雜質(zhì)在溶出過(guò)程的行為ppt課件

1、第6章 鋁土礦中各種雜質(zhì)在溶出中的行為v含硅礦物在溶出過(guò)程中的行為v含鐵礦物在溶出過(guò)程中的行為v含鈦礦物在溶出過(guò)程中的行為v氧化鈣和氧化鎂在溶出過(guò)程中的行為v有機(jī)物在溶出過(guò)程中的行為6.1含硅礦物在溶出過(guò)程中的行為 鋁土礦中的氧化硅一般以石英SiO2）、蛋白石SiO2.nH2O）、高齡石Al2O3.2SiO2.2H2O）、葉臘石Al2O3.4SiO2.H2O等形式存在。在含硅礦物溶出時(shí)首先被堿分解，以硅酸鈉的形式進(jìn)入溶液，然后硅酸鈉與鋁酸鈉反應(yīng)進(jìn)入赤泥。含硅礦物所造成的危害有：引起Al2O3和Na2O 的損失；含水鋁硅酸鈉進(jìn)入成品AH，影響產(chǎn)品質(zhì)量；結(jié)垢， 增加能耗和設(shè)備維護(hù)工作量；增加赤泥量

2、。6.1.1 氧化硅水合物在溶出過(guò)程中的行為 SiO2在溶出過(guò)程的行為取決于它的礦物組成、溶出溫度和溶出過(guò)程的時(shí)間。 無(wú)定形的蛋白石，不僅易溶于苛性堿溶液，而且還能溶于碳酸鈉溶液，其反應(yīng)方程式如下：SiO2.nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aqSiO2.nH2O+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+CO2+aq 游離狀態(tài)的SiO2和石英只有在較高溫度下，才開(kāi)始和鋁酸鈉溶液起反應(yīng)。 在低溫下溶出三水鋁石時(shí)，礦石中以石英形態(tài)存在的那部分SiO2將轉(zhuǎn)移到赤泥中被分離出去，不會(huì)引起氧化鋁和氧化鈉的損失。 溶出一水硬鋁石時(shí)，在溶出條件下鋁土礦中所有形態(tài)的SiO2都與堿反應(yīng)，生成含水鋁硅酸鈉

3、，反應(yīng)方程式為：Al2O3.2SiO2.2H2O+6NaOH+aq=2NaAlO2+2Na2SiO3+aq2NaAlO2+2Na2SiO3+aq = 3 Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O +4NaOH 添加石灰時(shí)3 Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O進(jìn)一步反應(yīng)生成含水鋁硅酸鈣。反應(yīng)方程式為： 3Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O+3CaOH2=3CaO.Al2O3.nSiO26-2nH2O+6NaOH 不添加石灰，溶出一水硬鋁石時(shí)，SiO2成為鈉硅渣進(jìn)入赤泥中。添加石灰溶出一水硬鋁石時(shí)，還會(huì)生成水化石榴石。生產(chǎn)上稱(chēng)含水鋁硅酸鈉為鈉硅渣，生產(chǎn)含水鋁硅酸鈉的反應(yīng)為脫硅反應(yīng)

4、。含硅礦物能對(duì)氧化鋁生產(chǎn)帶來(lái)危害。 主要硅礦物形態(tài)及其反應(yīng)條件主要硅礦物形態(tài)及其反應(yīng)條件硅礦物硅礦物分子式分子式反應(yīng)條件反應(yīng)條件蛋白石蛋白石SiOSiO2 2n nH H2 2O ONa OH, NaNa OH, Na2 2COCO3 3高嶺石高嶺石AlAl2 2O O3 3 2SiO 2SiO2 2 2 2H H2O O70-9570-95葉臘石葉臘石AlAl2 2(Si(Si4 4O O1010)(OH)(OH)2 2150 150 伊利石（水伊利石（水白云母）白云母）KAlKAl2 2(S,Al)(S,Al)4 4O O1010(OH)(OH)2 2180180鮞綠泥石鮞綠泥石FeFe4

5、 42+2+AlAl2 2SiSi3 3O O1010(OH)(OH)6 6n nH H2 2OO 220 220 石英石英SiOSiO2 2260 260 6.1.1.1高嶺石與堿溶液的反應(yīng)溶解Al2O3 2SiO2 2H2O+6NaOH+a q 2Na Al(OH)4+2Na2SiO3 +a q 析出xNa2SiO3 + 2Na Al(OH)4+2xNaOH+a q Na2O Al2O3 xSiO2 nH2O +2xNaOH +a q X 1.7, n2 6.1.1.2伊利石與堿液的作用 伊利石難于用預(yù)脫硅法脫除，在預(yù)熱溫度下大量反應(yīng)，嚴(yán)重影響預(yù)熱設(shè)備的傳熱效率。 鉀使方鈉石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，較難

