抑制熟料溶出二次反應(yīng)添加劑的研究.pdf

1、燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)堿石灰鋁土礦熟料中含有約30％的2CaO·SiO2,2CaO·SiO2在熟料溶出時在一定條件下部分與鋁酸鈣鈉溶液相互反應(yīng),使已溶出的Al2O3和Na2O重新析出又進(jìn)入赤泥而損失,降低了Al2O3的溶出率,同時,還直接影響后續(xù)工序的正常進(jìn)行和生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。針對這一問題,本論文開展了抑制熟料二次反應(yīng)添加劑的研究,通過在熟料溶出時加入添加劑提高熟料中氧化鋁的溶出率。這一方法操作簡單,但效益可觀,它可以在不改變原生產(chǎn)流程和設(shè)備的

2、條件下提高氧化鋁產(chǎn)量和若干工序的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。
　　 本論文在實驗室試驗初步篩選和制備出能抑制熟料二次反應(yīng)的添加劑,使Al2O3溶出率可提高1％左右,且考察了添加劑對后續(xù)工序-赤泥沉降性能和粗液脫硅性能的影響。同時探討了抑制熟料二次反應(yīng)添加劑抑制機(jī)理,研究了添加劑在2CaO·SiO2顆粒上的吸附規(guī)律和液固分離的分布走勢以及在鋁酸鈉溶液中積累速度。在實驗室基礎(chǔ)上,對添加劑進(jìn)行了擴(kuò)大試驗和半工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場應(yīng)用試驗。主要研究結(jié)果如下:<

3、br>　　 在熟料溶出過程中,添加抑制二次反應(yīng)添加劑能有效地抑制2CaO·SiO2的分解。富含醚、醇、羧基等多種官能團(tuán)的腐殖酸鈉能最有效地抑制二次反應(yīng)的發(fā)生,其最佳添加量為熟料量的0.43％時,氧化鋁的溶出率提高3.87％,但它的添加量太大,工業(yè)生產(chǎn)過程難以實施使用,另外,它本身為棕黑色,使產(chǎn)品氫氧化鋁色澤變暗,所以,不能選擇為最終產(chǎn)品;含有羧基的聚合物AY1000,其最佳添加量為熟料量的0.10％時,氧化鋁的溶出率提高2.17％;含

4、有羥基的聚合物PEG2000聚合物,其最佳添加量為熟料量的的0.25％時,氧化鋁的溶出率提高1.48％;聚合物AY1000和聚合物PEG2000復(fù)配,具有協(xié)同效應(yīng),可以大大降低添加劑的添加量,它們按1:1復(fù)配,得到的抑制二次反應(yīng)添加劑DBDX,其添加量為熟料量的0.003％時,熟料氧化鋁溶出率比空白提高1％,該添加劑能滿足工廠生產(chǎn)實際的要求,顯現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　 抑制二次反應(yīng)添加劑DBDX加入地點選擇在碳分母液分料箱中,

5、溶解添加劑的溶液應(yīng)在70min內(nèi)使用完,否則,添加劑失效。
　　 添加劑加入量為熟料量的0.05％以下,聚合物AY能夠提高赤泥的沉降速度、溢流澄清度,降低底流液固比,改善赤泥的過濾性能;聚合物PEG能夠提高赤泥的沉降速度、溢流澄清度,降低底流液固比,但使赤泥的過濾性能變差;復(fù)合添加劑DBDX使赤泥的沉降速度、溢流澄清度,底流液固比都得到不同程度改善,沒有惡化赤泥的過濾性能,對赤泥沉降性能不會帶來不利影響。聚合物AY和添加劑DBD

6、X的調(diào)整液溶出熟料,其粗液進(jìn)行二段脫硅,硅量指數(shù)未比空白有所降低,因此,熟料溶出添加抑制二次反應(yīng)聚合物AY和添加劑DBDX對脫硅工序未帶來不利影響。
　　 通過對β-C2S與鋁酸鈉溶液反應(yīng)后渣相進(jìn)行紅外光譜測定以及溶液SiO2和Ca2+濃度分析,得到的結(jié)果表明,聚合物AY的抑制機(jī)理可能主要通過羧基以化學(xué)鍵吸附在β-C2S表面上,即化學(xué)吸附,同時與Ca2+形成穩(wěn)定化合物;聚合物PEG的作用機(jī)理主要可能為物理吸附,易脫附,所以其抑制

7、二次反應(yīng)效果比化學(xué)吸附的聚合物AY略差。
　　 建立了氯化鋇法測定鋁酸鈉溶液中的聚合物PEG的方法,最佳測定條件為:波長520nm,碘液3.0ml,BaCl:1.0 ml,顯色時間2min。在此條件下得到其線性回歸方程為A=0.2492+0.0836C,線性關(guān)系良好,能滿足試驗測定精度的要求。
　　 聚合物AY和聚合物PEG在硅酸二鈣-鋁酸鈉溶液固液界面上的吸附都是有飽和吸附量類型的吸附,且聚合物AY達(dá)到飽和吸附的時間為

8、40 min,聚合物PEG為20min;聚合物AY在硅酸二鈣顆粒上的吸附為單分子吸附,吸附等溫線呈典型的“L”型,符合Langmuin方程,聚合物AY的吸附自由能EAY=57.89kJ/mol,為化學(xué)吸附為主;聚合物PEG在硅酸二鈣顆粒上的吸附為多分子吸附,吸附等溫線呈典型的“S”型,符合Freundlich方程。聚合物PEG的吸附自由能用D-R等溫方程式計算EPE6=1.63kJ/mol,用經(jīng)驗式計算EPEG=2.44kJ/mol,為

9、物理吸附為主。
　　 熟料量的0.005％添加劑DBDX加入熟料溶出體系時,有約70％被赤泥帶出系統(tǒng),殘留在鋁酸鈉溶液中的僅占30％。由此可見,有機(jī)添加劑的累積現(xiàn)象不明顯。
　　 擴(kuò)大試驗是在3L容積的球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行的,進(jìn)一步考察添加劑加入位置和方式。DBDX添加劑在熟料溶出擴(kuò)大試驗--3L容積的球磨機(jī)內(nèi)溶出中,能抑制熟料溶出過程二次反應(yīng),使熟料溶出氧化鋁凈溶出率提高1％以上;添加劑的最佳添加方式是:將添加劑預(yù)先溶入調(diào)整液

10、,然后,再進(jìn)入熟料溶出磨中。
　　 工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用試驗在鋁酸鈉溶液氧化鋁濃度110～120g/L、溶出磨下料60t/h左右規(guī)模的條件下進(jìn)行。在一臺溶出磨中加入添加劑'DBDX,其溶出漿液進(jìn)入對應(yīng)的分離槽;其余三臺溶出磨不加添加劑,其溶出漿液進(jìn)入其對應(yīng)的分離槽。對比加入添加劑的溶出磨與其余三臺不加添加劑溶出磨的初溶和分溶的差值變化評價添加劑抑制二次反應(yīng)的效果。試驗發(fā)現(xiàn),加入添加劑的溶出系統(tǒng),熟料溶出率提高了1.12％,表明了添加劑D