石灰添加量對(duì)廣西一水硬鋁土礦溶出率的影響

劉戰(zhàn)啟

摘 要：本文基于廣西某氧化鋁廠拜耳法生產(chǎn)溶出工藝流程實(shí)際情況，試驗(yàn)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(duì)溶出率>96%，并展開研究不同溶出溫度下、不同溶出時(shí)間下石灰添加量對(duì)溶出率的影響，試驗(yàn)得出，溶出溫度≤260℃時(shí)，石灰添加量按8～10%控制，溶出溫度>260℃時(shí)，石灰添加量按7～8%控制，某種原因?qū)е氯艹鰰r(shí)間縮短時(shí)，可采用較高的石灰添加量來彌補(bǔ)溶出時(shí)間的欠缺，保證礦石較好的溶出效果。

關(guān)鍵詞：拜耳法氧化鋁生產(chǎn);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(chǎn)工藝，溶出工序采用單套管和加壓煮器組成的十級(jí)預(yù)熱、六級(jí)壓煮器高壓間接加熱至溶出反應(yīng)溫度，然后停留反應(yīng)45～60分鐘的生產(chǎn)工藝流程。近年來，該氧化鋁廠自備礦區(qū)產(chǎn)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(chǎn)工藝主體流程基本沒變，這種情況下，石灰添加量勢(shì)必要作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以取得較好的溶出率和經(jīng)濟(jì)效益。本文基于廣西某氧化鋁廠拜耳法生產(chǎn)溶出工藝流程實(shí)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(duì)溶出率的影響，找出最佳、最經(jīng)濟(jì)的石灰添加量，并展開研究不同溶出溫度下、不同溶出時(shí)間下石灰添加量對(duì)溶出率的影響，找出基于現(xiàn)有生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備下，通過調(diào)整石灰添加量來改善溶出過程的可行性措施。

一、試驗(yàn)原料與方法

（一）試驗(yàn)用鋁土礦

試驗(yàn)用鋁土礦來源于廣西某氧化鋁廠。將上述礦樣進(jìn)行烘干、混勻、磨細(xì)后縮分（樣品標(biāo)注為縮分1—5#鋁土礦），進(jìn)行化學(xué)成分和物相組成分析，化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，物相組成分析結(jié)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(jī)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(fù)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(yàn)用循環(huán)母液

試驗(yàn)用循環(huán)母液為廣西某氧化鋁廠生產(chǎn)用循環(huán)母液，其主要化學(xué)成分如表3所示。

（三）試驗(yàn)用石灰

試驗(yàn)用石灰取自廣西某氧化鋁廠生產(chǎn)流程，經(jīng)過化灰粉化后，在高溫電阻爐中經(jīng)1050℃焙燒后得到。經(jīng)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(yàn)方法

鋁土礦溶出試驗(yàn)在RHL-100和RHL-150熔鹽爐中進(jìn)行。按照配料要求，將一定比例的溶出用循環(huán)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鋼彈架中，放入已升至預(yù)定溫度的熔鹽爐中并立即攪拌。當(dāng)達(dá)到預(yù)定時(shí)間后，使溶出液與赤泥分離，分析溶出液的化學(xué)成分。赤泥經(jīng)洗滌、烘干后，分析化學(xué)成分。根據(jù)鋁土礦A/S及溶出赤泥A/S，計(jì)算氧化鋁的溶出率。

二、鋁土礦溶出試驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）石灰添加量對(duì)溶出效果的影響

為了更具有模擬性，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)過程中升溫過程均模擬生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)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(duì)鋁土礦溶出效果影響的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)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(xù)下降的趨勢(shì)，這與一般礦石的溶出規(guī)律相一致。石灰添加量在8%時(shí)，溶出赤泥A/S最低，為1.15，此時(shí)N/S為0.35，氧化鋁實(shí)際溶出率為83.09%，相對(duì)溶出率97.38%。

（二）不同溶出溫度下石灰添加量對(duì)溶出效果的影響

模擬現(xiàn)場(chǎng)預(yù)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(duì)鋁土礦溶出效果影響的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，當(dāng)石灰添加量<10%時(shí)，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(duì)少的條件下，提高溶出溫度有利于礦石中氧化鋁的溶出;當(dāng)石灰添加量為10%時(shí)，溶出溫度對(duì)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(bǔ)溶出溫度較低的欠缺，保證較好的溶出效果。因此，生產(chǎn)控制上，在溶出溫度≤260℃時(shí)，石灰添加量按8～10%控制;在溶出溫度>260℃時(shí)，石灰添加量按7～8%控制。

三、結(jié)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(shí)間≥65分鐘），對(duì)鋁土礦鋁硅比6.5—7.0倍，適宜的石灰添加量為8%左右，實(shí)驗(yàn)室溶出赤泥A/S1.15倍左右，N/S0.40倍左右，氧化鋁相對(duì)溶出率>96%。

（2）適宜的石灰添加量與溶出溫度有關(guān)。在溶出溫度≤260℃時(shí)，石灰添加量按8～10%控制;在現(xiàn)有壓煮器安全運(yùn)行前提條件下，如果溶出溫度能實(shí)現(xiàn)>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(yùn)行周期的初期，溶出系統(tǒng)熱效率較高，可以適當(dāng)降低石灰添加量;而在溶出過程運(yùn)行周期的末期，溶出系統(tǒng)熱效率變差，實(shí)際溶出溫度有所降低，為達(dá)到相同溶出效果，應(yīng)考慮適當(dāng)增加石灰用量。

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

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