6、向鈣霞石轉(zhuǎn)化；硫酸鈉促進(jìn)鈣霞石的生成，有利于伊利石的溶解過(guò)程。故提高溶液中K2O的含量，降低Na2SO4的濃度，在添加CaO的同時(shí)配入少量MgO，會(huì)對(duì)伊利石的溶解反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，從而減輕預(yù)熱器加熱結(jié)疤。6.1.1.3石英與堿液的作用 石英在低溫下不易溶解于溶液中，但在高溫下與同鋁酸鈉溶液作用，從而造成堿和氧化鋁的損失。 影響溶解的因素見(jiàn)P70圖6-8 石英的溶解速度與溶液中存在的石英量成正比。其溶解過(guò)程是屬化學(xué)反應(yīng)控制。6.1.26.1.2鋁酸鈉溶液中硅礦物析出的平衡固相鋁酸鈉溶液中硅礦物析出的平衡固相平衡固相平衡固相分子式分子式方沸石方沸石()()Na2OAl2O3 4SiO2 2H2OA

7、 A相含水鋁硅酸鈉相含水鋁硅酸鈉()()Na2OAl2O3 (2.3-2.5)SiO2 2H2OA A型沸石型沸石()()Na2OAl2O3 2.5SiO2 (2.25-4)H2O堿性方沸石堿性方沸石()()3(Na2OAl2O3 2SiO2) (Na,Ca)X 無(wú)定形含水鋁硅酸鈉無(wú)定形含水鋁硅酸鈉()()v含水鋁硅酸鈉晶體的穩(wěn)定序含水鋁硅酸鈉晶體的穩(wěn)定序: :v X X型沸石型沸石AA型沸石型沸石方鈉石方鈉石黝方石黝方石鈣霞石鈣霞石v 提高溫度和堿濃度加速轉(zhuǎn)變。提高溫度和堿濃度加速轉(zhuǎn)變。v含水鋁硅酸鈉含水鋁硅酸鈉v 核心為核心為Na2OAl2O3 2SiO2 , Na2OAl2O3 2SiO

8、2 , 結(jié)合其結(jié)合其它附加鹽。溫度和堿濃度對(duì)其組成和結(jié)構(gòu)影它附加鹽。溫度和堿濃度對(duì)其組成和結(jié)構(gòu)影響很大。響很大。v v 鋁酸鈉溶液中硅礦物析出的平衡固相 X X物相名稱(chēng)物相名稱(chēng)NaOH NaOH NaAl(OH)NaAl(OH)4 4堿性方沸石堿性方沸石ClCl- -方鈉石方鈉石SOSO4 4= =黝方石黝方石S S= =青金石青金石COCO3 3= =鈣霞石鈣霞石6.2含鐵礦物在溶出過(guò)程中的行為一、分類(lèi)氧化物氧化物硫化物和硫酸鹽硫化物和硫酸鹽碳酸鹽碳酸鹽硅酸鹽硅酸鹽綠泥石綠泥石赤鐵礦赤鐵礦a-Fe2O3水赤鐵礦水赤鐵礦a-Fe2O3a q針鐵礦針鐵礦a-Fe OOH水針鐵礦水針鐵礦a- Fe

9、 OOH a q褐鐵礦褐鐵礦Fe2O3 nH2O磁鐵礦磁鐵礦Fe O Fe2O3磁赤鐵礦磁赤鐵礦 -Fe2O3鐵膠鐵膠Fe赤鐵礦穩(wěn)定，溶解度小；赤鐵礦穩(wěn)定，溶解度??；針鐵礦脫水針鐵礦脫水(200): 2a-Fe OOH a-Fe2O3 +H2O (有利有利)菱鐵礦反苛化菱鐵礦反苛化(有害有害): 2FeCO3+2NaOH Fe(OH)2 +Na2CO3 4Fe(OH)2 Fe3O4+Fe O+ 3H2O+H2綠泥石，高壓溶出時(shí)全部生成含水鋁硅酸鈉和高綠泥石，高壓溶出時(shí)全部生成含水鋁硅酸鈉和高度分散的度分散的Fe O: 3Fe O + H2O Fe3O4 +H2 (有害）有害）黃鐵礦：形成可溶、

10、介穩(wěn)或穩(wěn)定的二、三價(jià)羥基黃鐵礦：形成可溶、介穩(wěn)或穩(wěn)定的二、三價(jià)羥基硫化物的復(fù)合配合物，再氧化成高度分散的硫化物的復(fù)合配合物，再氧化成高度分散的FeO 和和Fe3O4、亞硫酸鈉、硫酸鈉。有害。、亞硫酸鈉、硫酸鈉。有害。二、危害和措施二、危害和措施反苛化和形成鈉的含硫化合物，損失苛性堿，反苛化和形成鈉的含硫化合物，損失苛性堿，且蒸發(fā)時(shí)析出鈉鹽；且蒸發(fā)時(shí)析出鈉鹽；高度分散的高度分散的Fe O 、Fe S和和Fe3O4 難分離，沉降難分離，沉降性能變壞。影響產(chǎn)品質(zhì)量；性能變壞。影響產(chǎn)品質(zhì)量；不凝性氣體增加，導(dǎo)致溶出器有效容積減少；不凝性氣體增加，導(dǎo)致溶出器有效容積減少；腐蝕設(shè)備：腐蝕設(shè)備： Fe+Na

