高硫铝土矿浮选除硫及溶出性能的研究--《东北大学》2010年博士论文
高硫铝土矿浮选除硫及溶出性能的研究
【摘要】：我国铝土矿资源丰富,90%以上为高铝、低铁的一水硬铝石矿。在这些高铝、低铁的一水硬铝石矿中,有近一半的矿石因含有较高的硫元素而无法在工业上得到应用。其中高品级矿石占57.2%,中低品级矿石占42.8%。此类矿石高品位所占比例大,但需经过除硫后才能应用,因此研究合理的铝土矿除硫方法意义重大。
本文在查阅了大量文献的基础上,确定采用浮选法作为高硫铝土矿除硫的方法。研究了高硫铝土矿浮选除硫捕收剂优选、浮选工艺参数、浮选动力学和浮选工艺流程等方面的内容。
首先,研究了重庆某地区高硫铝土矿物相组成。结果表明：铝土矿主要矿相为一水硬铝石,另外还含有一定量的针铁矿、高岭石和黄铁矿,其中硫元素主要以FeS2的形式存在,其含量为2.08%。黄铁矿与一水硬铝石嵌布不均。
其次,采用一步粗选流程,考察了十二烷基苯磺酸钠、乙黄药、乙硫氮、丁黄药和异丁黄药对矿物中含硫矿物的捕收能力,并研究了主要参数对浮选药剂捕收能力的影响。结果表明：十二烷基苯磺酸钠对含硫矿物的捕收能力和选择性很差,不能用作高硫铝土矿浮选除硫的捕收剂；乙黄药和乙硫氮可以作为捕收剂应用到高硫铝土矿浮选除硫实验中,但是选择性和捕收能力均不如丁黄药和异丁黄药；丁黄药捕收能力强于异丁黄药,但选择性却低于异丁黄药。
第三,适合乙硫氮浮选除硫的工艺参数为：用量0.5kg·t-1,矿浆pH=4,矿石粒度小于0.09mm,液固比为10：1；适合乙黄药浮选除硫的参数为：用量为0.4kg·t-1,矿浆pH=8,矿石粒度小于0.09mm,液固比为9：1。在上述浮选参数下,采用一粗二精二扫流程,二者均可以获得硫含量低于0.55%,氧化铝的回收率达到98%的铝土矿。
第四,研究了使用丁黄药和异丁黄药作为捕收剂时浮选工艺条件对浮选效果的影响,丁黄药和异丁黄药最优的浮选参数相同,均为矿浆pH=10,矿石粒度小于0.09mm,液固比为10,黄药用量为0.16kg·t-1,浮选时间为15min。在此参数下,采用一粗一扫的工艺流程,可以获得硫含量低于0.6%,氧化铝的回收率达到98%的铝土矿。同时得到含硫量超过20%的硫精矿。
第五,浮选过程动力学研究表明：丁黄药浮选动力学方程为R=R∞(1-e-kt),其中k=2.934×10-3,此模型为经典一级浮选动力学模型；乙黄药浮选动力学方程为R=16.15t1.63/(1+0.21t1.63),异丁黄药的浮选动力学方程为R=52.87t-0.83/(1+0.59t0.83),式中R为脱硫率,t为浮选时间。
第六,浮选机理分析表明,无论是黄药类捕收剂还是硫氮类捕收剂,在浮选过程中都是发生了双聚反应,并产生了二聚物。二聚物的产生,有利于增加矿物吸附捕收剂后表面的疏水性能。浮选过程中利用CuSO4作为硫化物的活化剂。Cu2+起到活化作用的原因也是因为其促进了浮选捕收剂二聚物的生成。
第七,对比了原矿及浮选矿的溶出和沉降性能,结果表明：原矿和浮选矿适宜的溶出条件相同,均为石灰添加量15%、苛性碱浓度240g·L-1、溶出温度240℃、溶出时间60min、配料分子比1.5,在此工艺条件下,原矿及浮选矿中氧化铝的相对溶出率分别为95.35%和95.03%,浮选过程基本没有影响铝土矿的溶出性能；在溶出过程中,浮选矿明显溶出后赤泥变黑的程度较原矿有所下降。赤泥沉降性能研究结果表明,浮选矿赤泥沉降性能与原矿赤泥沉降性能基本一致。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2010【分类号】：TD952【目录】：
摘要5-7Abstract7-12第1章 绪论12-33 1.1 概述12-13 1.2 铝的性质13-15
1.2.1 铝的物理性质13
1.2.2 铝的化学性质13-15 1.3 铝的用途及生产15-18
1.3.1 铝的用途15-16
1.3.2 铝的生产16-18 1.4 氧化铝生产18-20
1.4.1 拜耳法19
1.4.2 碱石灰烧结法19-20
1.4.3 拜耳—烧结联合法20 1.5 铝土矿资源与高硫铝土矿20-24
1.5.1 铝土矿资源概述21
1.5.2 我国铝土矿资源现状21-24
1.5.3 我国高硫铝土矿储量情况24 1.6 硫元素在溶出过程中的行为24-27 1.7 铝土矿脱硫工艺应用现状27-30 1.8 本文的选题意义及研究内容30-33
1.8.1 课题的提出30
