溶出的影响因素

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1、1.3.1 目的在氧化铝生产中，拜耳法是目前世界上应用最为广泛的工艺，其在处理三水 铝石型铝土矿时，流程简单，操作方便，其经济效果远非其他方法所能媲美。由 于我国的铝土矿资源中大部分属于难溶出的一水硬铝石型矿石，不适于采用拜耳 法处理工艺，因此我国拜耳法生产工艺发展起步较晚，但近几年随着国家积极推 进资源型企业走出去的政策，国内企业纷纷走出国门，积极开发利用国外的高品 质的三水铝石型铝土矿，因此发展拜耳法生产技术已成为国内企业巫待解决的问 题。管道溶出工序和平盘过滤工序作为拜耳法的核心组成部分，对氧化铝的生产 起着至关重要的作用。随着氧化铝产品的市场需求迅速扩大，企业需要大幅度提 高氧化铝的产

2、量及产品质量，同时，能源和铝土矿资源的日益紧缺，大大提高了 氧化铝生产的成本，给企业的发展带来巨大的压力。传统的生产技术己不符合这 种发展的需要，严重制约了氧化铝生产的发展。因此，开发研制低耗、高效的管 道化溶出和平盘过滤清洁生产技术，降低氧化铝生产能耗和成本，提高生产效率 大力发展氧化铝清洁生产是当前氧化铝生产的重要研究内容。本论文针对当前氧化铝生产中存在的能耗高、管道结疤重、产能不足等问题 以及发展中所面临的巨大的能源短缺和环境污染的压力，从清洁生产的角度出 发，借鉴国内外氧化铝生产技术与实践经验，以降低生产能耗，提高氧化铝产能 改进产品质量、降低氧化铝生产成本为目标，运用清洁生产理论和方

3、法研究开发 拜耳法生产氧化铝清洁生产技术及工艺，为促进氧化铝产业的跨越式发展和高效 可持续发展作有益的探索和尝试。1.3.2 意义我国的氧化铝产业起步于上世纪50 年代，起步较国外同行晚了近半个世纪， 产业发展的基础非常薄弱，虽然最近几年发展速度较快，但受国内铝土矿资源的 限制，氧化铝工业一直处于高能耗、高污染的发展状态下。随着新的市场经济条 3.2.2 影响因素分析影响管道溶出的因素有很多43，主要有:溶出温度、循环碱液浓度、搅拌 强度、原料配比、矿石粒度、溶出设备、矿浆流速、结疤等。这些复杂的影响 因素，对矿石中的A1203实际溶出率、溶出过程能耗具有重要的影响，实际生 产中这些方面的影响

4、因素都要考虑到。3.2.2.1 溶出温度 溶出温度是影响溶出过程的主要因素。提高溶出温度能显著提高溶出效果，降低溶出液苛性分子比，有利于提高生产过程的循环效率。可以采用降低碱 浓度溶出，从而缩小溶出液与循环碱液浓度差，减轻蒸发负担，达到节能的效 果。减少溶出时间，即使是最难溶出的一水硬铝石型铝土矿而言，当溶出温度 超过300C时，只要十几分钟就能完成溶出过程。此外，提高溶出温度可以改 善赤泥的沉降性能。能够得到低碱浓度、低苛性分子比的溶出液，有利于生产 砂状氧化铝。正由于认识到提高溶出温度对生产有明显的好处，因此，有的工 厂采用的浸出温度是:三水铝石型铝土矿为125-1500C;水软铝石型铝土

5、矿为 230-2500C;水硬铝石型土矿为260-280 0C。温度上升，溶出速度增加，提高 温度，就是用低浓度碱液，也可以在较短的时间内，获得较高的氧化铝溶出率。 一般来说温度每提高10 0C，溶出反应速度约提高1.5倍，设备产能也因此提高。 283.2.2.2循环碱液浓度在其它条件相同时，母液碱浓度越高，A120:的未饱和程度就越大，铝土矿中 A1203 的溶出速度越快，而且能得到分子比低的溶出液。而铝土矿中的 AJ203溶解度是随溶液的苛性碱浓度的增大而急剧增大的。但是，溶出率随碱浓度提 高而增大的特点与温度的影响有所不同，当苛性碱浓度超过一定值时，溶出率 达到极限。从循环母液浓度对溶出

