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烧结法生产氧化铝时,氧化铝熟料溶出过程中,由于原硅酸钙与铝酸 钠溶液中的氢氧化钠、碳酸钠和铝酸钠作用,发生二次反应,导致已经溶 出的氧化铝和氧化钠以水化石榴石和水合铝硅酸钠的形态进入固相。不仅 降低氧化铝溶出率,而且还会影响其它工艺过程的正常运行,如赤泥浆液 沉降过滤、洗涤及脱硅等。因此,进行氧化铝熟料溶出过程中的二次反应 机理研究,对选择正确的熟料溶出工艺制度,改善氧化铝生产工艺过程, 提高氧化铝生产技术经济指标具有重要意义。
对氧化铝熟料溶出过程中可能出现的二次反应进行了热力学分析,明 确了溶出过程中导致原硅酸钙分解的原因。通过研究不同溶出条件下,溶 出液中Al<,2>O<,3>和SiO<,2>的行为,以期从热力学和溶出时Al<,2>O<,3>和SiO<,2>的行 为对二次反应机理有进一步的理解,旨在完善二次反应机理和尝试寻找适 宜二次反应添加剂来抑制二次反应,减少二次损失,最终为实现高浓度熟 料溶出提供基础理论依据。
研究结果表明:热力学上,β-2CaO·SiO<,2>在铝酸钠3种溶液成分中的稳 定性强弱依次为NaOH>>NaAl(OH)<,4>>Na<,2>CO<,3>,即NaOH非常难于分解 β-2CaO·SiO<,2>,后两者则明显容易得多;提高溶出温度,只有Na<,2>CO<,3>与 β-2CaO·SiO<,2>的作用有助于溶液中SiO<,2>浓度的增加;NaAl(OH)<,4>和Na<,2>CO<,3> 对二次反应的发生起主要作用,而NaOH作用较小;增加游离Na<,2>O<,k>浓度, 溶出液中SiO<,2>浓度逐渐降低;铝酸钠溶液体系中的碳酸钠与水化石榴石 的作用较弱;高浓度氧化铝熟料溶出时氧化铝浓度越高,溶出液中SiO<,2> 的浓度越高;添加剂SG和PTT在一定程度上能减少二次反应损失,提高 氧化铝溶出率。