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[摘 要]本文研究了烧结法粗液常压脱硅时种子的活化，认为从现在生产中取得的各种硅渣种子并不需要活化（磨细），因为其已经具有较高的活性，而且一段常压脱硅并不需要种子具有很高的活性。种子只有在经过数次闭路循环后其活性的降低才会明显影响脱硅效果，因而在实际生产中需要对种子进行磨细活化，但只要进行简单的湿磨即可，这是因为循环长大后的种子结构松散，容易磨细。
[关键词]烧结法，常压，脱硅，活化
中图分类号：S211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0391-01
1 前言
在现行的碱石灰烧结法生产氧化铝的熟料溶出过程中，由于原硅酸钙引起二次反应。目前一般采用二段或三段脱硅，首先把溶液中的绝大部分二氧化硅以钠硅渣的形式沉淀出来，以减少氧化铝的损失。然后分离，再加入石灰乳，生成溶解度更小的水化石榴石，达到深度脱硅的目的，以满足碳酸化分解的要求。一段脱硅，即把Si02以钠硅渣的形式沉淀出来的阶段，一般采用140-170℃的加压脱硅，这种工艺能耗很高，占到了烧结法总能耗的近17%，而采用常压脱硅可以降低能耗，节约成本，所以开发出合理的常压脱硅工艺具有重要的现实意义。
一段采用常压脱硅一般需要加入大量的晶种，脱硅時间也比较长，这样就给沉降分离带来困难，并且需要增加脱硅设备。本课题首先研究了用生产现场硅渣作种子，要使脱硅效果达到现加压脱硅效果（A/S>30）所需要的常压脱硅条件。然后研究了通过对种子活化从而减少种子加入量、减少脱硅时间的可能性，最后研究了在种子闭路循环情况下脱硅的效果、种子的变化及对策。
2 种子不活化一段常压脱硅
2.1 晶种添加量与脱硅深度的关系
晶种为硅渣过滤机混合硅渣，其矿物组成主要为含水铝硅酸钠（30%±），含水硅铝酸三钙（65%±）。
脱硅原液取自中国铝业山东分公司化学品氧化铝厂分离沉降槽溢流粗液，用工业蒸发种分母液将溶液αk调整至1.45±。脱硅温度98±1℃。脱硅在φ120×200，容积2升的不锈钢搅拌槽内进行，加原液1.5升，搅拌速度120转/分。
脱硅原液的Al2O3浓度为110～115g/l，不同时间下，不同种子添加量得到的脱硅液的A/S如表1。
结果表明，溶液A/S要达到200±，搅拌时间为3～4小时需要加晶种25～50g/l，A/S要达到250±需要加晶种150g/l±，A/S要达到300±需要加晶种150g/l±。
2.2脱硅原液Al2O3浓度对脱硅的影响
脱硅原液αk 1.45～1.49，A/S 23～24，脱硅温度98℃，晶种添加量100g/l，在其它条件相同的情况下，随着原液Al2O3浓度的升高，脱硅深度几乎呈直线下降。原液Al2O3浓度在85～120g/l范围内，搅拌2小时，脱硅精液的A/S可用下式表示：
M=545-3×Ao
式中 M～脱硅精液A/S
Ao～原液的Al2O3浓度，g/l
即原液Al2O3浓度每升高1g/l，脱硅精液的A/S下降3。因此常压脱硅如果在工业上应用将会受到溶液浓度的限制。
2.3常压脱硅产物在铝酸钠溶液中的溶解度
工业混合硅渣加入粗液中在98℃下分别搅拌脱硅1小时、8小时，得到的固体脱硅产物（产物由原混合硅渣+新沉淀产物组成，产物中钠硅渣含量34%±）加入高A/S铝酸钠溶液中，加入量为100g/l，在98℃下搅拌不同时间，测量其溶解度，试验数据可以看出 8小时的产物较1小时的溶解度稍低，在试验室条件下溶液的平衡A/S在330～350之间，说明常压脱硅以混合硅渣做晶种其脱硅的上限A/S为350±。
