冶金过程强化论文2

冶金过程强化论文论文题目：_拜耳法铝土矿溶出过程中的研究和强化_指导老师：_XXXXXXXXXX_班级：_XXXXXXXXXX_姓名：_XXXXXXXXXX_学号：_XXXXXXXXXX_拜耳法铝土矿溶出过程中的研究与强化摘要：铝土矿是不可再生资源,随着氧化铝产能的迅速增长,我国优质铝土矿日益减少。这对氧化铝行业的可持续发展造成潜在的威胁。高硫铝土矿对氧化铝行业造成的危害已悄然来临。产品的质量关系到企业的生存和发展,氧化铝行业应采取积极应对措施已成为当务之急。本文从拜耳法铝土矿溶出过程工艺的化学反应，溶出过程影响因素，以及溶出工艺设备的方面进行强化研究。关键词：拜耳法铝土矿溶出过程强化铝土矿是指以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的工业上能利用的矿石的统称。在目前的经济技术条件下，当Al2O3含量大于40%，铝硅比值大于2.1时，才称为铝土矿。它的应用领域有金属和非金属两个方面。铝土矿目前是氧化铝生产中最主要的矿石资源，99%以上的氧化铝是用铝土矿为原料生产的。地球上的铝占地壳总量的8.2%，是铁蕴藏量的1倍多，超过其它有色金属蕴藏量的总和。其次，铝也为全球金属产量第二位，2011年4365万吨，仅次于钢。但是我国的铝土矿资源并不是十分丰富。2008年我国铝土矿基础储量为7.35亿吨，储量为5.29亿吨，铝土矿生产矿区的采矿生产能力为2171万吨。1、溶出过程的化学反应1.1铝矿物的行为铝土矿溶出过程时，氧化铝水合物在碱的作用下溶解。下图分别为铝土矿溶出热力学和动力学方面的探讨。附：一水硬铝石溶出动力学方程式：398.35158606'ln'1-)-(13-2RTktk1.2硅矿物的行为二氧化硅是铝土矿中最常见的杂质，也是碱法生产氧化铝最有害的物质。含水铝硅酸钠的核心为Na2O·Al2O3·2SiO2,结合其它附加盐。温度和碱浓度对其组成和结构影响很大。含水铝硅酸钠晶体的稳定序:X型沸石→A型沸石→方钠石→黝方石→钙霞石。提高温度和碱浓度能够加速其转变。预防硅造成的危害的主要措施就是预脱硅处理，其化学反应方程式为：1.7NaSiO3+2NaAl(OH)4===Na2O*Al2O3*1.7SiO2*H2O+3.4NaOH+1.3H2O。1.3铁矿物的行为铁矿物在溶出过程中也是有害的物质，其危害大概为：1.反苛化和形成钠的含硫化合物，损失苛性碱，且蒸发时析出钠盐。2.高分散FeO、FeS和Fe3O4难分离，沉降性能变坏,影响产品质量。3.不凝性气体增加，导致溶出器有效容积减少。4.腐蚀设备：Fe+Na2S2O3+2NaOH→Na2S+Na2SO4+Fe(OH)2，Fe(OH)2+Na2S→Na2[FeS2(OH)2]·2H2O。其防止危害措施为：控制S含量；加氧化剂。1.4TiO2的行为在拜耳法生产中，TiO2是很有害的杂质，它引起氧化钠的损失和氧化铝溶出率的降低，其危害还包括结垢，降低床热效率。氧化钙的添加可以有效的防止在水硬铝石表面上生成钛酸钠保护膜。1.5有机物的行为在溶出过程中，很多的有机物都是对溶出过程不利的。比如减缓或加速溶出。其整体有机物的危害循环积累，导致：分离困难；起泡；细化产品；产品灰褐，不宜作填料。排除有机物危害的方法：提高温度，鼓入空气加强其分解和氧化；添加石灰进行吸附；蒸发母液中加晶种，使之结晶析出；煅烧结晶渣（渣吸附了有机物）。2、影响溶出过程的因素2.1溶出温度随着溶出温度升高，氧化铝在碱溶液中的溶解度增大，溶出反应速率和扩散速度也增加。当其他溶出条件相同时，提高溶出温度总是使溶出速度加快，溶出设备产能显著提高。2.2循环母液碱浓度及苛性比值循环母液的Na2O苛浓度越高，苛性比值ak越高，氧化铝溶出速度及设备产能越大，得到的溶出液ak越低，碱的循环效率也越高。2.3矿石磨细程度溶出速度与相界面F成正比，磨得越细，溶出速率越快，促使溶出过程加快进行。2.4搅拌强度强烈搅拌受制于设备和相关操作。但是强烈搅拌使整个溶液成分更趋于均匀，强化传质过程。一定程度上能弥补温度、碱浓度及矿石磨细程度带来的不足。2.5石灰添加量添加石灰的作用为：避免钛酸钠形成；提高氧化铝溶出速度；促进针铁矿转变；降低碱耗；清除杂质；改善沉降性能等，作用明显。3、溶出工艺设备3.1单罐压煮加热溶出此类型的设备分为三种：蒸汽套外加热机械搅拌卧式压煮器、内加热机械搅拌立式压煮器、蒸汽直接加热的立式压煮汽。蒸汽直接加热连续作业高压溶出的优点为：无机械搅拌，结构简单，易于制造和维护。缺点为：预热温度低，新蒸汽用量多；冲稀多，蒸发负担重；自蒸发级数少，压降大，蒸发急剧，冲刷力大，设备磨损快。蒸汽直接加热的溶出料浆的热利用率可达75%~80%。3.2管道化溶出此类型的设备同样分为三类：套管式管道化溶出器，自蒸发器式管道化溶出器，多流式管道化溶出器。提高溶出温度是强化瓷过程的主要途径。4、结语虽然，目前氧化铝行业不如以前风光，但是当下的产品质量对于企业的生存和发展显得尤为重要。国内企业应走出去，尽量多利用三水铝土矿生产氧化铝，增强产品的国际竞争力。对高硫铝土矿开展更深入的脱硫研究已刻不容缓，如能取得成功应用到工业化生产中，势必会对氧化铝行业的发展带来新的希望和增长点。参考文献：【1】杨重愚.轻金属冶金学[M].北京：冶金工业出版社，1991.【2】邱竹贤.铝冶金物理化学[M].上海：上海科学技术出版社，1985.【3】H.U.叶列明等.氧化铝生产过程及设备[M].北京：冶金工业出版社，1987.【4】张苺.我国铝土矿资源开发的实况与问题资源网,2010-06-25