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氧化铝生产关键在于铝、硅分离。硅主要以钠硅渣的形式析出,钠硅渣生产量很大,其中含有大量的氧化铝和碱,必须加以回收。目前采用了返回到烧结系统进行配料烧结的技术,大大降低了熟料中氧化铝的含量和提高了熟料折合比;而高压水化法存在高温、高αk、高碱浓度等弊端。 本文采用全湿法从钠硅渣中回收碱和氧化铝的新工艺。首先从热力学数据出发,系统的研究了Na2O-Al2O3-SiO2-CaO-A-H2O多元体系中含硅化合物的生成条件,以及含铝、含硅物质相互转化的可能性,初步找到了水合硅酸钙合适的生成条件。接着对实验研究进行了详尽的探讨: 1)碱的回收过程是在硅渣中加入石灰,在适宜条件下进行加石灰脱碱,使钠硅渣转变成水化石榴石,达到回收碱的目的,该过程结果表明,温度升高,提高CaO/Na2O分子比可以提高碱的回收率,时间和液固比的改变对实验结果影响不大。脱碱过程适宜的工艺条件为温度80℃~100℃,液固比5,CaO/Na2O分子比3~4,时间2小时; 2)研究了A浓度、A物质的添加方式、改性次数、时间、温度、液固比、碱液和铝酸钠浓度等因素对脱碱渣转型的影响规律。有利于硅渣转型的条件是延长反应时间,增加改性次数,采用合适的添加方式,确定适宜的转型温度范围;同时A浓度、转型液固比对脱碱硅渣转型的影响不明显;在一定浓度范围内,碳碱浓度变化对硅渣转型没有影响。物相分析结果表明:在转型过程中,含硅化合物转化成在碱液中相对稳定的水合硅酸钙,而含铝化合物转化成在碱液中反应活性较好的氢氧化铝等,因此用碱液处理后,能实现硅渣的铝硅分离,回收其中的氧化铝。适宜的转型工艺条件是:A浓度8~100%,转型时间2h左右,L/S 5~10,转型温度50℃左右,改性一次。 3)在硅渣转型后溶铝过程中,延长溶铝时间,提高苛性碱浓度、增大液固比均有利于提高溶铝率;同时在本文条件下碳碱浓度对溶铝没有影响。适宜的溶铝条件是:温度50℃左右,时间1小时,液固比在10左右,苛性碱浓度50~100g/L。 4)实验最终结果是碱回收率可达90%左右,在氧化铝回收过程中可达50%以上,可使中南大学硕士学位论文摘要弃渣中铝硅比小于0.6。5)提出了钠硅渣湿法处理的原则工艺流程。