硫铝酸钙熟料烧结过程相变规律与氧化铝溶出性能研究
氧化铝生产工艺学习情境4.2

教学过程设计:一、资讯教师:布置任务2.2熟料烧结的操作与控制提出问题1.解释熟料容重,熟料中负二价硫含量、熟料氧化铝(或氧化钠)标准溶出率的概念?2.熟料质量的各项指标的高低对生产有何影响?3.熟料窑从窑尾至窑头按物料物理化学变化的不同可划分为哪几个带?各带的主要作用是什么?4.熟料烧结过程有可能会出现哪几种类型的熟料?它们的物理性质有何区别?5.硫对氧化铝生产过程有什么危害?6.什么是碱一石灰一铝土矿炉料的饱和配方和非饱和配方?这两种配方制度各有什么优缺点?7.如何观察判断熟料烧结窑内烧结带的温度是否正常?8.操作者应采取哪些手段控制熟料窑内的温度?9.挂好窑皮以及维护好窑皮对熟料窑生产有什么作用?知识准备2.2熟料烧结的操作与控制2.2.1 熟料质量的标准(1) Naz0和Al203的标准溶出率Na20和A1203的标准溶出率是指熟料中的Na20和A1203在标准溶出条件下的溶出率。
所谓标准溶出条件是指能使熟料中可溶出的Naz0和Al203全部溶出来,并且不再因溶出过程中的副反应而重新进入赤泥的溶出条件。
Na20和A1203的标准溶出率是表征熟料溶出时可能获得的最高溶出率,是衡量熟料质量的最主要的指标。
标准溶出率越高,熟料质量越好。
生产上通常以r1。
标表示熟料中的Al203的标准溶出率,rl。
标表示熟料中的Na20的标准溶出率。
我国一般控制Tl。
标>96%,r1。
标>97%。
而没有溶出来的Na20和Al203则是由于反应不完全或生成了不溶性化合物所造成的,这部分损失通常被称为一次反应损失。
(2)熟料的容重和块度熟料的容重和块度反映着熟料的硬度、孔隙率等物理性质,也反映着熟料的烧结程度。
容重和块度大的熟料,其硬度大、孔隙率小,难溶难磨,表明烧结温度过高:容重和块度过小的熟料,溶出后赤泥不稳定沉降性能也不好,表明烧结温度过低,这两种情况都会使熟料的标准溶出率降低。
目前,工业上要求熟料的容重在1. 2~1. 25蝇/L,块度大部分为30~50mm,呈灰黑色的正烧结熟料。
氧化铝生产工艺(碱石灰烧结法)

12CaO·7Al2O3,CaO·Al2O3,3CaO·5Al2O3, 12CaO·7Al2O3和CaO·Al2O3 可以溶于碳酸钠溶液,对氧化铝生产有意义。 可以溶于碳酸钠溶液,对氧化铝生产有意义。 制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为 制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为: 溶出铝酸钙时,溶出液中 浓度不应超过70g/L,Na2Oc浓 溶出铝酸钙时,溶出液中Al2O3浓度不应超过 , 度为50-60g/L 度为 溶出铝酸钠熟料时,溶出液中 浓度为120g/L,Na2Oc浓 溶出铝酸钠熟料时,溶出液中Al2O3浓度为 , 度小于40g/L 度小于 熟料烧结时, 数量足以和Al 化合时, 熟料烧结时,当Na2CO3数量足以和 2O3化合时,铝酸钙不至 于生成,而生成铝酸钠。 于生成,而生成铝酸钠。
第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 章
学习要求 掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理 掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的工艺流程 熟悉碱石灰烧结法生产氧化铝的主要设备
第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 章 碱石灰烧结法的原理
将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料, 将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料,在回转 窑内进行高温烧结,炉料中的Al 窑内进行高温烧结,炉料中的Al2O3与Na2CO3反应生成易溶于水 或稀碱溶液的铝酸钠 (Na2O•Al2O3),杂质氧化铁生成易水解的铁 Al 酸钠(Na 酸钠(Na2O•Fe2O3),二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸 Fe (CaO•TiO 钙(2CaO•SiO2)和钛酸钙(CaO TiO2) 。 (2CaO SiO 和钛酸钙(CaO 将烧结产物(熟料)用稀碱溶液溶出时Na Al 便进入溶液, 将烧结产物(熟料)用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液, 水解放出碱,原硅酸钙(2CaO (2CaO•SiO Na2O·Fe2O3水解放出碱,原硅酸钙(2CaO SiO2)和钛酸钙 Fe (CaO•TiO 不溶进入赤泥。 (CaO TiO2)不溶进入赤泥。
影响烧结法生产氧化铝的溶出因素

影响烧结法生产氧化铝的溶出因素作者:丁亚茹来源:《中国新技术新产品》2011年第14期摘要:我国铝土矿的质量比较差。
其中加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。
其中铝硅比大于7的只占总矿藏的21.8%,而铝硅比小于7的矿石则适宜用烧结法进行生产。
我国生产氧化铝主要是采用拜耳-烧结混联法。
此种方法主要是采用拜耳法的赤泥作为烧结法的原料进行烧结生产。
