化石榴石试验
3. 1 溶出影响因素的正交试验 正交试验的因素水平编码见表 6 。表 7 为溶出
试验结果 ,并以溶出赤泥 A/ S 对各因素进行了极差 分析 。
石灰配比 N T
Al2O3
NK
αk
g/ l
g/ l
g/ l
溶出赤泥 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO Na2O
1 :0 262. 2 275. 90 228 1. 36 18. 65 6. 77 23. 4 20. 0 9. 6
1 :1 267. 7 279. 19 233 1. 37 18. 95 6. 48 22. 1 21. 3 8. 7
5
0 :1
37. 4
31. 9
11. 2
/
3. 4
6. 7
2. 8
6. 6
从表 5 同钙硅渣与石灰配比的溶出赤泥物相定 量分析结果看 ,随着钙添加量中钙硅渣添加比例的 增大 ,溶出赤泥中水化石榴石的含量逐渐减小 ,而钙 霞石型水合铝硅酸钠的含量逐渐升高 。根据理论研 究结果 ,在拜耳法高压溶出过程添加能促使生成化 学稳定性大的钙霞石的添加剂 ,可使赤泥中结合的
从表 4 试验结果看 ,相同的溶出条件下 ,随着钙 添加量中钙硅渣添加比例的增大 ,溶出液αk 逐渐降 低 ,溶出赤泥 N/ S 逐渐增大 ;溶出赤泥 A/ S 先降低 后增加 。
溶出赤泥的物相分析结果见表 5 。
编号
1 2 3 4 5
表 4 不同钙硅渣与石灰配比溶出试验结果 ( %)
溶 液
钙硅渣与
1. 1 矿 石 从拜耳法格子磨入磨处取高铝矿 ,矿石经破碎
后过 100 # 筛备用 。矿石的化学成分分析结果见表 1 。矿石主要矿物为一水硬铝石 、高岭石 ,少量的石 英 、锐钛矿 。
成分 含量
表 1 铝土矿化学成分 ( %)
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 Na2O 灼减 其它 A/ S 68. 8 6. 98 3. 55 3. 13 0. 05 14. 48 3. 01 9. 86
Absract :In mixed combination process ,calcium and silicate mud is generated during desilication process ,which is mainly made of calcium hydrate gar2 net . If t he calcium silicate mud is used as additives in Bayer process ,it may substitute some of lime and increase t he saturable factor of SiO2 in calcium hy2 drating garnet from 0. 1 to 0. 9～1. 0 so as to increase t he recovery rate of alumina in digestion process. The test shows t hat digestion solutionαk is grad2 ually decreased ,N/ S of digested red mud is higher and recovery rate of bauxite is greater along wit h t he increase of calcium and silicate mud in t he high
1 :2 265. 5 278. 62 233 1. 38 18. 35 6. 85 21. 6 22. 3 8. 4
1 :3 264. 0 271. 95 230 1. 39 17. 96 6. 77 22. 2 22. 4 8. 4
0 :1 268. 4 268. 09 230 1. 41 17. 45 6. 70 22. 8 23. 0 7. 5
将烧结法二次脱硅生成的大量钙硅渣加入拜耳 法溶出系统 ,替代部分石灰 ,避免了拜耳法溶出脱硅 产物带走大量的氧化铝 ,提高溶出过程的氧化铝回 收率 ,烧结法配料系统减少了钙硅渣所带大量附液 , 生料浆配制的水分更易控制 。高压溶出添加钙硅渣 给降低蒸发能耗和生产流程控制两方面都带来较多 的益处 。
1 试验原料
其它
21. 58 22. 47 2百度文库. 5 22. 27 22. 55
A/ S
1. 25 1. 17 1. 18 1. 24 1. 31
N/ S
0. 51 0. 46 0. 46 0. 46 0. 43
表 5 不同钙硅渣与石灰配比溶出赤泥物相分析结果 ( %)
编号
钙硅渣与石灰配比
