1、贵州黑铝土矿溶出性能研究2005 年第 ll 期轻金属?9?氧化铝氟化盐?贵州黑铝土矿溶出性能研究黄芳,袁华俊,李海波(1.贵州大学材料科学与冶金工程学院,贵州贵阳 550003;2.北京科技大学,北京 100083)摘要:贵州黑铝土矿贮量丰富,且氧化铝含量较高.a/S 较大.但含有机物和硫较高.本文针对黑铝土矿的溶出性能做研究,旨在找出最佳溶出条件.以减小由于原料矿石原因造成对生产的不利影响.关键词:黑铝土矿;溶出率;最佳条件中图分类号:TF80321 文献标识码:A 文章编号:10021752(2005)11000905ThestudyOnblackbauxiteSdigestionper
2、formanceofguizhouHUANGFang,YUANHuajun,LIHaibo(1.TheCollegeofMaterialsScienceandMetallurgicalEngineering,Guizhouuniversity550005;2.UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083)Abstract:Guizhoublackbauxiteisagreatreserves.withhighcontentofaluminaanda/S(ratioofaluminatosilicondioxide),buthighs
3、ulphurandorganismsubstanceThestudybasesonthedigestionperformanceofblackbauxitetofindouttheoptimumconditionSOastoreduceitsharmfuleffectstoproductionKeyWords:blackbauxite,therateofdigestion,optimumcondition黑铝土矿是铝土矿与煤层混生的结果,外观呈黑褐色,故而得名之.贵州黑铝土矿贮量丰富,是我省一种极其宝贵的铝矿资源,开发利用潜力大.这种类型的矿石,如做为烧结法系统的原料,则有机物对生产过程影响不
4、大,烧结过程可以烧掉,系统的硫也可以在烧结过程中脱除.但是,当这种原料进入拜耳系统时,即可使铝酸钠溶液呈油亮黑褐色,粘度较大,造成过滤,赤泥沉降,种子分解等作业困难,给3 结语以往文献介绍的一些振动机械的电动机功率计算方法是以实际经验为基础的经验公式较多,计算中的误差较大.而文本以振动机械起动过程来计算其功率,是比较合理的.由我院设计的大连鞍钢某石灰石矿破碎筛分系统的改造中,装车仓上,PCK1460X1300 锤式破碎机下的振动筛就是利用以f 公式进行计算,确定振动筛的电机功率参数,从根收稿 H 期:20050427氧化铝生产带来严重的影响和危害.通过对贵州黑铝土矿的溶出性能研究,达到合理,高
5、效利用资源的目的.1 实验原料1.1 黑铝土矿(1)化学组成:本上解决了烧毁电机的现象,保证矿石运输和卸料过程畅通无阻,从而使整个矿山的生产安全可靠.当然,振动筛及振动给料机的实际工作过程也较复杂,更加完善的计算方法应进一部探讨.参考文献:1沈阳铝镁设计研究院.大连土城子石灰石矿露天矿初步设计RJ.破碎筛分篇.1976.6.2钢铁厂机械化搬运设计参考资料.冶金工业出版社.1986,12.(责任编辑杜雅君)黄芳.袁华俊,李海波:贵州黑铝土矿溶出性能研究 2005 年第 l1 期表 1 黑铝土矿的化学成分(%)Table.1Chemicalcompositionofblackbauxite%)表
