發(fā)布時間：2020-10-23 01:36

　　 中國是鋁生產(chǎn)大國,截止2014年我國電解鋁產(chǎn)能達到2438萬t,氧化鋁的產(chǎn)能也達到了 4777萬t,較2005年提高5.6倍,居世界前列,鋁工業(yè)已成為我國冶金行業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。然而,伴隨我國高鋁硅比鋁土礦日益短缺,世界鋁土礦儲量大國對三水鋁石礦出口的限制,以及赤泥的大量堆存,我國鋁工業(yè)的綠色持續(xù)發(fā)展遇到了瓶頸。在此背景下,課題組提出“鈣化-碳化”法利用中低品位鋁土礦(或處理赤泥)生產(chǎn)氧化鋁�；�于此工藝,本文通過熱力學計算分析水化石榴石生成、碳化分解反應的方向,根據(jù)難溶電解質(zhì)相關理論,計算鈉硅渣和水化石榴石的溶度積,探究兩者的轉(zhuǎn)化規(guī)律,通過純物質(zhì)合成水化石榴石實驗,探究水化石榴石的生成過程及規(guī)律,通過碳化分解實驗考察水化石榴石的碳化穩(wěn)定性及分解機理,通過溶鋁實驗考察碳化渣溶鋁規(guī)律及機理,為鈣化-碳化法提供強有力的理論支撐。主要研究內(nèi)容如下:(1)熱力學計算表明:溫度升高,水化石榴石生成反應越不易進行;低硅飽和系數(shù)碳化分解過程更易進行,碳化分解過程受二氧化碳分壓的影響不大。(2)明確了三種計算水化石榴石硅飽和系數(shù)的方法,三者之間誤差較小。其中,峰強法和晶面間距法所求得的飽和系數(shù)大小更接近,穩(wěn)定性較好,晶胞棱長法穩(wěn)定性較差,但晶胞棱長法準確度最高。(3)鈣化實驗表明:水化石榴石和水合鋁酸鈣存在“共存現(xiàn)象”;水化石榴石硅飽和系數(shù)受反應溫度的影響最大,隨溫度上升硅飽和系數(shù)增大;鈣硅比飽和配方為3:1左右;隨苛性堿濃度增加,水合鋁酸鈣相逐漸占優(yōu),而后超過水化石榴石。鈣化過程機理:氧化鈣水化生成氫氧化鈣,Ca(OH)2和鋁酸根離子生成水合鋁酸鈣,水合鋁酸鈣與游離的原硅酸根離子發(fā)生反應,生成水化石榴石。(4)碳化實驗表明:反應時間為120 min時,水化石榴石完全被碳化分解。碳化機理:二氧化碳溶于溶液形成碳酸根離子,與Ca(OH)2發(fā)生苛化反應生成碳酸鈣,隨后水化石榴石和水合鋁酸鈣逐漸破壞分解。(5)溶鋁實驗表明:經(jīng)溶鋁后,溶鋁渣的A/S明顯降低,最低可達0.9;溶鋁渣中有水合碳鋁酸鈣相,碳酸鈣的反苛化作用生成了水合碳鋁酸鈣,限制了鈣化-碳化法對氧化鋁的充分回收;苛性比是影響反苛化作用強度的一個重要因素;溶鋁機理:溶鋁時,碳化渣中氫氧化鋁溶解在堿液中,與此同時,CaC03發(fā)生反苛化反應,反苛化生成的氫氧化鈣和鋁酸根離子、碳酸根離子發(fā)生反應生成水合碳鋁酸鈣,隨溶鋁渣外排。
【學位單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TF821
【部分圖文】：

氧化鋁產(chǎn)能達到了?４７７７萬ｔ，電解鋁產(chǎn)能達到２４３８萬ｔ，其中氧化鋁產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能??的５０％左右。鋁工業(yè)己成為我國冶金行業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。中國近十年氧化鋁產(chǎn)能變化??情況如圖１．１所示。??我國氧化鋁工業(yè)經(jīng)過５０多年的發(fā)展，氧化鋁生產(chǎn)技術不斷創(chuàng)新提高，主要技術成??－１?－??

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【參考文獻】

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本文編號：2852374