1.8.2 论文研究内容30-33第2章 实验研究方法33-45 2.1 实验原料33-37
2.1.1 高硫一水硬铝石型铝土矿33-35
2.1.2 矿物结构与可浮性35-36
2.1.3 浮选实验药品36-37 2.2 分析及计算方法37-43
2.2.1 氧化铝分析37
2.2.2 配矿量计算37-38
2.2.3 溶出液分子比及氧化铝溶出率的计算38-39
2.2.4 全硫分析39-40
2.2.5 物相分析40-41
2.2.6 扫描电子显微镜图41
2.2.7 高压釜41-42
2.2.8 赤泥沉降实验装置42-43 2.3 浮选设备和流程43-45第3章 浮选药剂的选择研究45-74 3.1 理论依据45-47 3.2 浮选实验47-72
3.2.1 矿石粒度对浮选剂浮选性能的影响47-54
3.2.2 浮选时间对浮选药剂浮选行为的影响54-58
3.2.3 浮选捕收剂用量对浮选行为的影响58-62
3.2.4 液固比对浮选药剂浮选行为的影响62-66
3.2.5 矿浆pH对浮选药剂浮选行为的影响66-71
3.2.6 丁黄药和异丁黄药浮选的对比实验71-72
3.2.7 其它因素对浮选药剂浮选行为的影响72 3.3 小结72-74第4章 浮选动力学的研究74-88 4.1 浮选动力学研究发展历程74-76 4.2 浮选动力学理论的应用76-80
4.2.1 浮选动力学实用性模型实例76-78
4.2.2 应用浮选动力学解释浮选行为及浮选流程的合理性78-79
4.2.3 浮选设备的浮选动力学研究79-80 4.3 黄药类捕收剂浮选动力学研究80-85
4.3.1 丁黄药浮选动力学81-82
4.3.2 异丁黄药浮选动力学82-83
4.3.3 乙黄药浮选动力学83-84
4.3.4 乙硫氮浮选动力学84-85 4.4 捕收剂浮选原理分析85-87
4.4.1 黄药类捕收剂作用原理85-86
4.4.2 乙硫氮浮选原理86-87 4.5 小结87-88第5章 浮选工艺流程的研究88-98 5.1 粗选工艺流程88-90 5.2 一粗一精一扫开路流程90-92 5.3 一粗一精一扫闭路流程92-93 5.4 一粗二精二扫浮选流程93-95 5.5 浮选质量指标波动的分析及保证指标的措施95-96 5.6 小结96-98第6章 原矿与浮选矿溶出及赤泥沉降性能98-107 6.1 溶出条件对铝土矿溶出性能的影响98-101
6.1.1 溶出温度的影响98-100
6.1.2 苛性碱浓度的影响100
6.1.3 石灰添加量的影响100-101
6.1.4 矿石粒度的影响101
6.1.5 配料分子比的影响101 6.2 原矿及浮选矿溶出及赤泥沉降性能研究101-106
6.2.1 苛碱浓度对原矿及浮选矿溶出性能的影响102-103
6.2.2 溶出温度对原矿及浮选矿溶出性能的影响103-104
6.2.3 配料分子比对原矿及浮选矿溶出性能的影响104-105
6.2.4 原矿及浮选矿溶出赤泥沉降性能研究105-106 6.3 小结106-107第7章 结论107-109参考文献109-116致谢116-117攻读博士学位期间成果117-118作者简介118
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京公网安备74号管道化溶出设计探讨--《轻金属》2011年S1期
管道化溶出设计探讨
【摘要】：压煮溶出是拜耳法生产氧化铝的核心工序。管道化+停留罐溶出是适合我国一水硬铝石型铝土矿的溶出工艺,它综合了德国管道化溶出和法国AP溶出技术的优点。本文简述了管道化溶出的发展过程,并且针对拟定的压煮溶出技术指标,进行了工艺流程细节上的一些分析比较、主要设备的选择和系统安全的分析,探讨了如何设计出安全、投资省、运行稳定、运转率高、能耗低的管道化溶出装置。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TF821【正文快照】：
拜耳法生产氧化铝已经走过了一百多年的历史,尽管拜耳法生产方法本身没有实质性的变化,但就溶出技术而言却发生了巨大变化[1],特别是处理一水硬铝石的高温溶出技术。对于我国主要以一水硬铝石为原料生产氧化铝工业来说,溶出工艺从最初的直接加热溶出工艺,引进法国AP溶出技术
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