近年,内蒙古地区粉煤灰中还有大量的氧化铝,经证实可以大量的生产氧化铝。
提取粉煤灰中的氧化铝的主要方法便是烧结法。
烧结法中的氧化铝的提取一定程度上取决于溶出过程。
溶出过程中,二次反应损失是造成溶出率降低的主要因素,这篇文章主要是研究如何减少二次反应的发生,提高溶出率。
关键词:拜耳法;烧结法;溶出率;二次反应损失;铝硅比;钙比;碱比;苛性碱中图分类号:TQ424.27文献标识码:A氧化铝生产的方法包括:酸法、碱法、酸碱联合法,碱法又可以分为拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法。
通常采用何种方法要根据矿藏的特点而定。
我国铝土矿的质量比较差。
其中加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。
其中铝硅比大于7的只占总矿藏的21.8%,而铝硅比小于7的矿石则适宜用烧结法进行生产。
我国生产氧化铝主要是采用拜耳-烧结混联法。
此种方法主要是采用拜耳法的赤泥作为烧结法的原料进行烧结生产。
近年,内蒙古地区粉煤灰中还有大量的氧化铝,经证实可以大量的生产氧化铝。
提取粉煤灰中的氧化铝的主要方法便是烧结法。
烧结法中的氧化铝的提取一定程度上取决于溶出过程。
烧结法的主要原理:由碱、石灰和铝土矿组成的炉料经过烧结,使炉料中的氧化铝转变为易溶的铝酸钠,氧化铁转变为易水解的铁酸钠,氧化硅转变为不溶的原硅酸钙。
由这三种化合物组成的熟料在用稀碱溶液溶出时,固相铝酸钠溶于溶液,铁酸钠水解为氧化铁水合物沉淀除去,原硅酸钙不与水反应全部进入赤泥。
在溶出过程中的影响溶出率的因素主要是因为发生二次反应损失。
MSWI飞灰制CSA水泥的组成优化及性能研究

MSWI飞灰制CSA水泥的组成优化及性能研究郭晓潞;施惠生【摘要】以垃圾焚烧(MSWI)飞灰为主要原料,在实验室成功烧制了硫铝酸钙(CSA)水泥熟料,继而着重研究了不同种类和不同掺量的石膏对CSA水泥的抗压强度、水化性能、标准稠度用水量和凝结时间的影响;研究了细度对CSA水泥性能的影响.结果表明:无水石膏和二水石膏均促进C4A3S水化,提高CSA水泥的早期强度;无水石膏的最佳掺量是5%,二水石膏可根据实际情况进行调整;掺加无水石膏的CSA水泥其标准稠度用水量较对照水泥C-Ⅱ低,比对照水泥C-Ⅰ有所增加;掺加5%无水石膏后水泥的凝结时间与对照水泥C-Ⅱ接近,当掺量增至10%后出现急凝.本试验中,CSA水泥比表面积在288~580 m2/kg范围时均表现出良好的力学性能.【期刊名称】《粉煤灰综合利用》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】5页(P10-14)【关键词】MSWI飞灰;CSA水泥;抗压强度;标准稠度用水量;凝结时间【作者】郭晓潞;施惠生【作者单位】同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海201804;同济大学环境材料研究所,上海201804;同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海201804;同济大学环境材料研究所,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TQ172.4+4目前,中国城市垃圾增长率己达10%以上,比世界平均增长率高出1.6%,是世界上城市垃圾堆存污染最严重的国家之一,城市垃圾的快速增长问题己成为困扰中国未来可持续发展的难题之一。
城市垃圾焚烧处置方法凭借减容化、减量化效果好、无害化程度高以及资源、能源再利用等优点,在垃圾处置技术中所占的比重迅速增加[1]。
但是,与此同时,城市垃圾焚烧后会产生相当于原城市垃圾质量2%~5%的城市垃圾焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)飞灰(以下简称飞灰)。
据预测,2012年我国各大城市日产飞灰将会超过1500t,年产量将高达45~50万t,仅上海未来5年飞灰的年产量就将增加到7万t[2]。
烧结法的原理和基本流程

烧结法的原理和基本流程第一节烧结法的原理随着矿石铝硅比的降低,拜耳法生产氧化铝的经济效果明显恶化。
对于铝硅比低于7的矿石,单纯的拜耳法就不适用了。
处理铝硅比在4以下的矿石,碱石灰烧结法几乎是唯一得到实际应用的方法。
在处理SiO2含量更高的其它炼铝原料时,如霞石、绢云母以及正长石时,它也得到应用,可以同时制取氧化铝、钾肥和水泥等产品,实现了原料的综合利用。
据报导,国外以霞石为原料的烧结法企业,由于原料综合利用,实现了无废料生产,氧化铝的生产成本反而最低。
在我国已经查明的铝矿资源中,高硅铝土矿占有很大的数量,因而烧结法对于我国氧化铝工业具有很重要的意义。
我国第一座氧化铝厂——山东铝厂就是采用碱石灰烧结法生产的。
它在改进和发展碱石灰烧结法方面作出了许多贡献,其Al2O3的总回收率,碱耗等指标都居于世界先进水平。
法国人勒·萨特里在1858年提出了碳酸钠烧结法,即用碳酸钠和铝土矿烧结,得到含固体铝酸钠Na2O· Al2O3的烧结产物。
这种产物称为熟料或烧结块,将其用稀碱溶液溶出便可以得到铝酸钠溶液。
往溶液中通入CO2气体,即可析出氢氧化铝。
残留在溶液中的主要是碳酸钠,可以再循环使用。
这种方法,原料中的SiO2仍然是以铝硅酸钠的形式转入泥渣,而成品氧化铝质量差,流程复杂,耗热量大,所以拜耳法问世后,此法就被淘汰了。
用碳酸钠和石灰石按一定比例与铝土矿烧结,可以在很大程度上减轻SiO2的危害,使Al2O3和Na2O的损失大大减少。
