【文章內(nèi)容簡介】 第 15章 鋁酸鹽爐料燒結(jié)過程工藝 熟料窯燒成制度 ? 生料加煤是基礎(chǔ)： 生料加煤量為總物料量的 % ? 適當?shù)倪^?？諝庀禂?shù)： 過剩空氣系數(shù) ? 短火焰的正燒結(jié)熱工制度： 火焰長度 ? 均勻穩(wěn)定的喂料制度： 喂料量盡可能大，喂料制度均勻穩(wěn)定 ? 粗的火焰形狀： 減少燒成帶硫的氧化 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料窯燒成制度 ? 生料加煤是基礎(chǔ)： 生料加煤量為總物料量的 % ? 適當?shù)倪^?？諝庀禂?shù)： 過?？諝庀禂?shù) ? 短火焰的正燒結(jié)熱工制度： 火焰長度 ? 均勻穩(wěn)定的喂料制度： 喂料量盡可能大，喂料制度均勻穩(wěn)定 ? 粗的火焰形狀： 減少燒成帶硫的氧化 熟料溶出的 目的 就是將熟料中的鋁酸鈉 Na2O A12O3和鐵酸鈉 Na2O Fe2O3最大限度地溶解于稀堿溶液中，制取鋁酸鈉溶液（粗液），而熟料中的原硅酸鈣2CaOSiO2和鈦酸鈣 CaOTiO2轉(zhuǎn)入固相赤泥中。實現(xiàn)有用成份氧化鈉和氧化鋁與雜質(zhì)進行分離，并為赤泥分離洗滌創(chuàng)造良好的條件。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的主要目的 工業(yè)上一般采用下面兩種方法進行熟料的溶出： 一種是 顆粒溶出 ，又稱 對流溶出 。此法是將熟料破碎成 8毫米以下的顆粒，在筒形溶出器內(nèi)與溶液相對流動，溶出熟料中的 Al2ONa2O。在顆粒溶出時，顆粒內(nèi)部的擴散過程有著很大的作用，它對熟料質(zhì)量要求高，作業(yè)難于控制。 另一種是 濕磨粉碎溶出 ，它是將熟料與調(diào)整液一道加入溢流磨或格子磨內(nèi)進行粉碎細磨過程中溶出 Al2O3和 Na2O。這種方法溶出時間短，溶出率高，我國燒結(jié)法氧化鋁廠和聯(lián)合法氧化鋁廠熟料的溶出都采用這種方法溶出。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出工藝 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的凈溶出率： 是衡量熟料溶出過程好壞的標志 Al2O3熟 — 熟料中 Al2O3含量， % Al2O3泥 — 赤泥中 Al2O3含量， % Na2O熟 — 熟料中 Na2O含量， % Na2O泥 — 熟料中 Na2O含量， % 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的主要反應(yīng) 易溶于水和稀堿溶液，是一個迅速進行的單純的溶解過程，可以得到氧化鋁極為過飽和的溶液。是一放熱反應(yīng)。 磨細的熟料在 100℃ 用堿溶液溶解， 3min便可完全溶解，獲得Al2O3100g/L， MR=。 在生產(chǎn)中由熟料制得的鋁酸鈉溶液， Al2O3濃度通常低于 120g/L，由于含有 56g/L的 SiO2及一定數(shù)量的 Na2CO3Na2SO4，溶出液穩(wěn)定性顯著增大， MR可低至 ，在赤泥分離和洗滌過程中溶液仍然不致發(fā)生明顯分解。 ? 鋁酸鈉（ Na2OAl2O3） ： Na2OAl2O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aq 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的主要反應(yīng) 在水中極不穩(wěn)定，在溶出時立即發(fā)生水解。是吸熱反應(yīng)。生成的NaOH進入溶液，提高鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性和 Na2O溶出率，生成的 Fe2O33H2O沉淀進入赤泥，成為赤泥組成的一部分。 純鐵酸鈉水解速度較慢，但與鋁酸鈉組成的固溶體具有較快的水解速度。