中國粉體網(wǎng)訊  鋁土礦溶出的目的是將其中的氧化鋁充分溶解而進入鋁酸鈉溶液，研究鋁土礦中的氧化鋁在溶出過程的行為，是提高氧化鋁生產(chǎn)效率、降低成本的關鍵。

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁

鋁土礦的溶出過程是鋁土礦與鋁酸鈉溶液進行反應的過程，不同類型的鋁土礦由于其氧化鋁存在的結晶狀態(tài)不同，與鋁酸鈉溶液的反應能力也不同，即使同一類型的鋁土礦，由于產(chǎn)地的不同，它們的結晶完整性也有所不同，其溶出性能也會不同。

鋁土礦溶出過程中，整個過程是復雜的多相反應，所以影響溶出過程的因素比較多，大致可分為鋁土礦本身的溶出性能和溶出過程作業(yè)條件。

下面主要討論溶出過程作業(yè)條件的影響。

1、溶出溫度的影響

溫度是溶出過程中最主要的影響因素，不論反應過程是由化學反應控制或是由擴散控制，溫度都是影響反應過程的重要因素。

有效氧化鋁溶出率和溶出溫度的關系

從圖中可以看出，提高溫度后，鋁土礦在堿溶液中的溶解度顯著增加，溶液的平衡分子比明顯降低，使用濃度較低的母液就可以得到分子比低的溶出液，由于溶出液與循環(huán)母液的氧化鈉濃度差縮小，蒸發(fā)負擔減輕，使堿的循環(huán)效率提高。

溫度在溶出天然的一水硬鋁石鋁土礦時所起的作用比溶出純一水硬鋁石時更加顯著。因為在溶出鋁土礦時會有鈦酸鹽和鋁硅酸鹽保護膜的生成，提高溫度使這些保護膜因再結晶而破裂，甚至不加石灰也有良好的溶出效果。

2、攪拌強度的影響

眾所周知，對于多相反應，整個反應過程由多個步驟組成。在管道溶出器和蒸汽直接加熱的高壓溶出器組中礦粒和溶液間的相對運動是依靠礦漿的流動來實現(xiàn)的。礦漿流速越大，湍流程度越強，傳質效果越好。在蒸汽直接加熱的高壓溶出器組中，礦漿流速只有0.0015~0.02m/s，湍流程度較差，傳質效果不太好。

管道化溶出器中礦漿流速達1.5~5m/s，雷諾系數(shù)達105數(shù)量級，有著高度湍流性質，成為強化溶出過程的一個重要原因。在間接加熱機械攪拌的高壓溶出器組中，礦漿除了沿流動方向運動外，還在機械攪拌下強烈運動，湍流程度也較強。

3、循環(huán)母液堿濃度的影響

當其他條件相同時，母液濃度越高，氧化鋁的未飽和程度就越大，鋁土礦中氧化鋁的溶出速度越快，而且能得到分子比低的溶出液。高濃度溶液的飽和蒸汽壓低，設備所承受的壓力也要低些。但從整個流程來看，種分后的鋁酸鈉溶液，即蒸發(fā)原液的氧化鈉濃度不宜超過240g/L，如果要求母液的堿濃度過高，蒸發(fā)過程的負擔和困難必然增大，所以從整個流程來權衡，母液的堿濃度只宜保持為適當?shù)臄?shù)值。

圖中是溶出溫度為220℃時堿溶液濃度對澳大利亞韋帕礦溶出率的影響，可以看出增大堿濃度對氧化鋁的溶出率有一定的影響。

4、配料分子比的影響

配料分子比與拜耳法物料流量的關系

由于生產(chǎn)中鋁酸鈉溶液中含有種種雜質，所以它的平衡分子需要通過實驗來確定。試驗是用小型高壓溶出器按指定條件溶出礦石，并保證充分的溶出時間，使溶出過程不受動力學條件的限制。在試驗中固定循環(huán)母液量，逐次增加礦石的配置，當?shù)V石配量很少時，其中氧化鋁全部溶出后，溶出液仍是未飽和的。

國外將礦石中在此條件下可以溶出的氧化鋁稱為有效氧化鋁，并按此計算氧化鋁的相對溶出率，配礦量逐步增加，只要是配料分子比還高于平衡分子比，這種情況仍然能保持，但溶出液的分子比逐漸接近于平衡分子比。

5、礦石細磨程度的影響

對某一種礦石，當其粒度越細小時，其比表面積越大。這樣礦石與溶液接觸的面積越大，即反應的面積增加了，在其他溶出條件相同時，溶出速率就會增加。另外礦石的細磨加工會使原來被雜質包裹的氧化鋁水合物暴露出來，增加了氧化鋁的溶出率。溶出三水鋁石型鋁土礦時，一般不要求磨得很細，有時破碎到16mm即可進行滲濾溶出。致密難溶的一水硬鋁石型礦石則要求細磨。然而過分的細磨使生產(chǎn)費用增加，又無助于進一步提高溶出速率，而且還可能使溶出赤泥變細，造成赤泥分離洗滌的困難。

6、溶出時間的影響

鋁土礦溶出過程中，只要氧化鋁的溶出率沒有達到最大值，那么增加溶出時間，氧化鋁的溶出率就會增加。

從圖中可以看出，韋帕鋁土礦的成分是三水鋁石和一水軟鋁石礦，在溶出條件下，5min就可達到最大溶出率，所以增加溶出時間對其溶出率不產(chǎn)生影響；也門的內哥羅鋁土礦的成分是一水軟鋁石和一水硬鋁石，它的溶出速率較慢，所以增加溶出時間能使氧化鋁的溶出率增加。