这样就形成了碱石灰烧结法。
在处理高硅铝土矿时,它比拜耳法比越。
除了这两种烧结法外,还有单纯用石灰与矿石烧结的石灰烧结法,它比较适用干处理粘土类原料,特别是含有一定可燃成分的煤矸石、页岩等。
这时原料中的Al 2O 3,烧结成铝酸钙,经碳酸钠溶液溶出后,可得到铝酸钠溶液。
目前用在工业上的只有碱石灰烧结法。
它所处理的原料有铝土矿、霞石和拜耳法赤泥。
这些炉料分别称为铝土矿炉料。
赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能

赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能赵宏伟1,李金洪1,刘 辉2(11中国地质大学矿物材料国家专业实验室,北京 100083;21山东铝业股份有限公司,山东淄博 255052) 摘 要:以赤泥为主要原料,经配方设计,在1300℃条件下烧制硫铝酸盐水泥熟料。
运用X 粉晶衍射(XRD )和扫描电镜(SEM )等手段,对水泥熟料形成历程、水化产物进行分析。
结果表明,水泥熟料有较好的易烧性,熟料主要矿物发育良好。
水化产物以花瓣状或片状的AFm 、短柱状的AFt 及C 2S 2H 等胶体为主,浆体结构致密。
水泥净浆试块强度测试结果表明,1d ,3d ,28d 龄期的抗压强度分别为42MPa ,50MPa ,65MPa ,抗折强度分别为810MPa ,815MPa ,1215MPa ,早期强度较高且增进稳定。
关键词:环境工程;赤泥;水泥熟料;硫铝酸盐中图分类号:X758;TQ17217;TF821 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2006)04-0119-05收稿日期:2006-05-16基金项目:国家自然科学基金资助项目(40602008);矿物材料国家专业实验室基金项目(A05005)作者简介:赵宏伟(1983-),男,陕西眉县人,助教,主要从事非金属矿物材料等方面的研究。
赤泥是工业氧化铝生产中排放的高碱性泥浆(p H 10~1215),化学成分极其复杂,属于工业有害废渣[1]。
每生产1t 氧化铝约排放110~116t 赤泥,全世界每年赤泥排放量约为6600万t [1-2],我国赤泥年排放量高达300万t ,当前赤泥的利用率仅为15%左右[3]。
因此,赤泥的治理与综合利用问题已引起国内外普遍关注,是目前铝工业急需解决的重要课题之一。
近年来,赤泥用于水泥、混凝土方面的研究,获得了较好的成果[4-9],但因赤泥的含碱R 2O (即Na 2O +K 2O )较高(一般在215%~310%),不能直接大量作为烧制普通硅酸盐水泥熟料的原料,大部分是作为水泥或混凝土等胶凝材料的性能调节型辅助胶凝组分掺杂。
烧结法生产氧化铝溶出及副反应研究

烧结法生产氧化铝溶出及副反应研究白鹏翔(神华准能资源综合开发有限公司,内蒙古 鄂尔多斯 010300)摘 要:采用烧结法生产氧化铝,熟料中原硅酸钙含量较高,高压溶出时同铝酸钠溶液发生反应,造成Al2O3和Na2O进入白泥导致氧化铝、苛性钠溶出率下降,副反应也无法避免。
本文以中铝中州分公司熟料为实验原料,通过对比试验,对烧结法生产氧化铝熟料溶出时间、溶出温度、溶出液液固比及碳酸钠浓度等因素进行了研究,得出烧结法生产氧化铝最佳溶出条件。
关键词:氧化铝;烧结法;副反应;溶出率;铝酸钠中图分类号:TF821 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2016)23-0029-3Research of dissolution and side reaction in alumina sintering productionBAI Peng-xiang(Shenhua Zhunneng comprehensive resource development limited,Erdos 010300,China)Abstract: Calcium silicate, used for calcining alumina clinker central plains content is higher, high pressure dissolution react with sodium aluminate solution, Al2O3 and Na2O into white clay to alumina, caustic soda dissolution rate decreased, the adverse event is unable to avoid. Based on chalco zhongzhou branch clinker as the experimental material, through the contrast test, for sintering process production alumina clinker dissolution time, temperature and dissolution dissolution liquid liquid solid ratio and the concentration of sodium carbonate was studied, calcining alumina best dissolution conditions are obtained.Keywords: alumina; sintering; side reaction; dissolution rate; sodium aluminate1 烧结法生产氧化铝溶出概述1.1 国内氧化铝生产现状我国是铝土资源大国,且大部分铝土矿为一水硬铝石型铝土矿,占全国总量的99%以上,铝硅比通常在4~7[1],不适合拜耳法生产氧化铝,针对一水硬铝石型铝土矿,国内大部分企业普遍采用烧结法。