因此熟料中鐵酸鈉在溶出條件下水解速度與鋁酸鈉的溶解速度相當。 當熟料堿比 =1用熟料溶出時，溶出液的 MR=1+[F]/（ [A]η凈 ），可見礦石鐵高，溶出液的 MR高。我國鋁土礦鐵含量低，從而提供了低分子比的溶出條件。 ? 鐵酸鈉（ Na2OFe2O3） ： Na2OFe2O3+4H2O+aq=2Na (OH) +Fe2O33H2Oaq 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的主要反應(yīng) 熟料中的鈦酸鈣溶出時不發(fā)生任何反應(yīng)，殘留于赤泥中 ? 鈦酸鈣（ CaOTiO2） ： ? 其他成分： 熟料中的 Na2S和 Na2SO4溶出時溶入鋁酸鈉溶液中。 二價硫化物 CaS和 FeS等則在溶出時部分被 NaOH和 Na2CO3分解，成為 Na2SO4進入溶液。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的主要反應(yīng) ? 原硅酸鈣（ 2CaOSiO2） ： 熟料中原硅酸鈣的含量達 30%，他不溶于水，但發(fā)生水解和分解，分解反應(yīng)是原硅酸鈣的主要反應(yīng)。 二次反應(yīng)：在熟料溶出過程中，原硅酸鈣與鋁酸鈉溶液發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，使已經(jīng)溶出來的 Al2O3， Na2O又有一部分重新轉(zhuǎn)讓赤泥，這些反應(yīng)稱為二次反應(yīng)或副反應(yīng)。 二次反應(yīng)損失： 由二次反應(yīng)所造成的 Al2O3和 Na2O的損失。 一次反應(yīng)：在熟料溶出過程中，熟料中 Al2O3和 Na2O進入溶液的反應(yīng)。也叫主反應(yīng)。 一次反應(yīng)損失： 在熟料燒結(jié)過程中，由于 Al2O3和 Na2O沒有完全化合成鋁酸鈉和鐵酸鈉而引起的損失。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的二次反應(yīng) 2CaOSiO2+NaOH+aq=2Ca(OH)2+Na2SiO3+aq (1) Ca(OH)2+Na2SiO3+aq =CaOSiO2H2O+2NaOH (2) 實踐證明：發(fā)生二次反應(yīng)時，主要是溶出的 Al2O3的損失，Na2O的損失極少，反應(yīng)（ 4）較弱，而反應(yīng)（ 5）為主。因此生產(chǎn)中，二次反應(yīng)的主要產(chǎn)物是水化石榴石和水合鋁硅酸鈉，其中以生成的水化石榴石為主。 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq =3CaOAl2O36H2O+2NaOH+aq (3) 2Na2SiO3+(2+n)NaAl(OH)4+aq =Na2OAl2O3SiO2nNaAl(OH)4xH2O +4NaOH+aq (4) 3CaOAl2O36H2O+ xNa2SiO3+aq =3CaOAl2O3xSiO2yH2O +2xNaOH+aq (5) ? 原硅酸鈣與 NaOH反應(yīng) 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料溶出的二次反應(yīng) 單獨的 Na2CO3溶液可使 2CaOSiO2分解較為徹底，但在熟料溶出條件下，溶液Na2CO3的濃度影響較為復(fù)雜。 當 Na2Oc濃度位于苛化曲線上方，促使Ca(OH)2與 Na2CO3 反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?CaCO3,從而抑制水合鋁硅酸鈉和水化石榴石的生成，使 Al2O3二次反應(yīng)損失大幅度下降。 提高溫度，溶液中 SiO2介穩(wěn)平衡濃度增加，增加二次反應(yīng)損失。 ? 原硅酸鈣與 Na2CO3的反應(yīng) 2CaOSiO2+2Na2CO3+H2O=2CaCO3+Na2SiO3+NaOH 因此生產(chǎn)上，適當提高溶液 Na2Oc濃度，并且控制溶出溫度，使脫硅反應(yīng)緩慢進行，有利用抑制二次反應(yīng)，減少二次反應(yīng)損失。