高硅一水硬铝石矿在浓NaOH溶液中高压相平衡测定和模拟

批准号：

21076212

项目类别：

面上项目

资助金额：

39.0 万元

负责人：

李志宝

依托单位：

中国科学院过程工程研究所

学科分类：

化工热力学

结题年份：

2013

批准年份：

2010

项目状态：

已结题

项目参与者：

王均凤、张妍、程文婷、马家玉、王道广、翟坤明

关键词：

预脱硅溶出动力学高压相平衡一水硬铝石溶解度

项目摘要

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中文摘要

我国已探明的铝土矿85%为低品位高硅一水硬铝石（diaspore）型。为实现低品位铝土矿的工业利用和铝工业的节能降耗，提高一水铝石矿的品位(A/S>5)具有重要意义。一水硬铝石和硅及其杂质(Fe,Ti)在浓NaOH溶液中的高温高压相平衡数据是开发新工艺的关键基础数据，但对我国一水硬铝石体系至今文献少有报道。本项目拟测定我国高硅一水硬铝石和硅及其杂质在浓NaOH溶液中的高压溶解度数据和溶出动力学。将预脱硅后所得一水硬铝石矿作为研究对象；建立一套高温高压相平衡测定装置，通过数据采集和在线分析系统，考察温度，NaOH溶液浓度，其它盐类（NaCl, NaSO4, NaCO3，KCl等）对一水硬铝石和硅及其杂质溶解度和溶出动力学的影响，并对所测高压溶解度实验数据进行化学模拟计算，为开发新的低品位高硅一水硬铝石矿高压溶出工艺提供基础数据。

英文摘要

我国已探明的铝土矿85%为低品位高硅一水硬铝石（diaspore）型，并不适合使用传统的拜耳法生产。为了解决这一问题，本课题负责人基于矿中活性硅可稳定存在于高浓度铝酸钠溶液中这一性质，提出了一个处理低品位一水硬铝石矿的新办法。通过预脱硅处理，得到了铝硅比大于10适合传统拜耳法生产的一水硬铝石精矿。一水硬铝石和硅及其杂质(Fe,Ti)在浓NaOH溶液中的高温高压相平衡数据和溶出动力学是开发新工艺的关键基础数据。本项目测定了预脱硅后所得一水硬铝石精矿中铝、硅和铁等在高温NaOH-NaAl(OH)4溶液中的溶出动力学。实验发现铝的溶出速率随温度和NaOH浓度增大而增大，随Al(OH)3浓度增大而减小。一个普遍化由Lasaga等提出基于非平衡态热力学的动力学方程应用到铝的溶出计算中。所用模型成功的预测了铝在拜耳法母液中溶出行为。研究了一水硬铝石、一水软铝石和三水铝石在NaOH溶液中的溶解度。作为拜耳法中的主要杂质，也同时测定了铝硅酸钠在NaOH和NaOH-NaAl(OH)4混合溶液中的溶解度。采用混合电解质(MSE)模型对所得溶解度数据进行了化学模拟计算。

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