第３ｌ卷第３期２０１１年０６月矿冶ＭＩＮＩＮＧＡＮＤ工程ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．３１№３Ｊｕｎｅ２０１１ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ湿法处理钠硅渣回收氧化铝工艺研究①张亚莉，于先进（山东理工大学化工学院，山东淄博２５５００２）摘耍：对钠硅渣脱碱后的水化石榴石通入ＣＯ：气体转型的反应迸行了热力学分析，研究了温度、时间、改性次数、Ｎａ＝ＣＯ，浓度对转型效果的影响，并且研究了转型后渣溶铝过程中，苛性碱浓度、温度、液固比、反应时间对氧化铝溶出率的影响。结果表明：钠硅渣脱碱后形成的水化石榴石能被ＣＯ：分解，在分解过程中硅化合物易形成ＣａＯ・ＳｉＯ：・Ｈ：０、６ＣａＯ・６ＳｉＯ：・Ｈ：Ｏ。反应时间的延长，适当的反应温度，有利于提高水化石榴石的转化率，同时改性处理也可以提高转化率。在溶铝过程中，时问延长，液固比提高，碱浓度升高，以及适宜的反应温度均可提高溶铝效率。试验最佳工艺条件为：转型最佳工艺为时间２ｈ，液固比５～１０，温度５０℃，改性一次；溶铝最佳工艺为温度５０℃，液固比为１０，时间１ｈ，碱浓度大于５０ｇ／Ｌ，最优条件下氧化铝溶出率达６０％以上，弃渣中铝硅比Ａ／Ｓ小于０．６。关键词：氧化铝；钠硅渣；水化石榴石；转型中图分类号：ＴＦ８２文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—６０９９（２０１１）０３—００７６一０５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｌｕｍｉｎａＲｅｃｏｖｅｒｙｆｒｏｍＳｏｄｉｕｍＨｙｄｒａｔｅＡｌｕｍｉｎｏ－ＳｉｌｉｃａｔｅＢＹＨｙｄｒｏ．ｔｒｅａｔｍｅｎｔＺＨＡＮＧＹａ—ｌｉ．ＹＵＸｉａｎ－ｊｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０８１，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｎｉｔｙｏｆＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒａｌｋａｌｉｗａｓｒｅｃｏｖｅｒｅｄｆｒｏｍｈｙｄｒａｔｅｇａｒｎｅｔｗｉｔｈｓｏｄｉｕｍｈｙｄｒａｔｅａｌｕｍｉｎｏ—ｓｉｌｉｃａｔｅ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｔｅｇａｒｎｅｔｏｃｃｕｒｒｅｄｂｙｉｎｊｅｃｔｉｎｇＣ０２．Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｏｎｍａｄｅｆｏｒｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｉｍｅ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｉｍｅｓａｎｄＮａ２Ｃ０３ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｌｋａｌｉｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌｉｑｕｉｄ—ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｈｙｄｒａｔｅｇａｒｎｅｔＣａＯ－Ｓｉ０２・Ｈ２Ｏ、６ＣａＯ・６Ｓｉ０２・Ｈ２Ｏｐｒｏｐｅｒｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｓｗｅｌｌｃｏｕｒｓｅａｓｃａｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ，ａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃａｕｓｔｉｃｒａｔｅｏｎａｌｕｍｉｎａｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｌｕｍｉｎａｃａｎｂｅｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｇａｓｏｆＣ０２ｉｓａｄｄｅｄ，ａｎｄｂｅｅａｓｉｌｙｆｏｒｍｅｄｄｕｒｉｎｇｓｕｃｈｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ａｐｒｏｌｏｎｇｅｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ，ａｔｏｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｉｌｌａｌｌｂｅｆａｖｏｒａｂｌｅｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒａｔｅｇａｒｎｅｔ．Ｉｎｔｈｅａｓａｏｆａｌｕｍｉｎａｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ａｐｒｏｌｏｎｇｅｄｔｉｍｅ，ａｎｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＬ／Ｓｒａｔｉｏａｎｄｓｏｄａｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｓｗｅｌｌｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｅｐｒｏｐｅｒｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｒｅａｃｔｉｏｎｆｏｒ２ｈｆｏｒ１ｈａｔａｏｆａｌｕｍｉｎａ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ａｔａｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｂｏｕｔ５０ｏＣｗｉｔｈＬ／Ｓｒａｔｉｏｏｆ５～１０ａｎｄ１ｔｉｍｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｎａｌｕｍｉｎａｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ５０℃，ｗｉｔｈＩＭＳｒａｔｉｏｏｆ１０ａｎｄＮａ２０置ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｍｏｒｅｔｈａｎ５０ｇ／Ｌ．Ｉｎｓｕｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｒａｔｅｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎａｃａｎｂｅｏｖｅｒ６０％．诵ｔ｝ｌＡ／Ｓｒａｔｉｏｌｅｓｓｔｈａｎ０．６ｉｎｗａｓｔｅｓｌａｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｕｍｉｎａ；ｓｏｄｉｕｍｈｙｄｒａｔｅａｌｕｍｉｎｏ—ｓｉｌｉｃａｔｅ；ｈｙｄｒａｔｅｇａｒｎｅｔ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ碱法生产氧化铝的关键在于铝、硅分离。水合铝硅酸钠（Ｎ％Ｏ・Ａ１：０３・ｘＳｉ０２・（６—２ｘ）Ｈ２０，即钠硅渣）是碱法处理铝土矿时最重要的硅矿物的反应产物Ｌｌ。