6、2 黑铝土矿的微量元素(%)Table.2Microelementofblackbauxite(%)(2)物相组成详见图 1,表 3.1.2 石灰石灰取自中铝贵州分公司氧化铝生产现场%CaOT:85.40%CaOf:76.38图 1 黑铝土矿衍射图Fig.1DiffractionpatternofblackbauxiteD一水硬铝石;C斜绿泥石;K高岭石;A锐钛矿;R金红石;D.白云石;CA硅铝酸钙(CaS|2)Table.3表P.hase黑co铝m土po矿sit的ion物of相b组lac成kbauxite(%)2 实验方法.【%)1.3 循环碱液循环碱液取自中铝贵州分公司氧化铝生产现场,并配
7、制成以下浓度:表 4 循环母液组成Table.4Compositionofrecycledliquor1#2#3#2363258828132lO230250l303l426l55l2.652652652.1 实验溶出工艺流程石灰,碱液,铝土矿图 2 实验溶出工艺流程Fig.2Digestingtechnologicalflowsheetoftheexperiment2005 年第 1l 期轻金属2.2 实验方案 3 实验结果实验采用 L18(636)正交试验方案 :表 5 正交试验表 L18163)Table.5OrhogonalexpeThnentL18(63)注:CaO%:l4.5;27;
8、39.5;4l2;5l4.5;617;t(溶出温度) :l24O;2260;3280;NK(苛性碱浓度)g/L.1 210;2230;3250;t(溶出时间)min:140;260;3803.1 溶出实验结果本试验采用 L18(636)正交试验方案 ,其结果如表 6 所示.3.2 赤泥的物相分析对溶出率最高的 5 号实验赤泥作物相分析结果如图 3.4 试验结果分析4.1 最佳溶出条件计算(1)平均溶出率:=90.51%(2)极差分析:对氧化铝溶出率啊 A 进行极差分析,以确定各因素对的较优水平及影响主次为:ABDC即:A2B3D3Cl(3)方差分析:以方差分析检验各因子对的影响程度.通过计算各
9、因子对叼 A 影响的方差结果与极差分析结果相同.即:A2B3D3Cl予估计最优指标:Tj=(92.54%+91.22%+90.56%+90.62%)一 390.51%=93.41%表 6 溶出实验结果12?黄芳,袁华俊 ,李海波: 贵州黑铝土矿溶出性能研究 2005 年第 1I 期图 3 赤泥的衍射图Fig.3DiffractionpatternofrednudH钙霞石;w水化石榴石;N钠云母;T 钙钛矿;K磁绿泥石;C赤铁矿;o羟钙石表 7 赤泥的物相组成Table.7Phasecompositionofredmud94929o886810121418D0.%图 4 氧化铝溶出率与石灰添加量
10、的关系Fig.4Therelationbetweentherateofdigestionandlimeadditionlevel(4)多元线性回归分析:通过多元线性回归分析,求出各因子 A,B,c,D对氧化铝溶出率综合影响的数学模型,由此获取高压溶出综合因素的最佳条件.根据计算结果,得到下述回归方程:T/A 一 0.033943x+0.396288xA 一 0.000925x+0.5225xs+0.0000375x20.0195xc 一 0.0003x+0.0435xD+18.7591取 XA,xB,Xc 和 XD 最佳条件溶出值,代入回归方程得:92.77%此值与方差分析得出的值相符.(5)
11、按氧化铝溶出率(1) 回归方程绘制图 4,5,6,7图 5 氧化铝溶出率与溶出温度的关系Fig.5Therelationbetweentherateofdigestionanddigestiontemperature图 6 氧化铝溶出率与苛性碱浓度的关系Fig.6Therelationbetweentherateofdigestionandcauxticalkaliconcentration图 7 氧化铝溶出率与溶出时间的关系Fig.7Therelationbetweentherateofdigestionanddigestiontime4.2 溶出过程作业条件对溶出率的影响在本次实验中,溶出