11、2S2O3+2NaOH Na2S+Na2SO4+Fe(OH)2 Fe(OH)2+Na2S Na2FeS2(OH)2 2H2O措施：控制措施：控制S含量；加氧化劑。含量；加氧化劑。6.3含鈦礦物在溶出過(guò)程中的行為含鈦礦物在溶出過(guò)程中的行為 一、反應(yīng)序：一、反應(yīng)序： 無(wú)定形無(wú)定形銳鈦礦銳鈦礦板鈦礦板鈦礦金紅石金紅石二、反應(yīng)條件：二、反應(yīng)條件： 只有在只有在Al2O3未飽和時(shí)才可，飽和時(shí)停止。未飽和時(shí)才可，飽和時(shí)停止。三、危害和措施三、危害和措施導(dǎo)致導(dǎo)致Na2O損失；損失；膜的形成包裹礦石表面，降低溶出率；膜的形成包裹礦石表面，降低溶出率；結(jié)垢，降低傳熱效率。結(jié)垢，降低傳熱效率。 措施：添加石灰使之

12、形成措施：添加石灰使之形成 鈣鈦礦鈣鈦礦 CaOTiO2 羥基鈦酸鈣羥基鈦酸鈣 CaTi2O4(OH)2 6.46.4鈣鎂氧化物在溶出過(guò)程中的行為鈣鎂氧化物在溶出過(guò)程中的行為一、石灰的作用一、石灰的作用促進(jìn)針鐵礦向赤鐵礦轉(zhuǎn)變，使其中以類(lèi)質(zhì)同晶形促進(jìn)針鐵礦向赤鐵礦轉(zhuǎn)變，使其中以類(lèi)質(zhì)同晶形態(tài)存在的態(tài)存在的Al2O3充分溶出；并有利于沉降；充分溶出；并有利于沉降；破壞鈦酸鈉膜的包裹，顯著提高溶出速度；破壞鈦酸鈉膜的包裹，顯著提高溶出速度；使赤泥中的方鈉石轉(zhuǎn)變?yōu)殁}霞石或黝方石，減少使赤泥中的方鈉石轉(zhuǎn)變?yōu)殁}霞石或黝方石，減少Na2O和和Al2O3的損失；且后兩者中的鈉更易被的損失；且后兩者中的鈉更易被C

13、a O置換。置換。Na2O 210g/L； Al2O3 110.5g/L； 90min ；A、B 一水軟鋁石； C、D 一水硬鋁石；二、石灰對(duì)溶出的影響三、石灰的反應(yīng)三、石灰的反應(yīng)3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+a q =3CaOAl2O3 xSiO2 (6-2x)H2O+2(1+x)Na OH+a q 3CaCO3+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+a q =3CaOAl2O3 xSiO2 (6-2x)H2O+(1+x)Na2CO3+a q X 由核心向外梯度增加 結(jié)果：反苛化；損失Al2O3四、四、MgOMgO的行為的行為鋁酸鈉溶液中可能形成的含鎂化合物：鋁

14、酸鈉溶液中可能形成的含鎂化合物：尖晶石，尖晶石， Mg OAl2O3 極為穩(wěn)定；極為穩(wěn)定；堇青石，堇青石， 2Mg O2Al2O3 5SiO2Mg4Al4(Al2Si2)O10(OH)8鈦酸鎂或類(lèi)質(zhì)同晶的鈦酸鎂鈣；鈦酸鎂或類(lèi)質(zhì)同晶的鈦酸鎂鈣；碳酸鋁鎂，碳酸鋁鎂， Mg6Al2CO3(OH)16 4H2O 結(jié)果：增加結(jié)果：增加Al2O3損失，減少損失，減少Na2O損失損失6.56.5有機(jī)物及其它雜質(zhì)的行為有機(jī)物及其它雜質(zhì)的行為一、有機(jī)物的來(lái)源和危害一、有機(jī)物的來(lái)源和危害腐質(zhì)酸腐質(zhì)酸腐質(zhì)酸鈉腐質(zhì)酸鈉草酸鈉或蟻酸鈉，（減緩溶出）草酸鈉或蟻酸鈉，（減緩溶出）甘油，纖維素等形成醇酸鈣，使石灰的溶解度和活甘油，纖維素等形成醇酸鈣，使石灰的溶解度和活性增大，（加速溶出）性增大，（加速溶出）瀝青不溶，瀝青不溶， 但包裹礦石，減緩溶出；但包裹礦石，減緩溶出；有機(jī)物積累：分離困難；起泡；細(xì)化產(chǎn)品；產(chǎn)品灰有機(jī)物積累：分離困難；起泡；細(xì)化產(chǎn)品；產(chǎn)品灰褐，不宜作填料。褐，不宜作填料。二、有機(jī)物的排除二、有機(jī)物的排除提高溫度，鼓入空氣加強(qiáng)其分解和氧化；提高溫度，鼓入空氣加強(qiáng)其分解和氧化；添加石灰進(jìn)行吸附；添加石灰進(jìn)行吸附；蒸發(fā)母液中加晶種，使之結(jié)晶析出；蒸發(fā)母