石灰添加量對廣西一水硬鋁土礦溶出率的影響

劉戰啟

摘 要：本文基于廣西某氧化鋁廠拜耳法生產溶出工藝流程實際情況，試驗得出，鋁硅比6.8倍左右的廣西一水硬鋁土礦溶出過程，適宜的石灰添加量為8%左右，氧化鋁相對溶出率>96%，并展開研究不同溶出溫度下、不同溶出時間下石灰添加量對溶出率的影響，試驗得出，溶出溫度≤260℃時，石灰添加量按8～10%控制，溶出溫度>260℃時，石灰添加量按7～8%控制，某種原因導致溶出時間縮短時，可采用較高的石灰添加量來彌補溶出時間的欠缺，保證礦石較好的溶出效果。

關鍵詞：拜耳法氧化鋁生產;廣西一水硬鋁土礦;石灰添加量

溶出率

廣西某氧化鋁廠所用鋁土礦為一水硬鋁土礦，采用拜耳法氧化鋁生產工藝，溶出工序采用單套管和加壓煮器組成的十級預熱、六級壓煮器高壓間接加熱至溶出反應溫度，然后停留反應45～60分鐘的生產工藝流程。近年來，該氧化鋁廠自備礦區產出鋁土礦品位在不斷的下降，礦石鋁硅比基本在6.5—7.0倍之間，平均6.75倍，而原有的拜耳法氧化鋁生產工藝主體流程基本沒變，這種情況下，石灰添加量勢必要作出適當的調整，以取得較好的溶出率和經濟效益。本文基于廣西某氧化鋁廠拜耳法生產溶出工藝流程實際情況，研究鋁硅比6.8倍左右的廣西一水硬鋁土礦溶出過程中，不同石灰添加量對溶出率的影響，找出最佳、最經濟的石灰添加量，并展開研究不同溶出溫度下、不同溶出時間下石灰添加量對溶出率的影響，找出基于現有生產工藝、生產設備下，通過調整石灰添加量來改善溶出過程的可行性措施。

一、試驗原料與方法

（一）試驗用鋁土礦

試驗用鋁土礦來源于廣西某氧化鋁廠。將上述礦樣進行烘干、混勻、磨細后縮分（樣品標注為縮分1—5#鋁土礦），進行化學成分和物相組成分析，化學成分分析結果見表1，物相組成分析結果見表2。

從表1可以看出，該廠土礦中Al2O3含量為50.97%，SiO2含量為7.48%，A/S為6.81;含量較高的微量元素有P2O5、V、Zr、Cr及MnO，其中P2O5 0.10%，V224.8ppm，Zr1441ppm，Cr755ppm，以及MnO877ppm;該礦中 C總為0.29%，C有機為0.17%。

從表2可以看出，該廠礦中主要的含鋁礦物為一水硬鋁石及三水鋁石，其中一水硬鋁石含量為52%，三水鋁石含量為3%;鋁土礦中主要的含硅礦物較復雜，分別為綠泥石、高嶺石、葉臘石、伊利石以及石英，其中綠泥石含量為14%、高嶺石含量為4%，葉臘石含量為2%，伊利石含量為1%，石英含量為1%;鋁土礦中主要的含鐵礦物為赤鐵礦、針鐵礦及綠泥石，其中赤鐵礦含量為7%，針鐵礦含量為10%;鋁土礦中主要的含鈦礦物為銳鈦礦和金紅石，其中銳鈦礦含量為2.0%，金紅石含量為1.3%;鋁土礦中主要的含鈣礦物為方解石，其含量為1.0%。

（二）試驗用循環母液

試驗用循環母液為廣西某氧化鋁廠生產用循環母液，其主要化學成分如表3所示。

（三）試驗用石灰

試驗用石灰取自廣西某氧化鋁廠生產流程，經過化灰粉化后，在高溫電阻爐中經1050℃焙燒后得到。經分析，石灰中的CaO有效為91.29%，總CaO含量為95.20%。