Ｊ。在生产中钠硅渣渣量大，在拜耳法高压溶出中等品位矿石时和烧结法粗液脱硅过程中，分别约达ｌ０００ＳｉＯ：重新回到流程中，它占烧结过程中总硅量的１７％以上。在配料时为了使ＳｉＯ：在烧结法中形成２ＣａＯ・ＳｉＯ：，需要配人大量的氧化钙，从而大大地降低了熟料中氧化铝的含量和提高了熟料折合比。前苏联、匈牙利和我国一直在研究湿法处理钠硅渣的新工艺∞’６。Ｊ，提出了诸如高压水化法和水热法等方法。高压水化法Ｍ‘９ｏ是在高温（２８０—３００ｏＣ）下用高浓度（３２５—５００ｇ／Ｌ）高ａ＾（即溶液Ｎａ２０ｒ／Ａ１２０３分ｋｇ／ｔ－Ａ１２０３和２００ｋｇ／ｔ—Ａ１２０３【３。４Ｊ。钠硅渣中含有大量的氧化铝，必须加以回收。氧化铝厂一般采用混联法将钠硅渣返回湿磨配料工序胆＇５］，这种传统的硅渣回头配料，虽然回收了一定的氧化铝，也使大量的①收稿日期：２０１０－１１—１２基金项目：山东省自然科学基金资助项目（ＺＲ２０ＩＯＥＩＤ０６）子比）苛性碱溶液处理钠硅渣，溶出后得到ａ。为１２一作者简介：张亚裁（１９７４一），女。河北保定人。讲师，博士研究生，主要从事氧化铝生产工艺研究。万方数据第３期张亚莉等：湿法处理钠硅渣回收氧化铝工艺研究１４的铝酸钠溶液。这种方法有很多缺点：铝酸钠溶出液的浓度大、苛性比值高；母液循环量大；溶出条件很苛刻，要求设备能够耐高温和高压，在高温下处理高陬高碱浓度溶液要用衬镍设备，使投资增加。水热法¨０。１１３采用较高压水化法稍宽松的条件，用ａ。为４．０左右的溶液来处理钠硅渣，钠硅渣中碱的回收率可达８０％～９０％，而氧化铝回收率低，只有１０％一２０％，处理后的铝硅比仍大于１。本文对钠硅渣进行了全湿法、短流程研究，从钠硅渣脱碱后渣即水化石榴石中回收氧化铝，研究了水化石榴石转型、氧化铝溶出过程中各工艺条件对氧化铝回收率的影响，并提出了新工艺。ｌ热力学分析钠硅渣湿法处理工艺中，脱碱渣转型对于氧化铝回收起着重要作用，转型效果的好坏直接影响氧化铝的回收率。脱碱渣的转型实质上就是水化石榴石的分解过程，在此过程中涉及到Ｎａ２０－ＡＩ：０３－ＣａＯ・ＣＯ：一Ｈ：０体系，该体系主要物质是水化石榴石、氢氧化铝、（Ｎａ２０・Ａ１：０３・ＣａＯ・Ｃ０２・ｎＨ２０）。水化石榴石分解后，其中的含铝物质主要转化为氢氧化铝，该过程中３ＣａＯ・Ａ１２０３・０．５Ｓｉ０２・５Ｈ２０＋２．５Ｃ０２—可能存在的化学反应有以下几种：２Ａ１（ＯＨ）３＋１．５Ｈ２０＋２．５ＣａＣ０３４－１２（３ＣａＯ・Ａ１２０３・０．５Ｓｉ０２・５Ｈ２０）＋３０Ｃ０２—０．５（ＣａＯ・Ｓｉ０２・Ｈ２０）（１）２４Ａ１（ＯＨ）３＋６ＣａＯ・６Ｓｉ０２・Ｈ２０４－２（３Ｃａ０・Ａ１２０３・０．５Ｓｉ０２・５Ｈ２０）＋４Ｃ０２—２３Ｈ２０＋３０ＣａＣ０３（２）４Ａ１（ＯＨ）３＋２ＣａＯ・Ｓｉ０２・０．５Ｈ２０＋３．５Ｈ２０＋４ＣａＣ０３（３）３ＣａＯ・Ａ１２０３－Ｓｉ０２－５Ｈ２０４－２Ｃ０２＝一２ＡＩ（ＯＨ）３＋Ｈ２０＋２ＣａＣ０３４－６（３ＣＡＯ・Ａ１２０３・Ｓｉ０２・５Ｈ２０）４－１２Ｃ０２—ＣａＯ・Ｓｉ０２・Ｈ２０（４）１２ＡＩ（ＯＨ）３＋６ＣａＯ・６Ｓｉ０２・Ｈ２０＋１１Ｈ２０＋１２ＣａＣ０３（５）３ＣａＯ・Ａ１２０３・Ｓｉ０２・５Ｈ２０＋２Ｃ０２＝一２Ａ１（ＯＨ）３＋２ＣａＯ・Ｓｉ０２・０．５Ｈ２０＋１．５Ｈ２０＋ＣａＣ０３（６）利用有关热力学数据‘１２－１３３，分别计算了茗＝０．５或ｌ时各化学反应的吉布斯自由能随温度变化的关系，结果如图１和２所示。万方数据＾：一。量ｊ＼一●ｈｏ司ｒ／Ｋ图１反应式（１）一（３）分解反应的吉布斯自由能：、名昌≥＼Ｖ●ｈ臼司ｒ／Ｋ图２反应式（４）一（６）分解反应的吉布斯自由能计算表明，水化石榴石通入ＣＯ：后能够分解，分解产物是水合硅酸钙。３ＣａＯ・Ａ１２０３・０．