水化石榴石 钙霞石型水合铝硅酸钠 钙钛矿 方解石 氢氧化钙 赤铁矿 石英
含量 61. 3
12. 1 2. 6
1. 2
1. 4
12
9. 4
1. 4 石灰
石 灰 中 CaOT 含 量 为 91. 9 % , CaOf 含 量 为 8413 %。
2 不同钙硅渣与石灰配比溶出试验
预脱硅条件 :预脱硅温度 100 ℃,预脱硅时间 4 h 。溶出条件 : 溶出温度 260 ℃,溶出时间 45 min , 有效钙添加量 9 % (以硅渣和石灰的有效钙量计) 。 溶出试验化学分析结果见表 4 。
Na2O 和 Al2O3 都有所减少 ,提高 Al2O3 的溶出率 , 赤泥沉降性能有所改善 。这也是在高压溶出过程添 加钙硅渣 ,促进溶出率提高的原因 。随着钙添加量 中钙硅渣添加比例的增大 ,水化石榴石含量逐渐降 低 ,也说明了 N/ S 随之升高的原因 。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
表 6 溶出条件选择正交试验因素水平编码
水平
温度 ℃
时间 min
有效钙添 加量 , %
钙硅渣与 石灰配比
1
255
40
5
1 :1
2
260
50
7
2 :3
3
265
60
9
1 :3
从表 7 可以看出各种因素对溶出结果的影响依 次为 :溶出温度 →钙硅渣与石灰配比 →石灰添加量 →溶出时间 。溶出温度对溶出效果影响最为显著 , 其余 3 个因素对溶出效果影响相对较小 。溶出温度 越高 ,溶出效果越好 ,但在 255 ℃以上 ,溶出效果都
① 作者简介 :米珍珍 (1966 - ) ,女 ,山西河津人 ,高级工程师 ,大学本科 ,自 1988 年一直从事氧化铝工艺研究 。 收稿日期 :2007 - 04 - 12
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
其它
1
1 :0
31. 6
39. 4
10. 2
1. 1
2. 9
6. 7
2. 1
6. 0
2
1 :1
34. 2
35. 8
10. 9
/
3. 1
6. 5
2. 8
6. 7
3
1 :2
35. 9
34. 6
11. 2
/
3. 3
6. 8
1. 9
6. 3
4
1 :3
36. 4
34. 9
10. 8
/
3. 2
6. 8
1. 8
6. 1
成分 含量
表 2 钙硅渣化学成分 ( %)
Al2O3 SiO2 CaO Fe2O3 TiO2 Na2O 灼减 其它 27. 00 6. 87 34. 80 1. 44 0. 71 2. 95 25. 99 0. 24
表 3 钙硅渣物相检测结果 ( %)
名称 水化石榴石 方钠石 方解石 钙钛矿 赤铁矿 氢氧化钙 其它
2007 年第 11 期 轻 金 属 · 13 ·
拜耳法高压溶出过程添加钙水化石榴石作用的研究
米珍珍 ①
(中国铝业山西分公司 技术开发部 ,山西 河津 043304)
摘要 : 混联法生产系统中 ,烧结法粗液深度脱硅过程生成主要由钙水化石榴石组成的钙硅渣 。将烧结法钙硅渣做为 拜耳法溶出过程的添加剂 ,可替代部分石灰 ,还可使钙硅渣中钙水化石榴石中 SiO2 的饱和系数 x 从 0. 1 提高到 0. 9～ 1. 0 ,避免了拜耳法溶出脱硅产物带走大量的氧化铝 ,提高溶出过程的氧化铝回收率 。试验研究结果表明 ,随着拜耳法 高压溶出过程钙添加量中钙硅渣添加比例的增大 ,溶出液αk 逐渐降低 、溶出赤泥的 N/ S 升高 ,矿石的相对回收率升 高 ,对提高拜耳法循环效率和生产砂状氧化铝都会产生非常有利的影响 。 关键词 : 钙硅渣 ;钙水化石榴石 ;高压溶出 ;循环效率 中图分类号 : TF803. 25 文献标识码 : A 文章编号 : 100221752 (2007) 1121324
· 1 4 · 米珍珍 :拜耳法高压溶出过程添加钙水化石榴石作用的研究 2007 年第 11 期
1. 2 碱 液 碱液取生产现场循环母液 , 将 Na2Ok 浓度调配
到 240g/ L 。 1. 3 钙硅渣
试验用钙硅渣取自生产深度脱硅二次硅渣沉降 的底流 ,水分 35 % ,过滤 、烘干 、磨制后过 60 # 筛备 用 。钙硅渣的化学分析和物相结果见表 2 、表 3 。
Studying the adding calcium hydrating garnet
into high pressure digestion in Bayer process
M I Zhen - zhen
( S han x i B ranch of Chalco , Heji n 043304 , Chi na)
pressure digestion in Bayer process.
