影響燒結法生產氧化鋁的溶出因素

丁亞茹

（內蒙古機電職業技術學院，內蒙古 呼和浩特 010051）

氧化鋁生產的方法包括：酸法、堿法、酸堿聯合法，堿法又可以分為拜耳法、燒結法、拜耳-燒結聯合法。通常采用何種方法要根據礦藏的特點而定。

我國鋁土礦的質量比較差。其中加工困難、耗能大的一水硬鋁石型礦石占全國總儲量的98%以上。其中鋁硅比大于7的只占總礦藏的21.8%，而鋁硅比小于7的礦石則適宜用燒結法進行生產。我國生產氧化鋁主要是采用拜耳-燒結混聯法。

此種方法主要是采用拜耳法的赤泥作為燒結法的原料進行燒結生產。

近年，內蒙古地區粉煤灰中還有大量的氧化鋁，經證實可以大量的生產氧化鋁。提取粉煤灰中的氧化鋁的主要方法便是燒結法。燒結法中的氧化鋁的提取一定程度上取決于溶出過程。

燒結法的主要原理：

由堿、石灰和鋁土礦組成的爐料經過燒結，使爐料中的氧化鋁轉變 為易溶的鋁酸鈉，氧化鐵轉變為易水解的鐵酸鈉，氧化硅轉變為不溶的原硅酸鈣。

由這三種化合物組成的熟料在用稀堿溶液溶出時，固相鋁酸鈉溶于溶液，鐵酸鈉水解為氧化鐵水合物沉淀除去，原硅酸鈣不與水反應全部進入赤泥。

在溶出過程中的影響溶出率的因素主要是因為發生二次反應損失。

二次反應如下：[1]

在生產過程中，二次反應受配方和反應條件的影響。

1 配方的影響[2]

配方的影響主要取決于：鋁硅比、堿比、鈣比、生料加煤。

1.1 鋁硅比

如果熟料鋁硅比低，那么熟料中原硅酸鈣含量高，因而在溶出時與苛性堿的二次反應也比較強烈，使二次反應損失增大，氧化鋁和氧化鈉的凈溶出率降低。

1.2 堿比和

高堿配方的熟料，氧化鈉溶出率低，并且還會引起溶出液苛性比值升高，增加二次反應損失。低堿配方的熟料，使生料中的氧化鈉不足以使全部氧化鋁和氧化鐵變成鋁酸鈉和鐵酸鈉。

1.3 鈣比

高鈣配方的熟料，生成鋁酸鈣的可能性大，造成氧化鋁損失也大；同時苛化反應增加，會使溶出液的苛性比值升高，增加二次反應損失；熟料中游離氧化鈣多，會使赤泥溶劑化，造成沉降性能惡化，造成熟料溶出率降低。低鈣配方，生料中氧化鈣也不足以使全部二氧化硅變為原硅酸鈣，造成氧化鋁、氧化鈉的一次化學損失增加，標準溶出率降低。

1.4 生料加煤

生料加煤除能改善窯內的熱工制度，提高窯的產能以及脫硫等許多優點之外,，還能使熟料孔隙度較大，質量較好，可以改善赤泥沉降性，抑制二次反應，提高溶出率。

2 溶出條件的影響

2.1 溫度

溫度高時，主副化學反應的速度都會加快。溫度越高，二次反應越多，凈溶出率越低。但溫度如果過低，溶出不完全，溶液黏度增加使赤泥沉降性能會變壞，反而延長了赤泥與溶液的接觸時間，同樣造成氧化鋁和氧化鈉的損失。

2.2 Na2Ok濃度

溶出液Na2Ok濃度越高，二次反應就會越多，二次反應損失越大。但Na2Ok濃度取決于氧化鋁濃度和苛性比值，當氧化鋁濃度給定的情況下，苛性比值越小，則Na2Ok濃度越低。但Na20k濃度如果過低，溶液就會發生分解。

2.3 碳酸鈉濃度

(1)碳酸鈉會分解原硅酸鈣生成鋁硅酸鈉造成氧化鋁和氧化鈉的損失。(2)碳酸鈉又會與石灰乳反應生成CaCO3，從而抑制二次反應，并且還能分解二次反應產物鋁硅酸鈣，降低氧化鋁的損失。(3)碳酸鈉能夠起到抑制赤泥膨脹的作用。

2.4 溶出液固比與赤泥含量

入磨液固比越小，赤泥含量就會越高，固體數量越多，固體表面積越大，二次反應損失也就越大，從而降低了氧化鋁和氧化鈉的溶出率。

2.5 溶出時間溶出時間

是指從熟料開始入磨直至溶液與赤泥分離所需要的時間，即溶液與赤泥接觸的時間。溶出時間越長，二次反應損失越大。所以生產上要盡可能縮短溶出時間。

2.6 熟料的磨細度

溶出反應與二次反應都是液相與固相之間的反應，固相的表面狀態對溶出過程影響很大。

綜上所述，在氧化鋁溶出過程中，引起溶出率降低的主要因為二次方應損失引起。那么降低二次反應即可提高溶出率。

那么降低二次反應的主要方法有：

(1)采用低苛性比值溶出，苛性比值控制在1.25左右，減少溶液中游離的苛性堿濃度；(2)控制一定量的Na2CO3質量濃度，Na20c質量濃度控制在22～27g/L；(3)采用二段磨溶出流程；(4)在不顯著影響赤泥沉降速度的前提下，采用偏低的溶出溫度，控制溫度不超過95℃；（5）快速分離赤泥，減少溶液與赤泥的接觸時間和面積。

[1]楊重愚主編.氧化鋁生產工藝學.冶金工業出版社.1993年10月第二版.230-232.

[2]王捷編.氧化鋁生產工藝.冶金工業出版社.2006年6月第一版.109-113.