關(guān)于石灰全鈣和有效鈣對(duì)氧化鋁生產(chǎn)石灰添加量的試驗(yàn)研究

秦 晶

（開曼鋁業(yè)（三門峽）有限公司，河南 三門峽 472100）

1 試驗(yàn)原料及儀器設(shè)備

1.1 該氧化鋁廠所用鋁土礦

在原料制備入磨皮帶隨機(jī)取三份礦石樣品，破碎粒度在1mm左右，經(jīng)烘干、混勻、縮分（用16槽2分器），放入研磨機(jī)閉路干磨，使其細(xì)度進(jìn)一步達(dá)到：-63μm≥70%、-315μm≥98.75%、-500μm＝100%， 其 主 要 成 分：Al2O366.78%、SiO29.23%、Fe2O33.55%、ST0.13%。

1.2 該氧化鋁廠所用石灰

取入磨石灰皮帶石灰（1＃，質(zhì)量不好，產(chǎn)地：河南洛陽(yáng)），石灰大棚新入廠石灰（2＃，質(zhì)量很好，產(chǎn)地：河南盧氏）。其制備方法同礦石，石灰粒度：-150μm=100%。石灰制備好后裝瓶封存，備用。1#石灰主要成分：CaOT81.59%、CaOf65.00%、SiO23.00%、CO29.42%、MgO3.32%，2#石 灰 主 要 成 分：CaOT95.34%、CaOf93.00%、SiO2＜0.01%、CO21.41%、MgO1.42%。

1.3 循環(huán)母液

從循環(huán)母液槽放料處取得，其成分見表1。

表1 循環(huán)母液成分

1.4 主要試驗(yàn)儀器設(shè)備

①制樣設(shè)備：研磨機(jī)、破碎機(jī)、縮分器、貯樣罐、試劑瓶等。②溶出設(shè)備：高壓群釜。③分析檢測(cè)儀器：高溫爐、天平、抽濾裝置、烘箱等。

2 溶出試驗(yàn)條件

2.1 配礦公式

每升循環(huán)母液所需配入的鋁土礦量為：

式中：

NK、AO——分別代表循環(huán)母液中的苛性堿和氧化鋁的濃度，g/l。

Rp——為預(yù)計(jì)的溶出液Rp，根據(jù)試驗(yàn)要求及工藝技術(shù)規(guī)程取值，本次試驗(yàn)取值Rp=1.14。

S1、S2——分別代表鋁土礦和石灰的SiO2含量，%。

N/S——代表赤泥鈉硅比，根據(jù)試驗(yàn)要求及工藝技術(shù)規(guī)程取值，本次試驗(yàn)取值0.35。

A——代表鋁土礦中的氧化鋁含量，%。

ηf——預(yù)計(jì)鋁土礦的實(shí)際溶出率，%，根據(jù)試驗(yàn)要求及工藝技術(shù)規(guī)程取值，本次試驗(yàn)取值0.88。

x——礦石中石灰的添加量，%。本試驗(yàn)分別取4%、6%、8%、10%和12%。

C—— 石 灰 中 的CO2含 量，%。 這 里C=（CaOT-CaOf）×11/14，也可直接分析確定。

CaOT、CaOf——石灰中全鈣、有效鈣的含量，%。

2.2 試驗(yàn)條件

溶出溫度穩(wěn)定在265℃；溶出保溫時(shí)間為45min；石灰添加量（以重量計(jì)）分別為礦石的4%、6%、8%、10%和12%。

2.3 試驗(yàn)方法

使用帶有五個(gè)鋼彈的熔鹽加熱高壓群釜做溶出試驗(yàn),熔鹽溫度誤差控制在±1℃內(nèi)。每個(gè)鋼彈容積為150ml，裝入3粒Ф4的鋼球、100ml循環(huán)母液。按式①算出的礦石和石灰量，蓋緊固定于熔鹽爐內(nèi)的框架內(nèi)，一并沉沒于熔鹽中計(jì)時(shí)?？蚣芗颁搹椩谌埯}中，以35轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速翻轉(zhuǎn)，15min左右（視鋼彈數(shù)量而定），溫度達(dá)到265℃時(shí)，開始計(jì)溶出時(shí)間。保持溫度45min后停機(jī)，取出鋼彈，置于水中冷卻至100℃以下。開啟鋼彈，倒出溶出漿液，并用100ml沸水稀釋，真空過(guò)濾分離出溶出液和赤泥濾餅，后者用熱水淋洗干凈后，用烘箱烘干。分別分析溶出液和赤泥濾餅的化學(xué)成分。

采用對(duì)比的方式進(jìn)行試驗(yàn)，即同時(shí)溶出的五個(gè)鋼彈中，各個(gè)鋼彈的石灰配比不同。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 添加1＃石灰的溶出結(jié)果

表2 添加1＃石灰的溶出結(jié)果

A：石灰添加量在4%～12%的二次回歸為：

Y1=-0.1996X2+3.9213X+65.714 ② R2=0.9784

式中：Y1為溶出率(%)；X為石灰添加量(%)。

對(duì)式②求導(dǎo)并令其等于零：dy1/dx=-0.3992X+3.9213=0。

得最佳石灰添加量X1op=3.9213/0.3992=9.82%。經(jīng)另一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)并按A計(jì)算方式，得最佳石灰添加量為9.76%。

圖1 石灰添加量與溶出率對(duì)照?qǐng)D

由兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖1可以看出，1＃石灰最佳添加量分別為9.82%和9.76%,重現(xiàn)性非常好，其中有效氧化鈣添加量為6.36%。

3.2 添加2＃石灰的溶出結(jié)果

經(jīng)以下試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按A計(jì)算方式及石灰添加量與溶出率對(duì)照?qǐng)D，得最佳石灰添加量為8.806%，其中有效氧化鈣添加量為8.19%。

表3 添加2＃石灰的溶出結(jié)果

3.3 對(duì)比分析

對(duì)于質(zhì)量差與好的石灰對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的最佳添加量分別為9.79%和8.806%，而有效鈣添加量分別為6.36%和8.19%?？梢?，有效氧化鈣對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的最佳石灰添加量的影響并不明顯。如果按全鈣（CaOT）計(jì)算，兩種石灰的添加量相當(dāng)，都為8%左右。

4 結(jié)論

綜上可知，石灰的最佳添加量主要由全鈣（CaOT）決定，基本在8%左右。而石灰中有效氧化鈣（CaOf）含量對(duì)溶出率的影響不明顯，基本可忽略。此試驗(yàn)結(jié)果可在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)一步論證。