（四）鋁土礦溶出試驗方法

鋁土礦溶出試驗在RHL-100和RHL-150熔鹽爐中進行。按照配料要求，將一定比例的溶出用循環母液、鋁土礦及石灰加入鋼彈中，將礦漿攪勻后加蓋密封，裝在可旋轉運動的鋼彈架中，放入已升至預定溫度的熔鹽爐中并立即攪拌。當達到預定時間后，使溶出液與赤泥分離，分析溶出液的化學成分。赤泥經洗滌、烘干后，分析化學成分。根據鋁土礦A/S及溶出赤泥A/S，計算氧化鋁的溶出率。

二、鋁土礦溶出試驗結果與分析

（一）石灰添加量對溶出效果的影響

為了更具有模擬性，實驗室試驗過程中升溫過程均模擬生產現場預熱過程，按照175～203℃50min、203～260℃50min、260℃31min、258℃33min的升溫程序，采用縮分1#鋁土礦，在母液苛性堿濃度234g/L，石灰添加量分別為0、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的條件下開展了石灰添加量對鋁土礦溶出效果影響的試驗研究，試驗結果見圖1。

從圖1可以看出，鋁土礦溶出赤泥A/S隨石灰添加量的增加呈先下降后上升，溶出赤泥N/S則呈持續下降的趨勢，這與一般礦石的溶出規律相一致。石灰添加量在8%時，溶出赤泥A/S最低，為1.15，此時N/S為0.35，氧化鋁實際溶出率為83.09%，相對溶出率97.38%。

（二）不同溶出溫度下石灰添加量對溶出效果的影響

模擬現場預熱過程，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的升溫程序，采用縮分5#鋁土礦，在母液苛性堿濃度為234g/L，石灰添加量為0～10%條件下，開展了溶出溫度對鋁土礦溶出效果影響的試驗研究，試驗結果見圖2。

從圖2可以看出，當石灰添加量<10%時，在相同石灰添加量條件下，隨著溶出溫度升高（255—270℃），溶出赤泥A/S逐漸下降，說明石灰添加量相對少的條件下，提高溶出溫度有利于礦石中氧化鋁的溶出;當石灰添加量為10%時，溶出溫度對于溶出赤泥的A/S影響不明顯，說明較高的石灰添加量可以在一定程度上彌補溶出溫度較低的欠缺，保證較好的溶出效果。因此，生產控制上，在溶出溫度≤260℃時，石灰添加量按8～10%控制;在溶出溫度>260℃時，石灰添加量按7～8%控制。

三、結論

（1）綜合考慮廣西某氧化鋁廠溶出工藝條件（溶出液Rp≤1.17，溶出溫度≥260℃，溶出時間≥65分鐘），對鋁土礦鋁硅比6.5—7.0倍，適宜的石灰添加量為8%左右，實驗室溶出赤泥A/S1.15倍左右，N/S0.40倍左右，氧化鋁相對溶出率>96%。

（2）適宜的石灰添加量與溶出溫度有關。在溶出溫度≤260℃時，石灰添加量按8～10%控制;在現有壓煮器安全運行前提條件下，如果溶出溫度能實現>260℃，石灰添加量按7～8%控制。同等壓力、溫度的蒸汽條件下，在溶出過程運行周期的初期，溶出系統熱效率較高，可以適當降低石灰添加量;而在溶出過程運行周期的末期，溶出系統熱效率變差，實際溶出溫度有所降低，為達到相同溶出效果，應考慮適當增加石灰用量。

（3）當石灰添加量<8%時，隨著溶出時間的增加，溶出赤泥A/S降低;當石灰添加量≥8%時，溶出時間對溶出赤泥A/S影響不大。若因溶出設備出現如管束破等故障，或工藝調整等原因，溶出時間縮短時，可采用較高的石灰添加量來彌補溶出時間的欠缺，保證礦石較好的溶出效果。

參考文獻：

[1]楊重愚.氧化鋁生產工藝學[M].北京：冶金工業出版社，1993：69—75.

[2]付高峰，田富泉，權昆.中低品位鋁土礦石灰拜耳法溶出的研究[J].東北大學學報（自然科學版）2005，26（11）：76-78

[3]項陽，袁藝等.拜耳法中石灰添加量對氧化鋁溶出率的影響[J].貴州化工，2004，29（1）8-9