12、过程作业条件主要包括温2005 年第 11 期轻金属?13度,碱液浓度和溶出时间.其中温度对溶出率的影响最大,时间其次,碱液浓度影响最小.从温度对溶出率的影响图上可以看出.随着温度的升高,溶出率急剧上升.在 240270的范围内,溶出率升高较快,而其后变化缓慢,最后已经基本接近理论溶出率.相比之下,温度对于黑铝土矿的溶出显得更为明显,不仅在影响溶出率上,还表现在过滤过程中,随着温度的升高,溶出液的颜色逐渐趋于正常的茶色,并且更容易过滤.从碱浓度对溶出率的影响曲线上可以看出,碱浓度在 210225g/1 变化时,溶出率变化不明显.这是因为:随着碱浓度的增加,实验中配矿量和添加石灰量也相应增加,使
13、得钢弹中的浆液更加粘稠,使得扩散速度减慢;另一方面,高温有利于扩散,两者互相抵消,结果使得在接近反应终期的时候,反应很慢,溶出率基本不再变化.在本实验中,溶出率最高的是碱液在 2lOg/1 左右,由此可见,粘度的影响较大,掩盖了高碱度所带来对溶出率的影响.从溶出时间对溶出率的影响曲线上可以看到,无限延长溶出时间效果并不好.所以对于贵州黑色铝土矿来说,温度在较高温度,如 280左右,时间保持在 80 分钟左右为宜.4.3 石灰添加量对溶出率的影响高压溶出贵州黑色铝土矿,在其它溶出率条件一定时,添加石灰的作用表现得尤为突出.从石灰添加量对溶出率的影响图中可以看到,石灰添加量在 7.0%时,Al:O
14、3 的溶出率达到最大值.随着石灰添加量的进一步增大.溶出率又逐渐减小,其主要原因不是一水硬铝石溶出不充分,而是由于赤泥相变,生成了大量的水化石榴石和含钛水化石榴石,造成氧化铝损失增大.石灰添加量超过 7%,含水铝硅酸钠含量开始下降,但此时还有少量一水硬铝石未溶出,所以还未引起下降.当石灰添加量超过7%时,一水硬铝石已接近完全溶解,而此时将有一部分含水铝硅酸钠转化为水化石榴石使降低,随着石灰添加量的增大,赤泥中的 A/S 增大比较明显,以致造成 Al2O 的损失也越大.4.4 赤泥物相组成的分析从对有代表性的 5#实验的赤泥进行物相分析结果来看,赤泥中的硅渣主要是钙霞石和水化石榴石;含钛矿物主要
15、是钙钛矿,羟钙石和水化石榴石;钠的主要矿物为钙霞石,钠云母;含铁矿物主要是赤铁矿和磁绿泥石.钙钛矿的生成说明石灰的活性较好.消除二氧化钛的危害彻底.由本试验赤泥中的羟钙石的含量可以推测矿石中的 TiO2 分布弥散.赤泥中的水化石榴石较贵州其他矿生成的水化石榴石量少,氧化铝溶出率较高.5 结语(1)黑铝土矿的主要特点是有机物的含量较普通铝土矿多,溶出过程中有机质大部分由于氧化和分解进入溶液,溶出液粘稠,颜色发黑,不利于赤泥的沉降和过滤.(2)贵州黑铝土矿的溶出性能较好.本实验采用正交试验的方法,对贵州黑色铝土矿的溶出性能作了分析,得出黑铝土矿溶出的最佳条件为:石灰添加量:7.0%,溶出温度:28
16、0,循环母液碱浓度:210?g/1.溶出时间:80 分钟.其最佳溶出率为92.77%(3)与其他条件相比,石灰添加量在贵州黑铝土矿的溶出过程中有着非常重要的作用.除消除二:氧化钛的危害,改善溶出性能,提高溶出效果外,还起到吸附有机物的作用.(4)石灰添加量适宜时,赤泥物相中钙霞石相量较大,与贵州其他矿比较水化石榴石相较小些,表现其氧化铝溶出率较高.赤泥物相中钙钛矿量较大说明消除 O2 的危害比较彻底.参考文献:1陈万坤.提高氢氧化铝种分分解率的研究J铝镁通讯 1999l2.2杨重愚.氧化铝生产工艺学M北京,冶金工【出版社.19923顾松青一水硬铝石矿拜耳法溶出过程的研究D博士论文4戚立宽一水硬铝石矿溶出特性研究J.轻金属.1992.6.5乇建立,何静华 .影响一水硬铝石型铝土矿溶出的因素 Lt 较分析J.轻金属 2000.12.6王会生,袁华俊 ,何润德等贵州铝土矿最佳溶出条件及其数学模型轻金属.1984.3.(责任编辑张文军)
