鋁硅礦物的熱行為及鋁土礦石的熱化學(xué)活化脫硅.pdf

1、為了有效利用儲(chǔ)量豐富的中低鋁硅比鋁土礦石,并為拜耳法氧化鋁生產(chǎn)工藝提供優(yōu)質(zhì)原料, 該文采用熱重分析、差熱分析、紅外光譜分析、X-射線粉晶衍射分析和高分辨率固體核磁共振分析技術(shù),系統(tǒng)研究了鋁土礦中的常見(jiàn)鋁硅礦物的加熱相變規(guī)律,以及鋁土礦石的熱化學(xué)活化脫硅行為,開發(fā)了鋁土礦熱化學(xué)活化脫硅新工藝,獲得了以下一些主要結(jié)果:1)鋁硅礦物的熱行為;研究表明,熱處理過(guò)程中鋁硅礦物的結(jié)構(gòu)、物相將產(chǎn)生一系列變化.在熱作用下,鋁硅酸鹽礦物發(fā)生高溫固相反應(yīng),

2、層狀結(jié)構(gòu)中的硅被活化為具有較高活性的無(wú)定形SiO<,2>,這為熱化學(xué)活化脫硅新工藝的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ).同時(shí),綜合運(yùn)用多種測(cè)試技術(shù)系統(tǒng)研究得到的,有關(guān)鋁硅酸鹽礦物從室溫~1200℃下的結(jié)構(gòu)、物相變化規(guī)律,也可為硅酸鹽、耐火材料等行業(yè)領(lǐng)域,以及這些非金屬礦物的深加工利用提供理論指導(dǎo)和借鑒.研究結(jié)果具有較大的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義.2)鋁土礦石的熱化學(xué)活化脫硅;研究表明,在堿浸過(guò)程中,高嶺石的鈉硅渣沉淀反應(yīng)最弱,生成的水合鋁硅酸鈉化學(xué)組成類似于

3、沸石Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·xSiO<,2>·nH<,2>O;伊利石的鈉硅渣沉淀反應(yīng)最為劇烈,生成的水合鋁硅酸鈉組成為Na<,96>Al<,96>Si<,96>O<,384>和0.95Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·3.25SiO<,2>·4.79H<,2>O;葉蠟石的鈉硅渣組成為0.95Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·3.25SiO<,2>·4.79H<,2>O.因此,高嶺石堿浸脫硅效果最好,而伊利石的

4、脫硅效果最差.與純礦物的熱化學(xué)活化脫硅規(guī)律一樣,經(jīng)活化處理,鋁土礦中的伊利石、葉蠟石和高嶺石將轉(zhuǎn)化成無(wú)定形SiO<,2>,而在1100℃以上的溫度下,將有莫來(lái)石生成.在堿浸過(guò)程中,活化礦中的無(wú)定形SiO<,2>與NaOH反應(yīng)生成Na<,2>SiO<,3>進(jìn)入溶液被脫除,但在無(wú)定形SiO<,2>溶解的同時(shí),伴隨有鈉硅渣的生成.對(duì)于含硅礦物以伊利石、葉蠟石為主的鋁土礦,在熱化學(xué)活化脫硅過(guò)程中生成的鈉硅渣主要由Na<,96>Al<,96>Si

5、<,96>O<,384>和0.95Na<,2>O·Al<,2>O<,3>·3.25SiO<,2>·4.79H<,2>O兩者組成.對(duì)含伊利石12.5％、葉蠟石6.0％、高嶺石3.2％,A/S=5.88的河南鋁土礦熱化學(xué)活化脫硅試驗(yàn)結(jié)果表明,其適宜的活化溫度為1100℃~1150℃,活化時(shí)間為120min~60min.適宜的浸出工藝為:L/S=5~8,溫度95℃~100℃左右,Na20K濃度為100g/L~150g/L.在上述條件下,可得到