５Ｓｉ０２・５Ｈ２０加入ＣＯ：后生成的水合硅酸钙种类不同，吉布斯自由能也不同。ＣａＯ・Ｓｉ０２・Ｈ２０、６ＣａＯ・６Ｓｉ０２・Ｈ２０、２ＣａＯ・ＳｉＯ：・０．５Ｈ：０三种水合硅酸钙的生成吉布斯自由能为负值，因此均有可能生成。从吉布斯自由能数值可以看出：ＣａＯ・Ｓｉ０２・Ｈ２０、６ＣａＯ・６Ｓｉ０２・Ｈ２０要比２ＣａＯ・ＳｉＯ：・０．５Ｈ：Ｏ容易生成。结果还表明，三条曲线随温度升高呈上升趋势，反应吉布斯自由能随温度升高而增大，曲线的斜率为正值，说明反应是放热反应，氢氧化铝析出会放出大量反应热，即升高分解温度不利于水化石榴石分解。该过程的进行还与反应动力学有关，因此要结合热力学与动力学，选择最佳温度。２实验２．１实验原料常压钠硅渣按［ＣａＯ］／［Ｎａ２０］－－３（或４）加入石灰，在常压下脱碱，过滤、洗涤、烘干，得脱碱渣。脱碱后水化石榴石的主要成分为：１８．５４％Ａ１２０３，１７．２５％Ｓｉ０２，２．７２％Ｎａ２０。２．２实验方法脱碱渣的转型主要是在常压通入ＣＯ：气体。取一定量的脱碱渣，在一定温度下的水浴槽中，加人要求矿冶工程第３１卷浓度的ＣＯ：，反应若干时间后取出，过滤，烘干，向转型后渣中加入一定浓度的碱液，在低压釜中反应一定时间，取出，过滤烘干，分析溶液成分和渣相成分。２．３实验设备主要仪器设备：沉降管；圆底烧瓶；超级恒温器（重庆产，控温精度±１℃）；ＪＢＶ—ＩＩＩ变频调速搅拌器；低压反应群釜。３结果与讨论３．１水化石榴石转型工艺研究３．１．１反应温度加入ＣＯ：使脱碱渣转型是硅渣湿法处理的关键工序，温度对转型效果影响很大。根据反应动力学可知高温下有利于反应速率的提高，反应能在较短时问达到平衡。不同温度下转型效果如表ｌ所示。表１反应温度对转型效果的影响改性一次；铝溶出条件：Ｔ＝５０℃，Ｎａ２０ｘ＝５０ｇ／Ｌ，Ｌ／Ｓ＝１０，ｔ＝１ｈ。在温度较高时，从反应动力学角度分析，ＣＯ：分解水化石榴石的反应速度较大，反应进行到终点的时间比较短，但是温度较高时，ＣＯ：容易逸出；同时存在许多竞争反应，温度高促进了副反应的进行，如可能生成反应活性较差的一水软铝石。而当温度较低时，会影响反应物的活性，减慢反应物分子向生成物分子之间的扩散，反应进行较慢。在５０℃左右进行转型时，经碱液处理后，渣相中铝硅比小于０．７。大量的实验结果表明，在５０±５℃进行硅渣转型，效果均较好。３．１．２反应时间研究时间对转型的影响，可以寻找合适的反应时间，这对于工业实践来说尤其重要。对于一定浓度的ＣＯ：，转型时间的影响结果如表２所示。表２时间对转型效果的影响ｔ／ｈＡ／ＳＯ．８００．７９０．７７Ｏ．７ｌ改性一次；铝溶出条件：Ｔ＝５０℃，Ｎａ２０ｒ＝５０ｇ／Ｌ，Ｌ／Ｓ＝１０，ｔ＝１ｈ。如表２所示，在其他条件相同的情况下，在浓度为２１％～２８％的条件下，转型时间为１ｈ时，溶铝后的渣中铝硅比为０．８，而时间延长后，溶铝后渣中的铝硅万方数据比下降。当时间为６ｈ时，铝硅比降为Ｏ．７ｌ。这说明在加入ＣＯ：进行转型的过程中，延长时问有利于溶铝指标的提高。虽然转型时间的延长一般都有利于脱铝渣中铝硅比的降低，但时间的过分延长，从工业应用技术经济角度分析，可能是不可取的。因此，在以后的研究中，为缩短硅渣转型的时间，在转型的同时，对渣相进行改性处理，将转型过程分割开，在其中增加改性工序，强化动力学扩散过程，将生成物从水化石榴石表面剥离，使剩余反应物继续反应，以期得到更好的溶铝效果，从而缩短硅渣转型时间。３．１．３改性次数分别对脱碱后渣连续转型４ｈ，中间分别改性１次、２次，３次、４次，反应４ｈ，在上述条件下进行了对比研究，实验结果如表３所示。表３改性次数对转型效果的影响改性次数Ａ／ＳＯ．８０Ｏ．６５０．５９０．５ｌ①碱回收条件：［ＣａＯ］／［Ｎａ２０］＝３；２）；②转型条件：温度４０—７０℃，Ｃ０２浓度１００％；③铝溶出条件：Ｔ＝５０℃。Ｎａ２０￡＝５０ｇ／Ｌ，Ｌ／Ｓ＝１０，ｔ＝１ｈ。