雜質(zhì)在溶出過程的行為課件

第6章

鋁土礦中各種雜質(zhì)在溶出中的行為含硅礦物在溶出過程中的行為含鐵礦物在溶出過程中的行為含鈦礦物在溶出過程中的行為氧化鈣和氧化鎂在溶出過程中的行為有機物在溶出過程中的行為6.1含硅礦物在溶出過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。在含硅礦物溶出時首先被堿分解，以硅酸鈉的形式進入溶液，然后硅酸鈉與鋁酸鈉反應(yīng)進入赤泥。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)備維護工作量；增加赤泥量。6.1.1氧化硅水合物在溶出過程中的行為SiO2在溶出過程的行為取決于它的礦物組成、溶出溫度和溶出過程的時間。無定形的蛋白石，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，才開始和鋁酸鈉溶液起反應(yīng)。在低溫下溶出三水鋁石時，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，不會引起氧化鋁和氧化鈉的損失。主要硅礦物形態(tài)及其反應(yīng)條件硅礦物分子式反應(yīng)條件蛋白石SiO2·nH2ONaOH,Na2CO3高嶺石Al2O3·2SiO2·2H2O70-95℃葉臘石Al2(Si4O10)(OH)2>150℃伊利石（水白云母）KAl2[(S,Al)4O10](OH)2>180℃鮞綠泥石[Fe42+Al2Si3O10(OH)6·nH2O]>220℃石英SiO2>260℃6.1.1.1高嶺石與堿溶液的反應(yīng)溶解Al2O3·

2SiO2·

2H2O+6NaOH+aq→2NaAl(OH)4+2Na2SiO3+aq析出xNa2SiO3+2NaAl(OH)4+2xNaOH+aq→

Na2O

·Al2O3·

xSiO2·

nH2O+2xNaOH+aqX1.7,n≦2

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，較難向鈣霞石轉(zhuǎn)化；硫酸鈉促進鈣霞石的生成，有利于伊利石的溶解過程。故提高溶液中K2O的含量，降低Na2SO4的濃度，在添加CaO的同時配入少量MgO，會對伊利石的溶解反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，從而減輕預(yù)熱器加熱結(jié)疤。6.1.2鋁酸鈉溶液中硅礦物析出的平衡固相平衡固相分子式方沸石(Ⅰ)Na2O·Al2O3·

4SiO2·

2H2OA相含水鋁硅酸鈉(Ⅱ)Na2O·Al2O3·

(2.3-2.5)SiO2·

2H2OA型沸石(Ⅲ)Na2O·Al2O3·

2.5SiO2·

(2.25-4)H2O堿性方沸石(Ⅳ)3(Na2O·Al2O3·

2SiO2)

·(Na,Ca)X

無定形含水鋁硅酸鈉(Ⅴ)含水鋁硅酸鈉晶體的穩(wěn)定序:

X型沸石→A型沸石→方鈉石→黝方石→鈣霞石提高溫度和堿濃度加速轉(zhuǎn)變。含水鋁硅酸鈉

核心為Na2O·Al2O3·

2SiO2,結(jié)合其它附加鹽。溫度和堿濃度對其組成和結(jié)構(gòu)影響很大。

鋁酸鈉溶液中硅礦物析出的平衡固相

X物相名稱NaOHNaAl(OH)4堿性方沸石Cl-方鈉石SO4=黝方石S=青金石CO3=鈣霞石赤鐵礦穩(wěn)定，溶解度?。会樿F礦脫水(>200℃):2a-FeOOH→a-Fe2O3+H2O(有利)菱鐵礦反苛化(有害):2FeCO3+2NaOH→Fe(OH)2

+Na2CO34Fe(OH)2→Fe3O4+FeO+3H2O+H2↑綠泥石，高壓溶出時全部生成含水鋁硅酸鈉和高度分散的FeO:3FeO+H2O→Fe3O4+H2↑(有害）黃鐵礦：形成可溶、介穩(wěn)或穩(wěn)定的二、三價羥基硫化物的復(fù)合配合物，再氧化成高度分散的FeO

和Fe3O4、亞硫酸鈉、硫酸鈉。有害。二、危害和措施反苛化和形成鈉的含硫化合物，損失苛性堿，且蒸發(fā)時析出鈉鹽；高度分散的FeO、FeS和Fe3O4

難分離，沉降性能變壞。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；腐蝕設(shè)備：

Fe+Na2S2O3+2NaOH→Na2S+Na2SO4+Fe(OH)2Fe(OH)2+Na2S→Na2[FeS2(OH)2]·2H2O措施：控制S含量；加氧化劑。6.3含鈦礦物在溶出過程中的行為

6.4鈣鎂氧化物在溶出過程中的行為

一、石灰的作用促進針鐵礦向赤鐵礦轉(zhuǎn)變，使其中以類質(zhì)同晶形態(tài)存在的Al2O3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；使赤泥中的方鈉石轉(zhuǎn)變?yōu)殁}霞石或黝方石，減少Na2O和Al2O3的損失；且后兩者中的鈉更易被CaO置換。Na2O210g/L；Al2O3110.5g/L；90min；A、B一水軟鋁石；C、D一水硬鋁石；二、石灰對溶出的影響四、MgO的行為鋁酸鈉溶液中可能形成的含鎂化合物：尖晶石，MgO·Al2O3極為穩(wěn)定；堇青石，2MgO·2Al2O3·5SiO2Mg4Al4(Al2Si2)O10(OH)8鈦酸鎂或類質(zhì)同晶的鈦酸鎂鈣；碳酸鋁鎂，Mg6Al2CO3(OH)16·4H2O

結(jié)果：增加Al2O3