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 影響二次反應(yīng)的最主要的因素 當溶液中 Al2O3濃度一定時， NaOH濃度越低，亦即溶液的分子比越小，二次反應(yīng)所造成的損失越低。 溶液分子比的降低，將使溶液的穩(wěn)定性下降，但是在溶出過程中由于原硅酸鈣的分解，溶液中 SiO2含量達到 56g/L，溶液分子比在 ，溶液仍具有足夠的穩(wěn)定性，這就為采取低分子比溶出制度創(chuàng)造了條件。 苛性堿（ NaOH）濃度是影響二次反應(yīng)的主要因素。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 減少二次反應(yīng)損失的措施 ? 低分子比（即低岢性比值）。 溶出后鋁酸鈉溶液的分子比控制在 ，以減小溶液中游離苛性堿濃度。 ? 高碳酸堿濃度。 溶液中 Na2Oc濃度保持不大于 30g/L，是溶液組成位于苛化曲線上部 CaCO3平衡區(qū)。 ? 低溫度溶出。 在不顯著影響赤泥沉降速度的條件下采取偏低的溶出溫度 7882℃ 。 ? 二段磨溶出工藝。 采用兩段濕磨溶出，快速分離赤泥，縮短赤泥與溶液的接觸時間，以減少原硅酸鈣的分解。 我國堿石灰燒結(jié)法熟料獨特的溶出工藝： 兩段磨、低分子比、高碳酸堿濃度的溶出工藝。 這種溶出工藝有效地防止了溶出和赤泥分離過程中的副反應(yīng)損失， Al2O3和 Na2O進入凈溶出率分別達到93%和 96%，處于先進水平。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 熟料中負二價硫含量與濕磨溶出的關(guān)系 ? 減少赤泥與溶液的接觸時間，降低以二價硫形式存在的CaS和 FeS的分解，從而降低堿耗。 ? 熟料中二價硫含量高，硫耗堿降低，采用低分子比溶液溶出和快速分離赤泥，可以保持較高的赤泥中 S2的沉淀率，減少硫耗堿量。 ? 二價硫含量高的黑心多孔熟料可磨性好，不易產(chǎn)生赤泥過磨現(xiàn)象，對減少二次反應(yīng)損失，提高凈溶出率及降低堿耗有很大作用。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 拜耳法赤泥和堿石灰燒結(jié)法赤泥的區(qū)別 ? 拜耳法赤泥： ? 堿石灰燒結(jié)法赤泥： 組成上： 鋁硅酸鹽（水合鋁硅酸鈉，以其為核心的附加鹽類，如方鈉石，鈣霞石、水化石榴石等），鐵的化合物（ Fe2O3，F(xiàn)eO等），鈦酸鹽（加石灰溶出時為鈦酸鈣 )。 物理化學(xué)性質(zhì)上： 赤泥粒度細，液固比高，呈高溫漿液狀 組成上： 原硅酸鈣（ 2CaOSiO2)， Fe2O3H 2O， FeS，鈦酸鈣（ CaOTiO2)，水化石榴石，水合鋁硅酸鈉等。 物理化學(xué)性質(zhì)上： 赤泥液固比較低，呈較低溫度乳液狀。 ? 熟料溶出采用的主要設(shè)備是球磨機，在濕磨溶出過程中，球磨機在磨細熟料的同時，還發(fā)生溶出反應(yīng)。 ? 目前，氧化鋁廠熟料濕磨溶出使用的球磨機用得比較多的有格子球磨機、溢流型球磨機、圓錐球磨機。 第 16章 熟料溶出及赤泥分離 格子磨 熟料溶出主要設(shè)備 氧化鋁生產(chǎn)中硅的危害 ?引起 Al2O3和 Na2O的損失： 水和鋁硅酸鈉 （ Na2O?Al2O3?2SiO2?nH2O） 水化石榴石 （ 3CaO?Al2O3?xSiO2?yH2O） ?影響氫氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量，不利于電解鋁所用原料的要求： 產(chǎn)品中 SiO2含量高，與電解質(zhì)中的 AlF3反應(yīng)生成 SiF4， 造成電解質(zhì)損失和環(huán)境污染 ?生產(chǎn)設(shè)備和運輸管道產(chǎn)生結(jié)疤現(xiàn)象： 結(jié)疤部位：溶出工序、分解工序、蒸發(fā)工序及各工序間