实验结果表明，在转型过程中，对渣进行改性，将大大改善转型效果，提高溶铝率。在实验中也发现，脱碱渣在转型后，渣的粒度慢慢变粗。这样，开始转型后脱碱渣与ＣＯ：反应，其反应产物覆盖在脱碱渣表面，使里面的脱碱渣接触不到ＣＯ：而停止与之进行反应。如果在反应一段时间后，对渣进行改性处理，使得内部的脱碱渣暴露出来，从而接触到ＣＯ：物质，与之反应，这样就使得脱碱渣与ＣＯ：充分反应。中间改性的次数越多，使反应物表面多次更新，脱碱渣与ＣＯ：反应越充分，越有利于提高溶铝率。３。１．４Ｎａ：ＣＯ，浓度在钠硅渣脱碱过程中，会生成苛性碱（以Ｎａ：ＯＫ计），在转型过程中，苛性碱和ＣＯ：反应生成Ｎａ２ＣＯ，，因此很有必要研究Ｎａ：ＣＯ，对转型效果的影响。本实验研究了Ｎａ：ＣＯ，浓度对硅渣转型的影响规律。实验结果如表４所示。表４Ｎａ：ＣＯ，浓度变化对转型效果的影响①转型：Ｔ＝４０—７０℃，改性１次；②铝溶出条件：Ｔ＝５０℃，Ｌ／Ｓ＝１０。ｔ＝１ｈ。第３期张亚莉等：湿法处理钠硅渣回收氧化铝工艺研究如表４所示，在其它条件相同的情况下，转型时加入不同浓度ＮａｚＣＯ，，溶铝后溶液中氧化铝浓度变化不大，即在一定浓度范围内Ｎａ：ＣＯ，对转型效果影响不明显。３．２转型后渣溶铝工艺研究３．２．１反应温度在处理硅渣时，由于要减少参加反应的二氧化硅量，也有意避免铝的二次反应的损失，故一般温度不宜很高。也要防止温度太低，此时物质的反应活性差，它可以造成铝溶出不完全。因此就温度对溶铝的影响作了大量实验。温度的影响结果如表５所示。表５反应温度对溶铝效果的影响温度／℃Ａ／Ｓ】００Ｏ．９０９０Ｏ．７８６５Ｏ．６５５０Ｏ．５３①转型：改性４次，［ＣａＯ］／［Ｎ８２０］＝３；②铝溶出条件：Ｔ＝５０ｃＣ，Ｎａ２０Ｋ＝５０ｇ／Ｌ，Ｌ／Ｓ＝１０，ｔ＝１ｈ。如表５所示，当温度为１００℃时，溶铝后渣相的铝硅比为０．９，与原硅渣中的１．０３比较，溶铝率很低。当温度降到９０℃时，铝硅比降到０．７８，较１００ｏＣ时明显降低。当温度进一步降低到５０℃，铝硅比降到０。５３。实验结果表明，温度升高，渣相中铝硅比亦升高，溶铝率降低。因此温度对溶铝的影响很大，溶铝过程只能在较低温度下进行。３．２．２碱浓度碱法生产氧化铝的过程中，碱液是循环利用的，因此存在碱液平衡问题。由于在溶铝过程中采用纯苛性碱溶液，而溶铝后的溶出液进入生产流程，可能引起碱液的不平衡。因此需要研究碱液浓度对溶铝的影响规律，根据生产中补碱量的多少，确定合适的碱液浓度。碱液浓度对溶铝的影响结果如表６所示。表６碱浓度对溶铝效果的影响２００．８４２００．８５５００．６５１０００．５ｌ①碱回收：［ＣａＯ］／［Ｎａ２０］＝３；②转型：Ｔ＝４０—７０℃，改性１次；③铝溶出：Ｔ＝５０℃，Ｌ／Ｓ＝１０，扛１ｈ。如表６所示，在保证脱碱，转型效果良好的情况下，当碱浓度为２０ｇ／Ｌ，溶液分析中铝含量只有３．７７万方数据ｇ／Ｌ，固相铝硅比为０．８４；当碱浓度增到５０ｇ／Ｌ，溶液中铝含量增加到６．８９ｇ／Ｌ，固相铝硅比降到０．６５，已经达到实验指标要求；当碱浓度进一步升高到１００ｇ／Ｌ时，固相铝硅比降到０．５１。因此增加碱浓度，可以提高溶铝效率。３．２．３液固比液固比对溶铝的作用主要是通过硅渣的起始浓度不同来实现的。液固比对溶铝的影响结果如表７所示。表７溶铝时液固比对溶铝效果的影响铝溶出率／％５２６．７６ｌＯ４２．１９①碱凹收：［ＣａＯ］／［ＮａｚＯ］＝３；②转型：Ｔ＝加一７０℃，改性一次，改性时间３ｈ；③铝溶出条件：Ｔ＝５０℃，Ｎａ２０Ｋ＝１００ｇ／Ｌ，Ｌ／Ｓ＝１０，ｔ＝１ｈ。由表７可知在碱浓度较高的条件下溶铝，当液固比为５时，氧化铝溶出率较低，只有２６．７６％；而当液固比为ｌｏ时，氧化铝溶出率达到４２．１９％。因此，液固比对溶铝的影响还是较明显的。增加溶液反应的液固比，能较大幅度的增加溶铝率。３．２．