6、率的影响规律看出，欲借助于提高循环母液 浓度增大溶出率显然是有限的。生产实践证明，循环母液浓度每提高10 幼，新蒸汽多消耗0.2t/t-A1203，同时高浓度溶液的饱和蒸汽压低，设备所承受的压力 也要低些。因此，蒸发原液的Na2O浓度不宜超过240幼，母液的碱浓度过高， 蒸发过程的负担和困难必然增大，所以从整个流程来权衡，母液的碱浓度只宜 保持为适当的数值。3.2.2.3 搅拌强度氧化铝的溶出过程属于多相反应，溶出速率的大小受化学反应速率和扩散 速率的影响。强烈的搅拌主要影响扩散步骤的速率，从而使整个溶液的成分趋 于均匀，其扩散步骤的速率方程为:dC/di=F/3 n ud& RT/N（C 一

7、 C ）OSu 一溶液的粘度:d扩散质点的直径；Co 溶液主体中反应物的浓度;Cs反应界面上反应物的浓度；R-气体常数；T绝对温度：IV阿伏加德罗常数；&扩散层厚度；从上面的方程可以看出，减少扩散层的厚度将会增大扩散速度。因此，加强搅拌将会使 矿粒表面上的扩散层相应减少，固体粒子互相碰撞，还有利于破坏铝矿物层，促进矿石细化， 进而强化了传质过程。同时，加强搅拌还在一定程度上弥补温度、碱浓度、配碱数量和矿石 粒度方面的不足。在管道溶出过程中，矿粒和溶液中的相对运动是依靠矿浆的流动来实现的，矿浆的流速达1. 5-5 m/s，雷诺系数高达103 +102数量级，有着高度湍流性质，搅拌强度越大，矿浆流

8、速越大，湍流程度越强，传质效果越好，因而加强搅拌能够起 到强化溶出过程的作用。3.2.2.4物料配比在溶出铝土矿时，物料的配比MR是综合考虑其他溶出条件以及平衡分子比所确定的。根据厂中不配入石灰，忽略矿石中的C02，则MR的表达式：MR=1.645X（nbxs） b（xn A+a）a式中:n 使用调配液中Na,Ok的浓度（留1）b-溶出赤泥中的Na20与Si02的重量比，一般在0.35-0.5之间x 一每m3使用调配液应配入的矿石干量（kg）s 一矿石中5102的含量（）na 一 A1203的实际溶出率（）A 一矿石中 A1203 的含量（%）a 一使用调配液中Ale仇的浓度（g/1）溶出ak

9、 1.5，调配液Nk170g/l，调配液A1203-0，矿石成分:A120347.5 %,S1028%, NA78、赤泥N/S 0.5,石灰中SiO:没有分析数据，暂不考虑。设1 m3碱液加x kg矿石，根据溶出列方程式：a k= (170 一 x- 8%.0.5/x. 47.5%x 0.78)1.645=1.5x=460kg理论计算出的MR为：TI.=0.88, b=0.4MR 二 1.645 x (n - bxs)/ (xn gA+a)=1. 645 x (170 - 0.4. 460 x 8%)/460-0.88-47.5%=1.4由此可知MR数值越高，对单位矿石配的碱量也越高。由于在溶

10、出过程中溶液始终保持着 更大的未饱和度，溶出速度必然更快，但是循环效率必然降低，物料流量则会增大。配料分子比与物料流量的关系见图3-3，由图可见，当配料分子比由1.8降低到1.2时，溶液流量可以减少为原来的50%.3-3配料分子比与物料流量的关系3.2.2.5矿石粒度矿石的粒度越细小时，其比表面积就越大，这样矿石与溶液接触的面积就 越大，在其它溶出条件相同时，溶出速率就会提高，同时矿石的磨细加工会使 原来被杂质包裹的氧化铝水合物暴露出来，增加了氧化铝的溶出率，表3-1为 矿浆细度对溶出率的影响。矿桨细皮F % 眸跟漑崖.弋谁出幫凹 裤出 指沉 阳占-2JW-+S0150!11 IO1.30LSI1312 h15()K7620111430.9920121451850.9726201451S60.952619H51閔o.ys由表3-1看出，在一定的溶出条件下溶出温度越高，溶出赤泥的A/S也相应较高，而在矿浆 细度细，溶出温度高且循环母液苛性碱浓度高的情况下，石英的反应性大，故使溶出赤泥的A/S小于1.0。但是过分的细磨会使生产费用提高，还可能使溶出赤泥变细，造成赤泥分离洗涤的困难。三水铝石一般不要求禺2騷匹確匹度吋孔哇辻杠的彩F硅渣 c/l国斗 应时问 时血淫丘直斗置旳 劈*