中國(guó)粉體網(wǎng)訊  鋁土礦溶出的目的是將其中的氧化鋁充分溶解而進(jìn)入鋁酸鈉溶液，研究鋁土礦中的氧化鋁在溶出過(guò)程的行為，是提高氧化鋁生產(chǎn)效率、降低成本的關(guān)鍵。

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁

鋁土礦的溶出過(guò)程是鋁土礦與鋁酸鈉溶液進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程，不同類型的鋁土礦由于其氧化鋁存在的結(jié)晶狀態(tài)不同，與鋁酸鈉溶液的反應(yīng)能力也不同，即使同一類型的鋁土礦，由于產(chǎn)地的不同，它們的結(jié)晶完整性也有所不同，其溶出性能也會(huì)不同。

鋁土礦溶出過(guò)程中，整個(gè)過(guò)程是復(fù)雜的多相反應(yīng)，所以影響溶出過(guò)程的因素比較多，大致可分為鋁土礦本身的溶出性能和溶出過(guò)程作業(yè)條件。

下面主要討論溶出過(guò)程作業(yè)條件的影響。

1、溶出溫度的影響

溫度是溶出過(guò)程中最主要的影響因素，不論反應(yīng)過(guò)程是由化學(xué)反應(yīng)控制或是由擴(kuò)散控制，溫度都是影響反應(yīng)過(guò)程的重要因素。

有效氧化鋁溶出率和溶出溫度的關(guān)系

從圖中可以看出，提高溫度后，鋁土礦在堿溶液中的溶解度顯著增加，溶液的平衡分子比明顯降低，使用濃度較低的母液就可以得到分子比低的溶出液，由于溶出液與循環(huán)母液的氧化鈉濃度差縮小，蒸發(fā)負(fù)擔(dān)減輕，使堿的循環(huán)效率提高。

溫度在溶出天然的一水硬鋁石鋁土礦時(shí)所起的作用比溶出純一水硬鋁石時(shí)更加顯著。因?yàn)樵谌艹鲣X土礦時(shí)會(huì)有鈦酸鹽和鋁硅酸鹽保護(hù)膜的生成，提高溫度使這些保護(hù)膜因再結(jié)晶而破裂，甚至不加石灰也有良好的溶出效果。

2、攪拌強(qiáng)度的影響

眾所周知，對(duì)于多相反應(yīng)，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程由多個(gè)步驟組成。在管道溶出器和蒸汽直接加熱的高壓溶出器組中礦粒和溶液間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是依靠礦漿的流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。礦漿流速越大，湍流程度越強(qiáng)，傳質(zhì)效果越好。在蒸汽直接加熱的高壓溶出器組中，礦漿流速只有0.0015~0.02m/s，湍流程度較差，傳質(zhì)效果不太好。

管道化溶出器中礦漿流速達(dá)1.5~5m/s，雷諾系數(shù)達(dá)105數(shù)量級(jí)，有著高度湍流性質(zhì)，成為強(qiáng)化溶出過(guò)程的一個(gè)重要原因。在間接加熱機(jī)械攪拌的高壓溶出器組中，礦漿除了沿流動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)外，還在機(jī)械攪拌下強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)，湍流程度也較強(qiáng)。

3、循環(huán)母液堿濃度的影響

當(dāng)其他條件相同時(shí)，母液濃度越高，氧化鋁的未飽和程度就越大，鋁土礦中氧化鋁的溶出速度越快，而且能得到分子比低的溶出液。高濃度溶液的飽和蒸汽壓低，設(shè)備所承受的壓力也要低些。但從整個(gè)流程來(lái)看，種分后的鋁酸鈉溶液，即蒸發(fā)原液的氧化鈉濃度不宜超過(guò)240g/L，如果要求母液的堿濃度過(guò)高，蒸發(fā)過(guò)程的負(fù)擔(dān)和困難必然增大，所以從整個(gè)流程來(lái)權(quán)衡，母液的堿濃度只宜保持為適當(dāng)?shù)臄?shù)值。

圖中是溶出溫度為220℃時(shí)堿溶液濃度對(duì)澳大利亞韋帕礦溶出率的影響，可以看出增大堿濃度對(duì)氧化鋁的溶出率有一定的影響。

4、配料分子比的影響

配料分子比與拜耳法物料流量的關(guān)系

由于生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液中含有種種雜質(zhì)，所以它的平衡分子需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。試驗(yàn)是用小型高壓溶出器按指定條件溶出礦石，并保證充分的溶出時(shí)間，使溶出過(guò)程不受動(dòng)力學(xué)條件的限制。在試驗(yàn)中固定循環(huán)母液量，逐次增加礦石的配置，當(dāng)?shù)V石配量很少時(shí)，其中氧化鋁全部溶出后，溶出液仍是未飽和的。

國(guó)外將礦石中在此條件下可以溶出的氧化鋁稱為有效氧化鋁，并按此計(jì)算氧化鋁的相對(duì)溶出率，配礦量逐步增加，只要是配料分子比還高于平衡分子比，這種情況仍然能保持，但溶出液的分子比逐漸接近于平衡分子比。

5、礦石細(xì)磨程度的影響

對(duì)某一種礦石，當(dāng)其粒度越細(xì)小時(shí)，其比表面積越大。這樣礦石與溶液接觸的面積越大，即反應(yīng)的面積增加了，在其他溶出條件相同時(shí)，溶出速率就會(huì)增加。另外礦石的細(xì)磨加工會(huì)使原來(lái)被雜質(zhì)包裹的氧化鋁水合物暴露出來(lái)，增加了氧化鋁的溶出率。溶出三水鋁石型鋁土礦時(shí)，一般不要求磨得很細(xì)，有時(shí)破碎到16mm即可進(jìn)行滲濾溶出。致密難溶的一水硬鋁石型礦石則要求細(xì)磨。然而過(guò)分的細(xì)磨使生產(chǎn)費(fèi)用增加，又無(wú)助于進(jìn)一步提高溶出速率，而且還可能使溶出赤泥變細(xì)，造成赤泥分離洗滌的困難。

6、溶出時(shí)間的影響

鋁土礦溶出過(guò)程中，只要氧化鋁的溶出率沒(méi)有達(dá)到最大值，那么增加溶出時(shí)間，氧化鋁的溶出率就會(huì)增加。

從圖中可以看出，韋帕鋁土礦的成分是三水鋁石和一水軟鋁石礦，在溶出條件下，5min就可達(dá)到最大溶出率，所以增加溶出時(shí)間對(duì)其溶出率不產(chǎn)生影響；也門的內(nèi)哥羅鋁土礦的成分是一水軟鋁石和一水硬鋁石，它的溶出速率較慢，所以增加溶出時(shí)間能使氧化鋁的溶出率增加。