1、烧结法熟料溶出工艺研究程来星(黄石职业技术学院，湖北黄石 43500)摘要：通过正交试验与单因素试验考察了溶出时间、液固比、溶出温度及调整液中碳酸钠浓度等因素对烧结法熟料溶出过程的影响，并确定了影响因素的主次关系。结果表明，影响因素主次关系依次是温度、时间、液固比、碳酸钠浓度，在下述条件下，氧化铝溶出率达到91.26%：碳酸钠浓度20 g/L、液固比51、溶出时间30 min、溶出温度80 。关键词：氧化铝；烧结法；熟料溶出；正交试验中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1007-7545（2013）01-0000-00Study on Sintering Clinker Dige
2、stion ProcessCHENG Lai-xing(Huangshi Polytechnic College, Huangshi 435000, Hubei, China)Abstract：The effects of temperature, time, ratio of liquid to solid(L/S), and concentration of sodium carbonate in correction liquor in clinker digestion process were investigated with orthogonal experiment and s
3、ingle factor experiment, and the four factors were determined based on influence momentum. The results show that the four factors in sequence from high to low are temperature, time, L/S, concentration of sodium carbonate. The leaching rate of alumina is 91.26% under the conditions including digestio
4、n temperature of 80 , dissolving time of 30 min, L/S of 51, and concentration of sodium carbonate of 20 g/L.Key words：alumina; sintering process; digestion of clinker; orthogonal experiment烧结法生产氧化铝工艺中由于熟料溶出时发生二次反应 1-2，不仅使氧化铝溶出率降低，还会影响其他工艺过程的正常运行，从而直接影响氧化铝生产技术经济指标 3。近年来，不少研究探索了溶出过程中工艺条件对二次反应的影响规律 4-7
5、，并总结出了一套抑制二次反应的措施 8-12。为了获取熟料中氧化铝最大溶出率，更好地了解二次反应程度以及添加剂对二次反应的抑制效果，本文针对某铝厂提供的原料，通过正交试验与单因素试验研究溶出温度和时间、液固比和碳酸钠浓度对溶出的影响，并确定最佳溶出条件。1 试验原料试验用熟料来于国内某铝厂，成分分析结果（%）：SiO 2 10.50、Fe 2O3 4.52、Al 2O3 27.84、CaO 17.64、TiO 2 1.56、Na 2OK 17.26、Na 2Os 2.60、K 2O 4.05。粒度分析结果（% ）：+0.833 mm 0.27、-0.833+0.310 mm 1.62、-0.3
6、10+0.147 mm 16.95、-0.147+0.104 mm 29.48 、-0.104 mm 51.68。根据某铝厂的实际生产数据，按照文献13配制所需的铝酸钠溶液。2 试验结果与分析2.1 正交试验结果及极差分析按照 L9(34)进行 正交试验，结果如表 1 所示。收稿日期：2012-10-12基金项目：湖北省黄石市科技局项目（201220237338.5） ；黄石职业技术学院重点研究项目(201217)作者简介：程来星（1964-） ，男，湖北黄石人，副教授 .doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2013 .01.008表1 正交试验结果Table 1 Res
7、ult of orthogonal experiment序号 D溶出温度/ E溶出时间/min F液固比 G碳酸钠浓度/(Lg -1) 溶出率/%1 40 20 41 10 86.522 40 30 51 20 83.223 40 40 61 30 85.664 60 20 61 20 85.595 60 30 41 30 90.316 60 40 51 10 85.927 80 20 51 30 91.018 80 30 61 10 90.819 80 40 41 20 91.15K1 78.47 81.54 82.08 85.04K2 87.61 89.45 88.70 87.22K3 9