2.3.1常压脱硅产物的沉降性能与晶种添加量的关系
由前面的试验结果可知，常压脱硅随晶种添加量的增加而脱硅速度加快，但晶种添加量的增多给沉降分离带来明显的困难。试验结果列于表2。
可以看出，工业生产时不能添加过多的晶种。
3.结果讨论
从结果可以看出，尽管由于脱硅过程中Al2O3的浓度控制不稳定造成脱硅结果有偏差，但还是可以得出如下规律：
⑴种子量越小、脱硅时间越短种子活化对脱硅的效果越明显，但随着种子量的增加、脱硅时间的延长效果在减弱，对于比表面积比较大的种子在脱硅3小时后甚至出现了A/S的下降，而且对于种子量大于50g/l的情形在脱硅4小时后脱硅效果趋于一致；
⑵如果要得到有工业应用价值的比较高的脱硅率，即溶液A/S大于250，那么对比表面积已经比较高的种子进行活化是没有意义的；
⑶从种子的选取来看，三种种子的脱硅效果相差不大，钠硅渣稍好一点。
4结论
（1）试验表明生产中取得的各种硅渣种子并不需要活化（磨细），因为其已经具有较高的活性，而且一段常压脱硅并不需要种子具有很高的活性。
（2）常压种子只有在经过数次闭路循环后其活性的降低会明显影响脱硅效果，在实际生产中需对种子进行磨细活化，但只要进行简单的湿磨即可，这是因为循环长大后的种子结构松散，容易磨细。
参考文献：
[1] 杨重愚.轻金属冶金学[M].北京：冶金工业出版社，1993.
[2] 刘桂华，刘云峰，李小斌，等.拜耳法溶出过程降低赤泥碱耗[J].中国有色金属学报，2006，16（3）：4，9-12.
[3] 杨波，王京刚，张亦飞等.常压下高浓度NaOH浸取铝土矿预脱硅[J].过程工程学报，2007，7（5）：922-927.
[4] 赵清杰，杨巧芳，陈启元等.硅矿物在拜耳法溶出中的行为[J].中国有色金属学报.2008，18（1）：172-174.
[关键词]烧结法，常压，脱硅，活化
中图分类号：S211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0391-01
1 前言
在现行的碱石灰烧结法生产氧化铝的熟料溶出过程中，由于原硅酸钙引起二次反应。目前一般采用二段或三段脱硅，首先把溶液中的绝大部分二氧化硅以钠硅渣的形式沉淀出来，以减少氧化铝的损失。然后分离，再加入石灰乳，生成溶解度更小的水化石榴石，达到深度脱硅的目的，以满足碳酸化分解的要求。一段脱硅，即把Si02以钠硅渣的形式沉淀出来的阶段，一般采用140-170℃的加压脱硅，这种工艺能耗很高，占到了烧结法总能耗的近17%，而采用常压脱硅可以降低能耗，节约成本，所以开发出合理的常压脱硅工艺具有重要的现实意义。
一段采用常压脱硅一般需要加入大量的晶种，脱硅時间也比较长，这样就给沉降分离带来困难，并且需要增加脱硅设备。本课题首先研究了用生产现场硅渣作种子，要使脱硅效果达到现加压脱硅效果（A/S>30）所需要的常压脱硅条件。然后研究了通过对种子活化从而减少种子加入量、减少脱硅时间的可能性，最后研究了在种子闭路循环情况下脱硅的效果、种子的变化及对策。
2 种子不活化一段常压脱硅
2.1 晶种添加量与脱硅深度的关系
晶种为硅渣过滤机混合硅渣，其矿物组成主要为含水铝硅酸钠（30%±），含水硅铝酸三钙（65%±）。
