高碱铝酸钠溶液中羟基方钠石脱硅动力学与机理

发布时间：2021-05-21 16:22

　　相较于拜耳法,高压水化学法在处理赤泥、粉煤灰、一水硬铝石铝土矿等低品位铝资源时有着较大优势,但在高温高压高碱浓度的环境下,低品位铝资源中的硅杂质也会溶出到溶液中,溶液中的硅酸根离子会对产品的纯度造成影响,同时还会造成管道结疤和增加能耗等问题。拜耳法一般是将资源浸出液稀释到250 g/L以下,再用各种脱硅剂在低浓度碱液中进行脱硅。本论文首次合成了高碱铝酸钠溶液中适用的羟基方钠石型脱硅剂,可在高碱铝酸钠溶液中直接脱硅,使得脱硅液可以较好的析出水合铝酸钠结晶,不再需要像拜耳法一样稀释脱硅再蒸发种分,从而简化工序并节约能耗。高碱铝酸钠溶液在经过脱硅后可以析出水合铝酸钠结晶,本文考察了初始二氧化硅浓度、实验温度、氧化铝浓度等对于高碱铝酸钠溶液中水合铝酸钠SAH结晶析出的影响。实验结果表明,不同初始二氧化硅浓度的铝酸钠溶液中,温度对于二氧化硅浓度变化的影响很不一样。SAH结晶溶液中的二氧化硅含量应优选脱硅至约2.0 g/L或以下。在高碱铝酸钠溶液中脱硅时,脱硅剂的用量不可过低,否则脱硅过程无法进行;同时氧化铝浓度应低于150 g/L,在80 g/L以下更妥当,否则脱硅剂会起到水合铝酸钠结晶晶种的作... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 含铝资源
        1.1.1 铝土矿
        1.1.2 粉煤灰
        1.1.3 赤泥
    1.2 氧化铝的提取方法
        1.2.1 酸浸法
        1.2.2 烧结法
        1.2.3 拜耳法
        1.2.4 联合法
        1.2.5 亚熔盐法
        1.2.6 高压水化学法
    1.3 铝酸钠溶液的性质
        1.3.1 铝酸钠溶液的结构
        1.3.2 铝酸钠溶液的密度
        1.3.3 铝酸钠溶液的电导率
        1.3.4 铝酸钠溶液的黏度
        1.3.5 铝酸钠溶液的稳定性
        1.3.6 Na_2O-Al_2O_3-H_2O系
    1.4 二氧化硅在铝酸钠溶液中的行为
    1.5 常见的脱硅剂
    1.6 研究目标和研究内容
        1.6.1 课题研究目标
        1.6.2 课题研究内容
第2章 硅浓度对水合铝酸钠结晶的影响
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 实验方法
        2.2.4 分析方法
    2.3 实验结果与结论
        2.3.1 不同硅浓度下水合铝酸钠结晶情况
        2.3.2 40℃下硅浓度对水合铝酸钠结晶的影响
        2.3.3 60℃下硅浓度对水合铝酸钠结晶的影响
        2.3.4 80℃下硅浓度对水合铝酸钠结晶的影响
        2.3.5 温度对水合铝酸钠结晶的影响
        2.3.6 氧化铝浓度对水合铝酸钠结晶的影响
    2.4 本章小结
第3章 高碱铝酸钠溶液中脱硅剂的选择
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 实验方法
        3.2.4 实验表征
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 沸石的脱硅效果
        3.3.2 C3AH6和NaCaHSiO_4的脱硅效果
        3.3.3 CaO和Ca(OH)_2的脱硅效果
        3.3.4 铝硅酸钠的合成与脱硅效果
    3.4 合成铝硅酸钠的FTIR谱图分析
    3.5 合成铝硅酸钠NMR谱图分析
    3.6 本章小结
第4章 高碱铝酸钠溶液中脱硅影响因素研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 实验方法
        4.2.4 分析方法
    4.3 实验结果与结论
        4.3.1 搅拌的影响
        4.3.2 脱硅剂用量的影响
        4.3.3 碱浓度的影响
        4.3.4 初始二氧化硅浓度的影响
        4.3.5 脱硅温度的影响
        4.3.6 回收脱硅剂的再脱硅对比
        4.3.7 脱硅剂的合成时间的影响
    4.4 本章小结
第5章 铝土矿和粉煤灰合成脱硅剂的性能
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 实验仪器
        5.2.3 实验方法
        5.2.4 实验表征
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 脱硅剂Sod-bauxite和Sod-fly ash的XRD对比
        5.3.2 脱硅剂Sod-bauxite和Sod-fly ash的平衡浓度对比
        5.3.3 脱硅剂Sod-bauxite和Sod-fly ash的脱硅效果对比
    5.4 本章小结
第6章 羟基方钠石的溶解度、脱硅动力学和机理
    6.1 前言
    6.2 实验部分
        6.2.1 实验原料
        6.2.2 实验仪器
        6.2.3 实验方法
        6.2.4 分析方法
    6.3 羟基方钠石的溶解度
    6.4 羟基方钠石在高碱铝酸钠溶液中的脱硅动力学
    6.5 羟基方钠石在高碱铝酸钠溶液中的脱硅机理
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 本论文的创新点
    7.3 建议与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
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本文编号：3200016