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目前,我国铝土矿资源富矿资源已显匮乏,必须对铝硅比较低的低品位铝土矿资源进行开发利用,然而对铝硅比低的铝土矿,很难用经济的拜耳法工艺生产氧化铝。
本文在接近工业生产的条件下,系统地对不同单体矿物在铝酸钠溶液中的反应行为进行了研究。通过实验,主要得出如下结论:
1.纯高岭石单体矿的结晶度好,层间氢键增强,需要较高的反应温度。高岭石在铝酸钠溶液中反应生成的产物主要是碳酸盐方钠石——黝方石,而在NaOH溶液中的反应主要是碱性方钠石,碱性方钠石在一定条件下会向碳酸盐方钠石转变,添加石灰能有效促进高岭石在铝酸钠溶液中的反应,使方钠石向钙水化石榴石转变。
2.伊利石与铝酸钠溶液的反应受温度的影响较大。180℃伊利石在铝酸钠溶液中缓慢反应,当温度升至200℃以上时,伊利石的反应速率显著加快,结疤的可能性增大,在温度超过240℃时,伊利石在几分钟内便可完全反应。伊利石在铝酸钠溶液中反应生成碳酸盐方钠石——黝方石。添加石灰能有效促进伊利石的反应,加入石灰促使方钠石向更容易析出的钙水化石榴石转化。
3.叶蜡石在140℃左右开始在铝酸钠溶液中反应,在170℃反应速率急剧加快,超过170℃时,会产生大量结疤,在180℃以上,反应10min基本上反应完全。添加石灰后,可以有效促进叶蜡石在铝酸钠溶液中的反应,当CaO/SiO<,2>为3时,叶蜡石在铝酸钠溶液中反应最快,添加石灰后方钠石含量减少,钙水化石榴石含量增加。
4.由于各单体矿物在铝酸钠溶液中反应温度不同,所以形成的硅渣晶体形貌有所不同,低温下,主要呈雪花状,高温下会形成较完整的六方柱晶体;加入石灰后,形成的钙水化石榴石比碳酸盐方钠石更加致密,会给结疤清除增加难度。
5.TiO<,2>会阻止一水硬铝石在铝酸钠溶液中的溶出,加入石灰能显著改善一水硬铝石的溶出性能,当一水硬铝石中含有Fe<,2>O<,2>时,赤泥中主要物相为铁水化石榴石以及钛酸钙。