礦山工程中鋁土礦提取氧化鋁過程分析

任 福

（中鋁礦業有限公司，河南，鄭州 450041）

我國是礦產品生產和消費的大國，國內各個區域不僅蘊含著多種類的金屬礦，同時礦的質量也相對較好。經過統計發現，在這些金屬礦之中，要數鋁土礦的數量較多，可以占比45%。所以，面對這樣的背景，再加之科技的輔助，人們逐漸掌握了從鋁土礦中提取氧化鋁的技術。目前，我國從礦產品以及礦石中提取氧化鋁的方法有很多，但是大多數是將鋁質灰與石灰或堿石灰相融合，在特定的環境之下，通過高溫進行煅燒，在經過固定的時間之后，使二者充分混合，完成氧化鋁的初步提取。完成初步提取之后，在氧化鋁的表面會形成一層鋁酸鈣。雖然這種方法獲取的氧化鋁相對較完整，但是在經過石灰的燒結之后，氧化鋁雖然有鋁酸鈣的保護，但是仍然有可能會出現一定的損傷[1]。進過2～3小時之后，便可以獲得對應的氧化鋁。但是這種方法也存在一定的缺陷。因此，需要設計一種新的提取方法，在保證提取物質成分不變的同時，還可以提升對應的提取時間，降低主要的成本[2]。通過詳細的分析過程細化提取質量。一定程度上增強了提取的水平，對于我國氧化鋁的提取技術發揮了極大的作用。

1 實驗準備

1.1 材料準備

首先，進行實驗相關材料的準備。需要部分的鋁土礦作為本次實驗的樣本對象。其中，要保證鋁土礦中鋁灰的分量在32.19%左右、準備大致100ml的消石灰、相對較純的無水碳酸鈉12g、二氧化碳（罐裝）以及一定分量的高鋁灰。以下為高鋁灰的分子組成情況，如下表1所示：

表1 高鋁灰的分子組成結構表

依據表1中的成分可以對高鋁灰有一定的了解。然后，在此基礎上，還需要準備石墨，大致為99.19%的純度、提取出來的無水氯化鋁，純度為79.18%。接下來，準備離子型的模擬溶液、純度為50%的HNO3、試驗用的蒸餾水150ml、Pb的標準溶液、配置離子水、純度為79.18%的HCl粉末、無氧水以及分離試劑。

在準備好實驗的材料之后，還需要對試驗用的對應器材做一定的準備。首先，需要電子分析的天平、測量溫度的溫度計、真空泵、恒溫光度計、D90-2F型電動分離攪拌機、101型電熱鼓風干燥箱、數字式的pH計量儀、UPT_11_10T型號的純水機、SRJ-2型低溫碳棒電阻爐、分子式光度計量儀、智能提取裝備以及一些其他實驗所用的基礎儀器等。

1.2 實驗布置

在完成以上的實驗材料以及實驗儀器的準備工作之后，接下來，需要對本次實驗做一些基礎性的布置，以保證后續實驗可以順利進行。首先，通過D90-2F型電動分離攪拌機將樣本對象打碎，并將其與純度為79.18%的HCl粉末相互攪拌融合。隨后，在粉末中滴入15ml的試驗用蒸餾水，將其充分攪拌融合，靜置3分鐘。接下來，利用真空泵將粉末進行氧化抽離[3]。完成之后，再次向樣本對象之中滴入20ml的無氧水，利用SRJ-2型低溫碳棒電阻爐對樣本進行加溫，大致經過5分鐘之后，移開儀器，讓樣本處于室溫狀態，靜置10分鐘，至此完成本次實驗的布置。

