第4期 李菲等：二次铝灰制备a一A山，0，工艺 ·387· 快，这是由于NaOH浓度降低，黏度降低，传质过程 1250 加快.当固液比小于1：4时，铝浸出率略有下降但大 体上稳定.随着固液比由1：2减小至1：4硅浸出率 750 下降较多，固液比1：4~1：10时，Na0H浓度不断降 500 低，硅浸出率也逐渐下降.故选择固液比为1：4 250 为宜 100 20 0 30 405060 70 80 20) 图10浸出渣的X射线衍射谱 解 70 Fig.10 XRD pattern of the leaching residue 60 酸钠溶液的主要成分如表3所示 表3除杂后铝酸钠溶液的主要成分 2 14 1:6181-10 Table 3 Main components in the purified sodium aluminate solution 圆液比 gL-1 图9固液比对铝、硅浸出率的影响 Al2O; Si0z Fe20 Fig.9 Effect of solid liquid ratio on the leaching rates of aluminum 31.01 0.094 ≤0.03 and silicon 2.2.4浸出液中金属的质量浓度 由图I1可知，浸出液中的Si、Fe等杂质与氧化 在优化条件下制得的浸出液中金属元素的质量 钙、氧化铝一起生成Ca,AL2(SiO,)（OH)g、 浓度如表2所示.浸出液中均含有大量的Al、K元 (Ca0)3Al,03(H,0)6Ca29gAl1n(Si6a026）(0H)g4 素和少量的Zn、Fe、V、Mn元素.可以看出铝灰中的 Ca3 (Feo.s7 Alo.13)2 (Si)1.6s (OH)s.Al2 O3'SiO2 Mg、Ca和Ti等金属元素几乎没有参加反应. 3H,0等复合氧化物进入沉淀 表2浸出液中金属的质量浓度 300 250 Table 2 Metal concentrations in leachate mgL-1 益200 Si K Zn Fe Mn 150 19600310 17196.37.486.719.3 2.2.5浸出渣X射线衍射分析 40 50 60 0 2) 对优化条件下的浸出渣进行了物相分析，如图 10所示.经过低温碱性熔炼和浸出，浸出渣中除含 有未被反应的刚玉外，其他物相主要为Mg、Ca和Al 图11除杂后沉淀渣的X射线衍射谱 等元素的化合物. Fig.11 XRD pattern of the residue after purification 2.3浸出液净化 使用在优化条件下得到的浸出液，进行了浸出 2.4铝酸钠溶液晶种分解和A1(OH),煅烧实验 液处理的后续工艺实验研究.由于含有Fe、V离子， 由于除杂后液的苛性比（α，）值较大，接近于晶 溶液呈灰绿色，静置12h左右，浸出液中即生成黄 种分解条件的上限3.为了提高氧化铝的相对浓度， 褐色的沉淀，过滤之后溶液变为浅黄色，同时溶液中 提高品种分解率，实验中先加入一定量的质量分数 的Fe、Mn等离子浓度降低.为了加速铁的沉淀过 为36%~38%的HCl以降低其αk·晶种分解的实 程，实验时滴加H202·脱硅过程采用添加石灰脱硅 验条件为：温度40℃，转速200r·min-1,分解时间 法，脱硅前浸出液的硅量指数为30.在温度 72h,晶种系数（添加晶种氢氧化铝中所含氧化铝的 90℃、搅拌速度300r·min-1、反应时间90min、Ca0 数量与分解原液中氧化铝数量的比值)为1.其中， 和溶液中Si0,的摩尔比为10：1的条件下进行脱硅 晶种经过机械活化处理（振动磨中处理2h,140r· 实验.脱硅后溶液的硅量指数为446.除杂后的铝 min),平均粒度为12.49m.实验中晶种分解率第 4 期 李 菲等: 二次铝灰制备 α--Al2O3工艺 快，这是由于 NaOH 浓度降低，黏度降低，传质过程 加快． 