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二次铝灰低温碱性熔炼研究

作　者: 李菲
导　师: 郭学益
学　校: 中南大学
专　业: 材料冶金
关键词: 二次铝灰氧化铝低温碱性熔炼铝回收
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

铝灰是铝工业中的一种重要的废弃物,其中铝含量可达到10～80%。随着我国铝产量的逐年增大,每年铝灰的产生量也大幅度增大。由于铝灰成分复杂,其中的氧化铝属于难溶于酸碱的a-Al203,利用一般的冶金方法难以回收,所以铝灰通常被用作筑路材料、净水剂等的生产原料,这无形中浪费了其中的铝资源。回收铝灰中的铝资源能降低成本、保护环境、节约能源和提高资源利用率,有着巨大的经济和社会效益。本文在查阅大量文献和探索性试验的基础上,提出了低温碱性熔炼法提取铝灰中铝的工艺,进行了从二次铝灰中回收铝,并最终得到氧化铝的研究。确定了低温碱性熔炼-水浸-晶种分解的工艺。实验中先将一定量的铝灰与一定量的NaOH、添加剂(NaNO3或Na202)混合均匀后,在低温下(400～600℃)熔炼一定时间,然后在一定温度下用水浸出,浸出液经过除杂、晶种分解后得到Al(OH)3,将得到的Al(OH)3在1200℃下煅烧一个小时后,得到α-Al203。使用XRD,FESEM,粒度分析等手段对产物的物化性能进行了表征。实验考察了碱灰比、盐灰比、熔炼温度、熔炼时间、浸出温度、浸出时间、固液比等因素对主金属及杂质元素溶出率的影响；确定了浸出液的除杂工艺及条件；确定了晶种分解和焙烧得到α-Al203的工艺条件在每次使用10g铝灰(粒度小于150μm)的前提下,最佳实验条件为：碱灰比1.3、盐灰比0.7(NaN03)或0.4(Na202)、熔炼温度500℃、熔炼时间60min,浸出温度60℃、浸出时间30min、固液比1：4。晶种分解后均得到了组分单一的氢氧化铝,煅烧后所得产物氧化铝为α相。两组实验中氧化铝的D50为4.52μm和12.18μm。不同氧化剂条件下,铝的最大浸出率分别为92.71%(NaN03)和92.76%(Na202)。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-28
  1.1 铝和氧化铝概述  8-15
    1.1.1 铝的性质  8-9
    1.1.2 铝的应用  9
    1.1.3 中国铝资源现状和发展趋势  9-12
    1.1.4 氧化铝的性质  12
    1.1.5 氧化铝的应用  12-13
    1.1.6 氧化铝的生产  13-15
  1.2 铝灰概述  15-22
    1.2.1 铝灰的来源  15-16
    1.2.2 铝灰的分类和组成  16
    1.2.3 铝灰对环境的影响  16-17
    1.2.4 铝灰的回收利用现状  17-22
  1.3 低温碱性熔炼概述  22-26
    1.3.1 低温碱性熔炼法炼铅  23
    1.3.2 低温碱性熔炼提取粗铋  23-25
    1.3.3 银精矿苏打还原熔炼法  25-26
  1.4 研究意义及内容  26-28
第二章实验原料及方法  28-35
  2.1 实验原料、试剂及装置  28-32
    2.1.1 实验原料  28-30
    2.1.2 实验试剂  30
    2.1.3 实验仪器和装置  30-32
  2.2 实验方法及流程  32
  2.3 分析和计算方法  32-35
    2.3.1 分析方法  32-34
    2.3.2 计算方法  34-35
第三章低温碱性熔炼过程的热力学分析  35-42
  3.1 引言  35
  3.2 化学反应平衡计算方法及化合物的热力学数据  35-37
    3.2.1 化学反应平衡计算方法  35
    3.2.2 化合物的热力学数据  35-37
  3.3 热力学分析  37-41
    3.3.1 低温碱性熔炼过程中Al、Si可能参与的反应  37-38
    3.3.2 Al、Si参与反应的热力学分析  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章以NaNO_3为添加剂的低温碱性熔炼研究  42-54
  4.1 引言  42
  4.2 实验方法  42-43
    4.2.1 熔炼条件实验  42
    4.2.2 浸出条件实验  42
    4.2.3 除杂、晶种分解及氢氧化铝的煅烧实验  42-43
  4.3 结果与讨论  43-52
    4.3.1 熔炼过程实验  43-47
    4.3.2 浸出过程实验  47-50
    4.3.3 浸出液净化  50
    4.3.4 铝酸钠溶液晶种分解Al(OH)_3煅烧实验  50-52
  4.4 本章小结  52-54
第五章以Na_2O_2为添加剂的低温碱性熔炼研究  54-65
  5.1 引言  54
  5.2 实验方法  54-55
    5.2.1 熔炼条件实验  54
    5.2.2 浸出条件实验  54
    5.2.3 除杂、晶种分解及氢氧化铝的煅烧实验  54-55
  5.3 实验结果与讨论  55-64
    5.3.1 熔炼过程实验  55-59
    5.3.2 浸出过程实验  59-61
    5.3.3 浸出液净化  61-62
    5.3.4 铝酸钠溶液晶种分解Al(OH)_3煅烧实验  62-64
  5.4 本章小结  64-65
第六章总结与展望  65-67
  6.1 总结  65
  6.2 展望  65-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间主要的研究成果及参与项目  74

二次铝灰低温碱性熔炼研究

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