煅烧和烧结氧化铝研究三

纪念《硅酸盐学报》创刊50周年论文集投稿氧化铝的相变和显微结构研究Ⅲ. 煅烧氧化铝的形貌演变高振昕李果刘菲王晓贤刘百宽*摘要研究了两种不同煅烧温度的氧化铝的显微结构,XRD分析表明,较低温煅烧者主要由γ-和α-Al2O3组成。
当于1100℃-3h重烧后,几乎只有α-Al2O3单相,但特征线衍射强度极低。
1300℃以上温度处理者衍射强度相近且很强,直至1720℃。
SEM观察显示较低温煅烧者呈三水铝石假像构成的多晶聚团,假像平行基面的裂纹密布,经不同温度重烧后仍保持其外形轮廓,平行裂纹扩展。
至1500℃热处理者可观察到亚微米级的粒状刚玉晶体,晶间填充气孔。
继续升高温度,刚玉晶体发育至数微米,晶间气孔聚合、扩大。
高温煅烧氧化铝只有α-Al2O3单相,晶体发育良好,于自由空间生长的刚玉呈六方片状。
为气孔控制的显微结构。
关键词:煅烧氧化铝,三水铝石假像,刚玉,显微结构通讯作者:刘百宽,男,教授(濮耐高温材料有限公司,457100)E-mail: Liu@Study on the Transformation and Microstructure of AluminaⅢ.Morphologies of Calcined AluminaGAO Zhenxin ,Liu Baikuan , Li Gou, Liu Fei, Wang Xiaoxian ZHOU Ningsheng*The microstructures of two types calcined alumina heated at variuos temperatures were studed. XRD analysis shows that calcined alumina heated at lower temperature composed of γ-and α-Al2O3mainly.Only monophase α-Al2O3 present in sample when reheated at 1100℃and annealed for 3h,but the counts of diffraction lines are weakly. Above 1300℃still to 1720℃reheated samples , the counts of diffraction lines are same and very strong.SEM analysis shows that the sample calcined at lower temperature perfomace for gathers the group shape of gibbsite-pseudomorphology which clacking in parallel to basal face .The samples still maintained its integrity the outline but clacking increases and the enlarge after reheated at different temperatures. Corundum crystallize perfect shape in submicrometer size and mach pores formed in intercrystall of corundum in sample reheated at 1500℃.Elevates along with the temperature continuatin, corundum crystallize in several micrometer size and the pores even more increases with the magnify .The sample calcined at high temperature contain only corundum which crystallize in six-plate form in pores and the microstructure is controlled by pores.Key words:calcined alumina,gibbsite-pseudomorphology,pores,microstructureCorresponding author: Liu Baikuan,male,Professor ,Puyang Refractories Co.,LTD, Puyang 457100E-mail: Liu@前文“Ⅱ. 拜尔三水铝石相变的形貌特征”论述由Gibbsite-Böhmite分解成γ-Al2O3,直至α-Al2O3晶体长大的全过程,温度达900℃开始生成θ-和κ-相,仍保存γ-Al2O3,3相共存。
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硫铝酸钙熟料烧结过程相变规律与氧化铝溶出性能研究
硫铝酸钙(3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>)作为含硫铝酸钙熟料的主要成分,其溶出性能优异,C/A(CaO与