2 實驗過程以及方法

在完成以上實驗材料、實驗儀器以及對應布置的準備之后，接下來，進行實驗。先將不同配比的鋁土礦樣本對象放置在不同的實驗器皿之中，主要分為兩組。一組為鋁土礦與Pb標準溶液的實驗樣本，另一組為鋁土礦與純度79.18%的HCl粉末的實驗樣本。由于測試的樣本在實驗布置的時候已經進行粉碎處理，所以，此時只需要對其進行過篩即可。完成之后，將實驗樣本放置在101型電熱鼓風干燥箱之中，使樣本漸漸恢復干燥狀態，利用高溫電阻爐在外圍進行加溫處理，使其充分發生燃燒，直至完全無氧。需要注意的是，在燃燒的過程中，樣本有可能會形成鋁硅酸鹽化合物，這些物質會對氧化鋁的形成造成一定的延緩作用，所以，可以通過離子型的模擬溶液對形成的鋁硅酸鹽化合物進行中和，最后達到消除的目的，具體如下表2所示：

表2 實驗環境設置表

依據表2中的標準，對實驗環境進行設置。隨后，從儀器中取出實驗樣本，然后，利用純水機將樣本進行流體化，并計算對應的質量分數，具體如下公式1所示：

公式1中：P表示樣本的質量分數，a表示分離質量，m表示誤差分離速度，β表示極限機理值。通過計算，可以得出對應的樣本的質量分數。利用這個數值進行反應機理分析。如果最終的質量分數達到這個標準數值，說明實驗煅燒充分，得出的樣本結果較為準確，反之，如果未達到這個標準數值，則說明得出的樣本結果相對不準確。完成分析之后，利用電子秤稱取一定質量的石墨，將其與此時的樣本混合，在壓力儀器的作用下，將樣本再次放入干燥箱之中，在150℃的環境之下，進行高溫真空處理，完成之后，停止加熱。先利用碳酸鹽結合法，將樣本進行酸化處理，使最終提取出來的氧化鋁純度更加高。接下來，利用Fe-Mn氧化物處理法，對樣本再次進行提取處理，利用以上測量出來的對應數據，來進行XRD提取比值的計算，具體如下公式2所示：

公式2中：N表示XRD提取比值，B表示混合率，y表示提取極限數值，d表示分組數值。通過以上計算，最終得出了實驗的XRD提取比值。為了確保實驗最終結果的準確性，共需要進行4組實驗，并通過不同的狀態以及類型進行劃分，完成之后，對結果進行具體的分析討論。

3 實驗結果

通過以上實驗，最終可以得出對應的結論，對相關數據進行分析，具體如下表3所示：

表3 鋁土礦提取氧化鋁實驗結果分析表

依據表3中的實驗結果對比可以得知，在鋁土礦提取氧化鋁測試實驗的過程中。隨著樣本對象狀態以及類型的不斷變化，測試出對應的指標參數以及比值也有不同。在測試結果中，煅燒測試組和衍射測試組是在不同溫度條件下進行的實驗測試，最終得出的XRD提取比值較為接近，煅燒組是處于高溫環境下，得出的XRD提取比值相對較高，而衍射測試組則是在相對較低的溫度條件下，得出的XRD提取比值通常較低。這說明鋁土礦在提取氧化鋁時，高溫環境會在一定程度上提升提取的效率和質量。

4 討論

根據以上實驗結果的分析進行討論，面對不同環境、不同作用試劑，最終對于鋁土礦提取氧化鋁的程度和效果都會有所不同。XRD提取比值是代表最終提取效果和質量的基礎數值，依據這個數值，對提取氧化鋁的效果進行分析。從實驗結果的對比分析可以得知，在相對高溫且酸性的實驗環境下，鋁土礦中的氧化鋁會相對更好提取一些，且最終的提取物也會更加完整、分子結構不會出現變化。

5 結束語

綜上所述，便是對礦山工程中鋁土礦提取氧化鋁過程分析探究過程。通過以上實驗測試可以得出一些結論，傳統的鋁土礦提取氧化鋁的方法雖然有效，也可以完整地獲取到大塊的氧化鋁，但是在提取的過程中，卻會或多或少地給其造成一定的損壞。例如：造成氧化鋁的自身分子結構的變化、出現表面的損傷等，所以這些方法相對來說還是存在一定的弊端的。本文所設計的方法卻可以避免這些問題的出現，進而間接地增強我國相關技術的成熟發展。