【摘 要】
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采用焙烧-碱浸脱硅-高压溶出处理低品位铝土矿,是当前研究的热点之一。本文针对矿石脱硅所产生的含硅碱液,通过添加石灰、赤泥、硅渣及其混合物对溶液进行脱硅,系统研究了脱硅剂添加量、温度、时间等重要参数对脱硅效果的影响,并利用脱硅后液对矿石进行了循环脱硅,结合XRD、XRF、SEM、TEM、FTIR等表征手段,分析了脱硅动力学及机理。获得主要结论如下:石灰添加量和时间对脱硅效果产生显著影响,而初始碱浓度
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采用焙烧-碱浸脱硅-高压溶出处理低品位铝土矿,是当前研究的热点之一。本文针对矿石脱硅所产生的含硅碱液,通过添加石灰、赤泥、硅渣及其混合物对溶液进行脱硅,系统研究了脱硅剂添加量、温度、时间等重要参数对脱硅效果的影响,并利用脱硅后液对矿石进行了循环脱硅,结合XRD、XRF、SEM、TEM、FTIR等表征手段,分析了脱硅动力学及机理。获得主要结论如下:石灰添加量和时间对脱硅效果产生显著影响,而初始碱浓度与温度的影响不明显,脱硅时间超过2h后,溶液脱硅率趋于平缓;当溶液中Si O2的初始浓度为9g/L左右、石灰添加量以C/S计1.2（石灰中的有效Ca/与溶液中Si的摩尔比,即C/S）时,较佳脱硅条件为:苛碱浓度110 g/L,温度95oC,反应时间2h,搅拌速率300r/min,此时脱硅率为87.51%,所产生的硅渣主要为C-S-H（I）,Ca4Si5Al O15（OH）2·5H2O和少量Ca（OH）2,结晶度较低;在该较佳条件下,对焙烧矿石进行五次循环脱硅,脱硅精矿的A/S均可由原矿的4.01提高至7.2以上,效果较好。当石灰添加C/S为1.0时,脱硅率为63.68%,单独添加30 g/L赤泥的脱硅率为34.35%,将上述赤泥和石灰混合,脱硅率升至87.55%;单独添加30g/L硅渣的脱硅率为53.22%,硅渣经600 oC焙烧后,脱硅率有所提高,达到67.46%,将焙烧前后的硅渣分别与C/S为1.0的石灰混合脱硅,脱硅率均达到94%左右,硅渣的脱硅效果明显优于赤泥。石灰脱硅的动力学方程为1-2/3XB-（1-XB）2/3=15.80exp[-29350/（RT）]·t,表观活化能为29.35 k J/mol,以内扩散为控制步骤,主要发生Ca（OH）2和Si O2（OH）22-之间的反应;赤泥作为晶种,其中的方钠石在脱硅过程中发生溶解-再结晶反应,并与石灰协同脱硅,进一步提升了脱硅效果;将球磨硅渣进行脱硅,内部未反应的Ca O起到了脱硅的作用,同时硅酸钙产物的结晶与石灰产生协同脱硅效应,显著提高了脱硅率。焙烧后硅渣的结晶度较高,有利于于异相形核,溶液中率先定向形成硅酸二钙和硅酸三钙,并与石灰发生协同脱硅作用。
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