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>摩尔比)低至1.33,相对传统石灰烧结法而言,能显著降低石灰配入量并提高熟料中氧化铝溶出性能。
本文以分析纯试剂为原料,通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC、FTIR和粒度测试等手段研究了物料配比、温度制度以及Na<sub>2</sub>O掺杂对
CaO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>-SO<sub>3</sub>体系物相转变、微观形貌、粉化性能以及氧化铝溶出性能的影响。
主要研究结果如下:1)烧结温度为1350℃、保温时间为2h时最佳物料配比为:C/A=1.0、A/S=2.0
(Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>与SiO<sub>2</sub>质量比);熟料中主要物相为3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和β
-2CaO·SiO<sub>2</sub>,氧化铝溶出率为87.42%。
C/A=1.0、A/S=2.0时硫铝酸钙熟料最佳温度制度为:烧结温度为1250℃,保温时间为30min;熟料中主要物相包括
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和β
-2CaO·SiO<sub>2</sub>,氧化铝溶出率为86.41%。
2)为了实现低配钙比下高溶出率的目标,向C/A=0.8的
CaO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>-SO<sub>3</sub>体系掺杂Na<sub>2</sub>O能显著提升熟料中氧化铝的溶出率;Na<sub>2</sub>O掺杂量低于4%时,Na<sub>2</sub>O的加入促使
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>、
CaO·2Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和
2CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·SiO<sub>2</sub>向
CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、2CaO·SiO<sub>2</sub>和
Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>转化;Na<sub>2</sub>O掺杂量为
4<sup>1</sup>2%时,Na<sub>2</sub>O的加入促使
CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>、
CaO·2Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和
2CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·SiO<sub>2</sub>向
2Na<sub>2</sub>O·3CaO·5Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、
12CaO·7Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>转化;Na<sub>2</sub>O掺杂量为12%时,熟料中
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>消失,其中S元素以Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>形式存在;在Na<sub>2</sub>O掺杂量为8%、A/S=2.0时,随着C/A增加,熟料中主要物相
12CaO·7Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐增
加,3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和
2Na<sub>2</sub>O·3CaO·5Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐降低;当C/A=1.4时,3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>消失。
3)Na<sub>2</sub>O掺杂量为8%、A/S=2.0、C/A=0.7和C/A=0.8的物料随着烧结温度的增加和保温时间的延长,烧结熟料的物相组成不
变;3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和
2Na<sub>2</sub>O·3CaO·5Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐升
高,12CaO·7Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐降低。
烧结温度为1250℃、保温时间为30min时,C/A=0.8的熟料氧化铝溶出率为93.68%。