不同礦石溶出液的沉降性能試驗(yàn)

宋麗莉

(東海氧化鋁有限公司， 山東 龍口 265713)

某氧化鋁廠晶種分解生產(chǎn)采用二段分解新工藝，低溫精液與細(xì)晶種混合后進(jìn)入附聚槽進(jìn)行一段分解，然后加入粗晶種進(jìn)入長(zhǎng)大槽進(jìn)行二段分解。分解料液通過(guò)一級(jí)旋流器進(jìn)行分級(jí)，旋流器底流做為成品送焙燒車間平盤過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，溢流進(jìn)二級(jí)旋流器進(jìn)行分級(jí)，底流送入粗晶種槽，溢流進(jìn)入晶種沉降槽。晶種沉降槽的溢流經(jīng)母液蒸發(fā)后，經(jīng)堿液調(diào)配去原料車間配料。晶種沉降槽的溢流中往往含有一定的氫氧化鋁浮游物，生產(chǎn)上一般要求控制在5 g/L以下。但由于生產(chǎn)控制的原因，晶種沉降槽經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)浮游物偏高的現(xiàn)象，由于這部分氫氧化鋁浮游物在后續(xù)蒸發(fā)工序中會(huì)重新溶解到母液中，造成重復(fù)循環(huán)，影響整個(gè)生產(chǎn)的循環(huán)效率，增加了生產(chǎn)成本，因而盡可能降低沉降槽溢流浮游物變得十分重要。為此，某氧化鋁廠做了大量細(xì)致工作，晶種沉降槽溢流浮游物基本得到有效控制。

影響晶種沉降槽浮游物高低的因素有很多，通過(guò)試驗(yàn)和分析可以看出，一方面二級(jí)旋流器溢流固含會(huì)在一定程度上影響沉降槽的沉降性能，引起浮游物的波動(dòng)，同時(shí)二級(jí)旋流器溢流的粒度也是影響浮游物的一個(gè)原因。另外，沉降槽的結(jié)構(gòu)、絮凝劑的類型和加入方式都會(huì)對(duì)沉降槽浮游物產(chǎn)生一定的影響。

為了進(jìn)一步摸清影響沉降槽浮游物的生產(chǎn)因素，尤其是不同的礦石溶出液對(duì)浮游物的影響，考察不同礦石溶出液的黏度大小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，分別用三種礦石進(jìn)行溶出試驗(yàn)，然后模擬生產(chǎn)濃度，做了不同礦石溶出液的沉降試驗(yàn)。

1 礦石分析

試驗(yàn)所用礦樣為礦場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)取樣，經(jīng)過(guò)烘干、磨細(xì)，分析化學(xué)成分和物相組成。礦石的化學(xué)成分分析列于表1，物相組成列于表2，衍射圖譜見(jiàn)圖1～圖3。

表1 礦石的化學(xué)成分 %

表2 礦石的物相成份 %

2 溶出液的沉降試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)儀器：雙孔水浴鍋，高頻攪拌機(jī)，真空泵，布氏漏斗，抽濾瓶，量筒，濾紙等。

試驗(yàn)步驟：①取32%的液堿，配置成全堿為190～200 g/L的堿液，于水浴鍋中98 ℃預(yù)熱； ②取適量印尼礦、印度礦、澳礦樣加入①調(diào)配堿液，于98 ℃加熱攪拌30 min,取樣抽濾，45 min后停止反應(yīng)抽濾，試驗(yàn)分三天進(jìn)行；③抽濾濾液做化學(xué)分析，固體抽洗至無(wú)堿做固體成分分析；④取二級(jí)旋流器溢流漿液抽濾洗滌，固體留樣備用；⑤兩種礦物反應(yīng)后的濾液稀釋成相同的全堿濃度的溶液，與④中固體配成固含為100 g/L的料漿，于63 ℃水浴預(yù)熱做沉降試驗(yàn)；⑥沉降5 min后取上層清液測(cè)浮游物。

圖1 印尼礦衍射圖譜

圖2 印度礦衍射圖譜

圖3 澳礦衍射圖譜

2.2 礦石溶出及沉降對(duì)比試驗(yàn)

由于采用的低溫溶出，礦石的溶出率會(huì)受到一定的影響。因此，根據(jù)礦石的化學(xué)成份和物相組成，溶出配比按照αk1.6計(jì)算，溶出率的高低并不影響本試驗(yàn)對(duì)氫氧化鋁沉降的效果。最后所有條件下的溶出液都稀釋至NT145 g/L左右做沉降試驗(yàn)。

2.2.1 印尼礦和澳礦對(duì)比試驗(yàn)

印尼礦和澳礦對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果列于表3、表4。

表3 印尼礦和澳礦礦石溶出后濾液的成分

表4 印尼礦和澳礦溶出后沉降試驗(yàn)結(jié)果

由表3、表4可以看出，相同濃度的印尼礦與澳礦溶出液，對(duì)氫氧化鋁沉降速度影響相差不大，但澳礦溶出液沉降后浮游物相對(duì)印尼混合礦的偏高。

2.2.2 印尼礦和印度礦對(duì)比試驗(yàn)

印尼礦和印度礦對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

表5 印尼礦和印度礦溶出后的濾液成分

注：該溶出溫度為98 ℃。

表6 印尼礦和印度礦溶出后沉降試驗(yàn)結(jié)果

由以表5、表6中可以看出，印度礦溶出液中碳酸根離子偏高。相同濃度的印尼礦與印度礦溶出后的溶液，前者氫氧化鋁沉降速度稍快，并且印度礦的浮游物相對(duì)印尼礦的偏高很多。

2.2.3 印度礦和澳礦對(duì)比試驗(yàn)

印度礦和澳礦對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7、表8。

表7 印度礦和澳礦溶出后濾液成分

注：該溶出溫度為98.5 ℃。

表8 印度礦和澳礦溶出后沉降試驗(yàn)結(jié)果

由表7、表8可以看出，相同濃度的澳礦與印度礦溶出液，澳礦的沉降速度較慢，但印度礦的浮游物相對(duì)澳礦的偏高。

2.3 相同溶出條件下溶出液中的有機(jī)物及雜相離子分析

表9 不同礦石溶出液中離子濃度 g/L

3 結(jié)論及建議

(1)不同礦石的選用直接影響晶種沉降槽的沉降速度及浮游物的高低，溶液中存在的雜質(zhì)離子可能會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)用絮凝劑失效，其中印度礦較為明顯。三種礦石溶出液的浮游物高低依次為：印度礦、澳大利亞礦、印尼礦。

(2)物相分析可以看出，印度礦石含有較多的方解石，礦物中的碳酸鈣與液堿反應(yīng)生成可溶性碳酸根離子進(jìn)入溶液，溶出液中NT、NK的差值都在20 g/L以上，這可能是影響溶液黏度的一個(gè)主要方面。

(4)生產(chǎn)上配礦時(shí)應(yīng)注意礦石選用，不同礦石可以影響晶種沉降槽浮游物的高低，而且印度礦會(huì)使溶液中的碳酸鹽迅速積累，澳礦中硫酸根離子等雜相的積累會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)結(jié)疤加重，降低效率。