４反应时间不同反应时间对溶铝率影响的实验结果列于表８。表８溶铝时间对溶铝效果的影响０．５０．７３Ｏ．７５０．６９１０．６６３０．６３５０．６ｌ①碱问收：［ＣａＯ］／［ＮａｚＯ］＝３；②转型：Ｔ＝４０－７０℃，改性１次，改性时间ｌｈ；③铝溶出条件：Ｔ＝５０℃，Ｎａ２０Ｋ＝１００ｇ／Ｌ，Ｌ／Ｓ＝１０。由表８可知，在反应进行到０．５ｈ时，硅渣中固相分析中铝硅比为０．７３；随着反应的进行，铝硅比继续下降；当反应进行１ｈ，铝硅比降到０．６６，达到实验要求指标，时间继续延长，铝硅比降低幅度不大。实验结果表明，在１ｈ之内，反应进行较快，铝硅比明显下降，１ｈ之后，反应缓慢进行，铝硅比变化不明显，因此溶铝的时间选择为１ｈ。３．３综合性实验根据最佳工艺技术条件，得到转型工艺为时问２ｈ，液固比５～１０，温度５０℃，改性一次；溶铝工艺为温度５０℃，液固比为ｌＯ，时间１ｈ，碱浓度大于５０ｇ／Ｌ，开展了３组综合性试验，结果见表９。矿冶工程第３ｌ卷表９综合性试验结果由表９可知，在最佳工艺条件下，氧化铝溶出率可达到６２％，弃渣中Ａ／Ｓ减小到０．５１。４转型后渣相的物相分析常压合成渣ｘ一射线衍射光谱分析表明，经转型后，渣相有碳酸钙、水合硅酸钙、Ｎａ２０・Ａ１：０３・ＣＯ：・ｎＨ：０、氢氧化铝及少量的钠硅渣。ｘ一射线衍射光谱分析结果如图３所示。２ａ／（。）图３常压合成钠硅渣转型后的×一射线衍射光谱Ａ——碳酸钙；Ｂ——水合硅酸钙；Ｃ——Ｎａ２０・Ａ１２０３・Ｃ０２・ｎＨ２０；ｍ一氢氧化铝渣相的ｘ．射线衍射光谱分析结果表明，在脱碱后渣的转型中，生成了氢氧化铝，含硅化合物转化为水合硅酸钙。即钠硅渣在湿法处理中，可能遵循如下原则进行转化：含铝化合物一钠硅渣一水化石榴石’÷氢氧化铝含硅化合物．÷钠硅渣一水化石榴石叶水合硅酸钙热力学计算结果表明，水合硅酸钙在苛性碱溶液中是稳定的，进入固相中，而氢氧化铝在苛性碱溶液中会被分解，生成铝酸钠溶液，因此可实现硅渣的铝硅分离。５结论１）研究了改性次数、时间、温度、碱液等因素对脱碱渣转型的影响规律。有利于硅渣转型的条件是延长万方数据反应时间，增加改性次数，确定适宜的转型温度范围；转型液固比对脱碱硅渣转型的影响不明显；在一定浓度范围内，碳碱浓度变化对硅渣转型没有影响。２）物相分析结果表明：在转型过程中，含硅化合物转化成在碱液中相对稳定的水合硅酸钙。３）在硅渣转型后溶铝过程中，延长溶铝时间、提高苛性碱浓度、增大液固比均有利于提高溶铝率；同时在本文条件下碳碱浓度对溶铝没有影响。适宜的溶铝条件是：温度５０℃左右，时间１ｈ，液固比在１０左右，苛性碱浓度５０～１００ｇ／Ｌ。４）在最优实验条件下氧化铝溶出率可达６０％以上，可使弃渣中铝硅比小于０．６。参考文献：［１］李小斌，徐华军，刘桂华．氧化铝熟料溶出过程中Ｓｉ０２的行为［Ｊ］．过程工程学报，２００６，６（３）：４３１—４３４．［２］阿布拉莫夫Ｂ．且．碱法综合处理含铝原料的物理化学原理［Ｍ］．陈谦德译．长沙：中南工业大学出版社，１９８８．［３］ＬＩＸｉａｏ—ｂｉｎ，ＺＨＡＯＺｈｕｏ，ＬＩＵＧｕｉ－ｈｕａ，ｅｔａ１．ＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＣａｌｃｉｕｍＳｉｌｉｃａｔｅＨｙｄｒａｔｅｉｎＡｌｕｍｉｎａｔｅＳｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｒａｎｓＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔＳａｃＣｈｉｎａ，２００５，１５（５）：１１４５一１１４９．［４］杨霉愚．氧化铝生产工艺学［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９３．［５］联合法生产氧化铝编写组．