Key words :calcium and silicate mud ;calcium hydrating garnet ;high - pressure digestion ;circulation efficiency
混联法生产系统中 ,烧结法粗液深度脱硅过程 生成大量的钙硅渣 ,主要成分是钙水化石榴石 。在 现生产流程中 ,钙硅渣被送回烧结法配料系统 ,不但 造成系统物料流量增大 ,而且因钙硅渣中含有一定 量的 Al2O3 并在系统中循环 ,加之含有的大量附水 , 如果控制不当 ,会给烧结配料带来一定的难度 。
添加石灰的条件下 ,拜耳赤泥中水化石榴石和 水合铝硅酸钠两种化合物的比值 、水化石榴石中的 SiO2 饱和程度都与作业条件有关 。由于 SiO2 在溶 液中的溶解度是随着 Na2O 浓度的提高而提高的 , 所以提高 Na2O 浓度能使水化石榴石饱和程度增 大 。溶出温度提高 ,水化石榴石分解越充分 ,它更多 是在料浆冷却过程中重新生成的 ,因此提高温度也 可使水化石榴石中 SiO2 的饱和程度增大 。
3. 2 添加钙硅渣对赤泥沉降性能的影响
对不同钙硅渣与石灰配比在 260 ℃、45 min 的 溶出条件下的溶出料浆 ,加入洗液 (取自生产现场) 稀释到 Nk 浓度 165 g/ L ,在 95 ℃恒温条件下加入 絮凝剂考察其沉降性能 。从沉降试验结果看 :在洗 液浓度为 60g/ L～70 g/ L 的范围内 ,将溶出浆液稀 释到 Nk 浓度 165 g/ L ,稀释浆液的固含随钙硅渣添 加量的增大而增大 。但在相同的操作条件下 ,钙硅 渣与石灰不同配比的稀释料浆沉降性能都较好 。沉 速 、沉高 、压缩液固比等指标无明显差异 。
较好 ,9 组试验的溶出率都 > 95 %。溶出液αk 和溶 出赤泥 A/ S 相对较低 。从极差分析可知 ,随着溶出 温度的升高 、钙添加量中钙硅渣添加比例的增大 、石 灰添加量的增大 、溶出时间的延长 ,溶出赤泥铝硅比 降低 ,相对溶出率升高 ,溶出效果更好 。
正交试验结果表明 ,在添加钙硅渣添加剂的溶 出过程中 ,温度仍是最主要的影响因素 ,溶出时间 、 石灰添加量 、钙硅渣添加比例等因素对溶出效果的 影响都较弱 。
2007 年第 11 期 轻 金 属 · 15 ·
3 高压溶出添加钙水化石榴石试验
3. 1 溶出影响因素的正交试验 正交试验的因素水平编码见表 6 。表 7 为溶出
试验结果 ,并以溶出赤泥 A/ S 对各因素进行了极差 分析 。
石灰配比 N T
Al2O3
NK
αk
g/ l
g/ l
g/ l
溶出赤泥 SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO Na2O
1 :0 262. 2 275. 90 228 1. 36 18. 65 6. 77 23. 4 20. 0 9. 6
1 :1 267. 7 279. 19 233 1. 37 18. 95 6. 48 22. 1 21. 3 8. 7
5
0 :1
37. 4
31. 9
11. 2
/
3. 4
6. 7
2. 8
6. 6
从表 5 同钙硅渣与石灰配比的溶出赤泥物相定 量分析结果看 ,随着钙添加量中钙硅渣添加比例的 增大 ,溶出赤泥中水化石榴石的含量逐渐减小 ,而钙 霞石型水合铝硅酸钠的含量逐渐升高 。根据理论研 究结果 ,在拜耳法高压溶出过程添加能促使生成化 学稳定性大的钙霞石的添加剂 ,可使赤泥中结合的
从表 4 试验结果看 ,相同的溶出条件下 ,随着钙 添加量中钙硅渣添加比例的增大 ,溶出液αk 逐渐降 低 ,溶出赤泥 N/ S 逐渐增大 ;溶出赤泥 A/ S 先降低 后增加 。
溶出赤泥的物相分析结果见表 5 。
编号
1 2 3 4 5
表 4 不同钙硅渣与石灰配比溶出试验结果 ( %)
溶 液
钙硅渣与
1. 1 矿 石 从拜耳法格子磨入磨处取高铝矿 ,矿石经破碎
后过 100 # 筛备用 。矿石的化学成分分析结果见表 1 。矿石主要矿物为一水硬铝石 、高岭石 ,少量的石 英 、锐钛矿 。
成分 含量
表 1 铝土矿化学成分 ( %)
Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 Na2O 灼减 其它 A/ S 68. 8 6. 98 3. 55 3. 13 0. 05 14. 48 3. 01 9. 86
Absract :In mixed combination process ,calcium and silicate mud is generated during desilication process ,which is mainly made of calcium hydrate gar2 net . If t he calcium silicate mud is used as additives in Bayer process ,it may substitute some of lime and increase t he saturable factor of SiO2 in calcium hy2 drating garnet from 0. 1 to 0. 9～1. 0 so as to increase t he recovery rate of alumina in digestion process. The test shows t hat digestion solutionαk is grad2 ually decreased ,N/ S of digested red mud is higher and recovery rate of bauxite is greater along wit h t he increase of calcium and silicate mud in t he high