脱硅原液取自中国铝业山东分公司化学品氧化铝厂分离沉降槽溢流粗液，用工业蒸发种分母液将溶液αk调整至1.45±。脱硅温度98±1℃。脱硅在φ120×200，容积2升的不锈钢搅拌槽内进行，加原液1.5升，搅拌速度120转/分。
脱硅原液的Al2O3浓度为110～115g/l，不同时间下，不同种子添加量得到的脱硅液的A/S如表1。
结果表明，溶液A/S要达到200±，搅拌时间为3～4小时需要加晶种25～50g/l，A/S要达到250±需要加晶种150g/l±，A/S要达到300±需要加晶种150g/l±。
2.2脱硅原液Al2O3浓度对脱硅的影响
脱硅原液αk 1.45～1.49，A/S 23～24，脱硅温度98℃，晶种添加量100g/l，在其它条件相同的情况下，随着原液Al2O3浓度的升高，脱硅深度几乎呈直线下降。原液Al2O3浓度在85～120g/l范围内，搅拌2小时，脱硅精液的A/S可用下式表示：
M=545-3×Ao
式中 M～脱硅精液A/S
Ao～原液的Al2O3浓度，g/l
即原液Al2O3浓度每升高1g/l，脱硅精液的A/S下降3。因此常压脱硅如果在工业上应用将会受到溶液浓度的限制。
2.3常压脱硅产物在铝酸钠溶液中的溶解度
工业混合硅渣加入粗液中在98℃下分别搅拌脱硅1小时、8小时，得到的固体脱硅产物（产物由原混合硅渣+新沉淀产物组成，产物中钠硅渣含量34%±）加入高A/S铝酸钠溶液中，加入量为100g/l，在98℃下搅拌不同时间，测量其溶解度，试验数据可以看出 8小时的产物较1小时的溶解度稍低，在试验室条件下溶液的平衡A/S在330～350之间，说明常压脱硅以混合硅渣做晶种其脱硅的上限A/S为350±。
2.3.1常压脱硅产物的沉降性能与晶种添加量的关系
由前面的试验结果可知，常压脱硅随晶种添加量的增加而脱硅速度加快，但晶种添加量的增多给沉降分离带来明显的困难。试验结果列于表2。
可以看出，工业生产时不能添加过多的晶种。
3.结果讨论
从结果可以看出，尽管由于脱硅过程中Al2O3的浓度控制不稳定造成脱硅结果有偏差，但还是可以得出如下规律：
⑴种子量越小、脱硅时间越短种子活化对脱硅的效果越明显，但随着种子量的增加、脱硅时间的延长效果在减弱，对于比表面积比较大的种子在脱硅3小时后甚至出现了A/S的下降，而且对于种子量大于50g/l的情形在脱硅4小时后脱硅效果趋于一致；
⑵如果要得到有工业应用价值的比较高的脱硅率，即溶液A/S大于250，那么对比表面积已经比较高的种子进行活化是没有意义的；
⑶从种子的选取来看，三种种子的脱硅效果相差不大，钠硅渣稍好一点。
4结论
（1）试验表明生产中取得的各种硅渣种子并不需要活化（磨细），因为其已经具有较高的活性，而且一段常压脱硅并不需要种子具有很高的活性。
（2）常压种子只有在经过数次闭路循环后其活性的降低会明显影响脱硅效果，在实际生产中需对种子进行磨细活化，但只要进行简单的湿磨即可，这是因为循环长大后的种子结构松散，容易磨细。
参考文献：
[1] 杨重愚.轻金属冶金学[M].北京：冶金工业出版社，1993.
[2] 刘桂华，刘云峰，李小斌，等.拜耳法溶出过程降低赤泥碱耗[J].中国有色金属学报，2006，16（3）：4，9-12.
[3] 杨波，王京刚，张亦飞等.常压下高浓度NaOH浸取铝土矿预脱硅[J].过程工程学报，2007，7（5）：922-927.
[4] 赵清杰，杨巧芳，陈启元等.硅矿物在拜耳法溶出中的行为[J].中国有色金属学报.2008，18（1）：172-174.