联合法生产氧化铝：熟料溶出与脱硅［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９７５．［６］刘桂华，张亚莉，彭志宏．钠硅渣中的氧化铝回收工艺［Ｊ］．中国有色金属学报，２００４（１４）：４９９—５０３．［７］ｕｕＧｕ－ｈｕａ，ＬＩＸｉａｏ・ｂｉｎ，ＰＥＮＧＺｈｉ－ｈｏｎｇ，ｅｔａ１．ＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＣａｅｌｃｉ－ｕｍｓｉｌｉｃａｔｅｉｎｂａｓｉｃｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｒａｎｓＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＳｏｅＣｈｉｎａ，２００３，１３（５）：１２３５—１２３８．［８］ＴａｋｅｎａｋａＹ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｂａｕｘｉｔｅｓｌｕｒｒｙｆｅｅｄｉｎｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉ—ｇｅｓｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．“ｇｈｔＭｅｔａｌｓ，１９７８（２）：１９５－２０６．［９］ＪａｍｉａｌａｈｍａｄｉＭ，Ｍｕｌｌｅｒ—ＳｔｅｉｎｈａｇｅｎＨ．ＤｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｓｉｌｉｃａｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙｉｎＢａｙｅｒｐｒｏｃｅｓｓｌｉｑｕｏｒ［ｊ］．ＪＯＭ，１９９８（１１）：４４—４９．［１０］Ｐｅｒｅｚ—ＭａｑｕｅｄａＬＡ，ＣｆｉａｄｏＪＭ，Ｓａｎｃｈｅｚ－ＪｉｍｅｎｅｚＣｏｍｂｉｎｅｄＰＥ，ｅｔａ１．ＫｉｎｅｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｏｌｉｄ—ＳｔａｔｅＲｅａｃｔｉｏｎｓ：ＡＰｏｗｅｒｆｕｌＴｏｏｌｆｏｒｔｈｅＳｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＫｉｎｅｔｉｃＰａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｈｅＫｉｎｅｔ－ｉｃＭｏｄｅｌｗｉｔｈｏｕｔＰｒｅｖｉｏｕｓＭｅｃｈａｎｉｓｍ［１１］Ｃ｛嗍Ｂ［Ｊ］．ＰｈｙｓＣｈｅｍＡ，２００６，１１０：１２４５６—１２４６２．Ｃ．ＨｏａＭｅＦｒｔａｐｏ㈣ｅＡｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅＲｅａｃｔｉｏｎＣｎｏｃ０６ｂｉＫＯＭＨＪＩｅＫＣ＇ＨＯ黄Ｈｅｐｅｐａ６０ｒ，ｍＡ／ＩＩＯＭＯＣＨＪＩＨＫａＴＯＢＨＢｂｌＣＯＫＯｐＣＭＨＨｃＩ＇ｂＩＸＢｏｘｃｒｒｒｏＢ［Ｍ］．Ｍｏｃｘｎａ：Ｍｅａ－ａｎｎｙｐｒｒｍ，１９８８．［１２］吕卫君．熟料烧结过程热力学分析［Ｄ］．长沙：中南大学，２００３．［１３］ＬＩＸｉａｏｈｉｎ，ＬｖＷｅｉｊｕｎ，ＬＩＵＧｕｉｈｕａ，ｅｔａ１．ＡｎａｃｔｉｖｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｅａｌｅｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒＮａＡＩ（ｏＨ）４・ＮａＯＨ—Ｈ２Ｏｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６，３７（６）：４９３—４９７．