当固液比小于 1∶ 4时，铝浸出率略有下降但大 体上稳定． 随着固液比由 1∶ 2减小至 1∶ 4硅浸出率 下降较多，固液比 1∶ 4 ～ 1∶ 10 时，NaOH 浓度不断降 低，硅浸出率也逐渐下降． 故选择固液比为 1 ∶ 4 为宜． 图 9 固液比对铝、硅浸出率的影响 Fig． 9 Effect of solid liquid ratio on the leaching rates of aluminum and silicon 2. 2. 4 浸出液中金属的质量浓度 在优化条件下制得的浸出液中金属元素的质量 浓度如表 2 所示． 浸出液中均含有大量的 Al、K 元 素和少量的 Zn、Fe、V、Mn 元素． 可以看出铝灰中的 Mg、Ca 和 Ti 等金属元素几乎没有参加反应． 表 2 浸出液中金属的质量浓度 Table 2 Metal concentrations in leachate mg·L － 1 Al Si K Zn Fe V Mn 19 600 310 1719 6. 3 7. 4 86. 7 19. 3 2. 2. 5 浸出渣 X 射线衍射分析 对优化条件下的浸出渣进行了物相分析，如图 10 所示． 经过低温碱性熔炼和浸出，浸出渣中除含 有未被反应的刚玉外，其他物相主要为 Mg、Ca 和 Al 等元素的化合物． 2. 3 浸出液净化 使用在优化条件下得到的浸出液，进行了浸出 液处理的后续工艺实验研究． 由于含有 Fe、V 离子， 溶液呈灰绿色，静置 12 h 左右，浸出液中即生成黄 褐色的沉淀，过滤之后溶液变为浅黄色，同时溶液中 的 Fe、Mn 等离子浓度降低． 为了加速铁的沉淀过 程，实验时滴加 H2O2 ． 脱硅过程采用添加石灰脱硅 法［14］，脱硅前浸出液的硅量指数为 30． 在 温 度 90 ℃、搅拌速度 300 r·min － 1 、反应时间 90 min、CaO 和溶液中 SiO2的摩尔比为 10∶ 1的条件下进行脱硅 实验． 脱硅后溶液的硅量指数为 446． 除杂后的铝 图 10 浸出渣的 X 射线衍射谱 Fig． 10 XRD pattern of the leaching residue 酸钠溶液的主要成分如表 3 所示． 表 3 除杂后铝酸钠溶液的主要成分 Table 3 Main components in the purified sodium aluminate solution g·L － 1 Al2O3 SiO2 Fe2O3 31. 01 0. 094 ≤0. 03 由图 11 可知，浸出液中的 Si、Fe 等杂质与氧化 钙、氧化铝一起生成 Ca3 Al2 ( SiO4 ) ( OH ) 8、 ( CaO) 3Al2O3 ( H2O) 6、Ca2. 93Al1. 97 ( Si0. 64O2. 56 ) ( OH) 9. 44、 Ca3 ( Fe0. 87Al0. 13 ) 2 ( SiO4 ) 1. 65 ( OH) 5. 4和 Al2O3 ·SiO2 · 3H2O 等复合氧化物进入沉淀． 图 11 除杂后沉淀渣的 X 射线衍射谱 Fig． 11 XRD pattern of the residue after purification 2. 4 铝酸钠溶液晶种分解和 Al( OH) 3煅烧实验 由于除杂后液的苛性比( αk ) 值较大，接近于晶 种分解条件的上限 3． 为了提高氧化铝的相对浓度， 提高晶种分解率，实验中先加入一定量的质量分数 为 36% ～ 38% 的 HCl 以降低其 αk ． 晶种分解的实 验条件为: 温度 40 ℃，转速 200 r·min － 1 ，分解时间 72 h，晶种系数( 添加晶种氢氧化铝中所含氧化铝的 数量与分解原液中氧化铝数量的比值) 为 1． 其中， 晶种经过机械活化处理( 振动磨中处理 2 h，140 r· min － 1 ) ，平均粒度为 12. 49 μm． 实验中晶种分解率 ·387·