| 题名 | 亚熔盐法回收拜耳法赤泥中铝、碱的应用基础研究与工艺优化 |
| 作者 | 孙旺 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-21 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 张懿 |
| 关键词 | 亚熔盐 拜耳法赤泥 氧化铝 氧化钠 水合铝酸钠 |
| 其他题名 | Fundamental Research and Optimization on Recovering Alumina and Soda from Bayer Red Mud by Sub-molten Salt |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 拜耳法是氧化铝生产的主流方法，但我国大宗特色的中低品位、难溶的一水硬铝石难以采用拜耳法经济处理。拜耳法赤泥也因碱含量高无法利用，只能堆存处置，环境隐患巨大。解决我国氧化铝工业资源-环境瓶颈，实现我国氧化铝工业可持续发展在于研发从拜耳法赤泥中高效回收氧化铝和氧化钠的新方法。本论文基于课题组在亚熔盐清洁工艺方面的研究积累，提出了氢氧化钠亚熔盐法从拜耳法赤泥回收氧化铝和氧化钠的新方法，并开展了相应的应用基础研究。论文在以下方面取得创新性进展： (1) 研究了拜耳法赤泥主要成分铝硅酸钠在氢氧化钠亚熔盐溶出过程的宏观动力学，结果表明提高反应温度有利于氧化铝的提取，反应表观活化能为59.22kJ/mol，得出反应动力学方程，溶出过程符合化学反应控制的收缩未反应核模型。 (2) 系统研究了各工艺参数对亚熔盐法回收拜耳法赤泥中氧化铝和氧化钠的影响。在溶出温度230℃、液固比8、碱浓度45%的溶出条件下，拜耳法赤泥的氧化铝回收率能达到81.05%，脱铝赤泥的A/S（铝硅比）降为0.37，再经水热处理后，终赤泥中的氧化钠含量能降为0.91%，可用作水泥等建材的配料。拜耳法赤泥中氧化铝和氧化钠的提取机理为：拜耳法赤泥中的钠硅渣（Na8(Al6Si6O24)(OH)2.04(H2O)2.66）和钙铁石榴石（Ca3AlFe(SiO4)(OH)8）在亚熔盐体系中发生相转变，生成不含铝或少含铝的化合物NaCaHSiO4和Ca3(Fe0.87Al0.13)2(SiO4)1.65(OH)5.4，实现氧化铝的回收。随后，NaCaHSiO4在低碱条件下水解生成CaO•SiO2•0.5H2O，实现氧化钠的回收。 (3) 对亚熔盐溶出拜耳法赤泥后得到高浓高苛性比的铝酸钠溶液深度结晶析出水合铝酸钠进行了动力学研究。确定了水合铝酸钠深度结晶过程的反应级数是二级，结晶过程的表观活化能是19.23kJ/mol。系统研究了各工艺参数对水合铝酸钠结晶率和晶体苛性比的影响，在结晶温度40-60℃，氧化钠浓度580g/L，二氧化硅浓度0-6g/L的条件下，水合铝酸钠结晶率达到50%，结晶母液可用于循环溶出；晶体的苛性比都在1.6左右，通过溶解脱硅，可满足种分的要求。 (4) 通过对二氧化硅在亚熔盐处理赤泥过程行为的研究发现，二氧化硅在循环介质中达到饱和浓度6g/L后，可以避免赤泥中二氧化硅的二次溶出，从而强化了铝硅分离。 根据以上研究结果，提出了氢氧化钠亚熔盐处理拜耳法赤泥回收氧化铝和氧化钠的适宜流程。并作了初步的物料和能耗估算，尚待进一步的工程设计研究，可望实现经济回收拜耳法赤泥中的氧化铝和氧化钠。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-16 |
| 页码 | 95 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1283]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙旺. 亚熔盐法回收拜耳法赤泥中铝、碱的应用基础研究与工艺优化[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2009. |
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