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我国铝土矿资源多为中低品位的一水硬铝石矿。因此在氧化铝生产中,烧结法占有相当的比例。烧结法熟料溶出过程中2CaO·SiO2会与铝酸钠溶液发生二次反应,造成Al2O3和NaOH的大量损失,使溶出率变低,产率一直难提高。虽然经过多年的生产实践,研究出了一些抑制二次反应的措施,但是损失仍然很大。
本试验研究了天然高分子添加剂AC,HZ,合成高分子添加剂聚丙烯酰胺类HY,聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠共聚物类AT,在熟料溶出中抑制二次反应的效果。结果表明:
AC能明显提高氧化铝和苛碱的溶出率,当AC添加量为熟料的0.43%时,氧化铝溶出率达最大值97.07%,比空白样高3.87%。但AC自身颜色会影响氢氧化铝产品质量。用活性炭将AC脱色后进行溶出试验,溶出滤液颜色与空白相同,但是抑制效果与脱色前比大大降低。
HY、HZ、AT都能提高氧化铝和苛碱的溶出率,抑制二次反应,当HY添加量为熟料质量的0.05%时,氧化铝和苛碱的溶出率达到最大,分别为95.47%和94.94%;二次反应的抑制率也达到了最大值,为2.20%。当HZ添加量为0.20%时,氧化铝的溶出率达到最大为95.89%,抑制率达到最大值为3.54%。当AT添加量为熟料的0.05%,溶出率与抑制率均达到最大值。
本试验机理研究单独以纯硅酸二钙做为研究对象,对添加剂天然高分子AC,聚丙烯酰胺和聚丙烯酸钠共聚物AT,聚醇类PEG抑制机理进行了初步探讨。实验结果表明:
AC抑制机理可能是其多基团大分子附着在硅酸二钙分子的表面上,使其不与溶液接触而避免二次反应的发生。同时也有一部分AC解离出阴离子与Ca2+可能发生螯合和络合反应,将Ca2+保留在溶液中,从而减少了水化石榴石的生成。AC具有两种抑制作用的同时存在,所以能达到较好抑制效果。
AT的抑制机理可能主要为与Ca2+形成稳定化合物,但此种机理会促进硅酸二钙的分解反应而造成溶液中二氧化硅含量过高,给脱硅工序造成困难。
PEG的作用机理主要可能为PEG的长链大分子在硅酸二钙表面上物理吸附,但物理吸附易脱附,使得其抑制效果不佳。