从矾浆中提取氢氧化铝的工艺研究

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明矾矿加工过程中会产生大量固体废渣,通常称为矾浆。矾浆主要由未分解的硅酸盐和氧化铝及少量氧化铁组成。近年来,由于矾浆的大量产生及相关处理成本使矾浆的治理成为一个重要问题。目前,我国矾浆除少部分被利用外,大部分被露天堆积。一方面,未经处理的矾浆具有高酸性,会造成大气、水体和土壤等环境污染。另一方面,矾浆中富含钾、铝等多种可利用元素,是一种潜在的可循环和再利用综合资源。本论文以解决矾浆附加值低的问题为目的,介绍了一条从矾浆中提取制备氢氧化铝粉体的新工艺。实验以矾浆为原料,酸熔法将原料中的氧化铝转变为可溶性铝盐。通过单因素和正交实验,考察了原料粒度、硫酸浓度、固液比、反应温度对矾浆中氢氧化铝提取率的影响规律。结果表明,矾浆原料粒度为60-80目,硫酸浓度为60%,固液比为1:3,反应温度为175℃,反应时间3小时为最佳工艺参数,Al(OH)3提取率达87.07%。根据氢氧化铝和氢氧化铁沉淀条件的不同,采用调节pH法除去硫酸铝溶液中的铁离子,除铁率为99.59%。用偏铝酸钠一硫酸反应体系通过沉淀法生成氢氧化铝溶胶,再进行常温常压或水热处理。利用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、热重-差示扫描(TG-DSC)、扫描电镜分析(SEM)、激光粒度分析等现代测试手段对产品进行表征。实验结果表明,在常温常压下制备得到无定形氢氧化铝,经水热处理得到晶型较好的拟薄水铝石,其比表面积为1O1m2/g。研究不同分散剂类型、用量对氢氧化铝粒径及分布的影响,其中加入8%十二烷基硫酸钠,制得的氢氧化铝粒径最小,为1.76μm。通过合理的综合效益评价分析认为,采用酸熔法从矾浆中提取氢氧化铝粉体,是一种高附加值综合利用矾浆的有效途径,可以产生很好的经济和环境效益。
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