8、4.54 89.62 89.83 88.35R 16.07 8.08 7.74 3.31由表 1 可知，影响因素的主次关系依次是溶出温度、溶出时间、液固比、碳酸钠浓度。最优条件为D3E3F3G3，考虑生产实际和节能情况，较合理的条件为 D3E2F2G2，即溶出温度 80 、溶出时间 30 min、液固比 51、碳酸钠浓度 20 g/L。2.2 溶出温度对溶出率的影响固定条件：液固比 51、碳酸钠浓度 20 g/L、溶出时间 30 min，溶出温度对氧化铝溶出率的影响如图 1所示。图1 溶出温度对溶出率的影响Fig.1 Effect of temperature on leaching rate
9、图 1 表明，随溶出温度的增加，氧化铝的溶出率也增加，当温度大于 80 后，氧化铝溶出率曲线趋于平缓。因为当温度升高时，溶液黏度减小，分子运动速度加快，促进了氧化铝的溶出。因此，溶出温度选择 80 较适宜。2.3 溶出时间对溶出率的影响固定条件：碳酸钠浓度 20 g/L、液固比 51、溶出温度 80 ，溶出时间对氧化铝溶出率的影响见图 2。图 2 溶出时间对溶出率的影响Fig.2 Effects of time on leaching rate图 2 表明，溶出时间在 1020 min 时，氧化铝溶出率增加迅速，当溶出时间达到 30 min 后，氧化铝溶出率开始逐渐下降。在反应初期，溶出剂浓度
10、比较高，反应物能够与溶出剂充分接触，使得溶出率增加较快。但随着反应时间的延长，溶出剂浓度下降，内扩散速度缓慢，反应界面愈合，并有可能发生二次反应，使得后期的溶出率逐渐下降。因此，合适的溶出时间为 30 min。2.4 液固比对溶出率的影响固定条件：碳酸钠浓度 20 g/L、溶出温度 80 、溶出时间 30 min，液固比对溶出率的影响如图 3 所示。图3 液固比对溶出率的影响Fig.3 Effect of L/S on leaching rate图 3 表明，氧化铝溶出率随液固比的增加而增加，大于 51 后，溶出率曲线趋于平缓。综合考虑，适宜的液固比为 51。2.5 碳酸钠浓度对溶出率的影响固
11、定条件：溶出温度 80 、液固比 51、溶出时间 30 min，碳酸钠浓度对溶出率的影响见图 4。图4 碳酸钠浓度对溶出率的影响Fig.4 Effect of concentration of sodium carbonate on leaching rate图 4 表明，随碳酸钠浓度的增加，氧化铝溶出率也增加，在 20 g/L 以后溶出率曲线由上升逐渐变为下降。所以，适宜的碳酸钠浓度为 20 g/L。3 结论影响氧化铝溶出率因素的主次关系是溶出温度、溶出时间、液固比、碳酸钠浓度。在下述优化条件下，氧化铝溶出率达到 91.26%：溶出温度 80 、溶出时间 30 min、液固比 51、碳酸钠浓
12、度 20 g/L。参考文献1 杨重禹. 轻金属冶金学M. 北京：冶金工业出版社， 2004：72-75.2 徐华军. 氧化铝熟料溶出过程中二次反应的研究D. 长沙：中南大学，2006.3 王捷. 氧化铝生产工艺M. 北京：冶金工业出版社， 2006：36-40.4 李太昌. 二次反应抑制剂及其添加工艺技术研究J . 有色金属（冶炼部分） ，2002（1）：26-28.5 王奎. 碳酸钠浓度对熟料氧化铝净溶出的影响及控制J. 轻金属，2000(11)：9-12.6 Arlyuk B I. Study of an effect of a nepheline raw material composi
13、tion on process parameters of alumina production by the sintering methodsJ. Light metals，1994 ：59- 66.7 冯国政. 碳酸钠在烧结法熟料溶出过程中作用与浓度控制J . 矿产保护与利用，2000(3)：32-35.8 Rayzman V. More complete desilication of aluminate solution is the key-factor to radical improvement of alumina refiningJ. Light Metals，1996：1
14、09-114.9 袁华俊. 铝酸盐熟料溶出二次反应研究J. 贵州工学院学报， 1995，24(2)：1-6.10 Klimesch D S, Ray A. Effects of quartz particle size and kaolin on bydrogarnet formation during autoclavingJ. Cement and Concrete Research，1998，9(28)：1317-1323.11 王一雍，金辉，李继东，等. 球磨- 浸出工艺处理三水铝石矿的研究J. 有色金属（冶炼部分） ，2011(4)：19-22.12 陈红武，周宗科. 烧结法熟料溶出条件对二次反应影响分析 J. 轻金属，2001(8)：14-16.13 康立武. 烧结法熟料溶出过程中抑制二次反应的研究 D. 江西赣州：江西理工大学，2009.
