摘要：本文基于某高铁铝土矿溶出氧化铝试验进行分析和研究，对于实验部分的实验原料中所含的主要化学成分、实验仪器及实验设备和使用的实验方法都进行了详细的叙述和相关原理的介绍。主要就考察了铝土矿在中出氧化铝的过程中溶出温度、时间、石灰量以及碱质量的浓度等影响因素对于氧化铝溶出绒率的大小。通过实验的结果，可以发现溶出氧化铝的最佳温度为265度，氧化铝的溶出率达到了92%。氧化铝达到该溶出率的最佳的石灰添加量以及碱质量的浓度都有着精确的测量。同时氧化铝的溶出率并不能达到理论溶出率的原因也进行了分析，主要就是因为铝铁矿里面会包含硬铝而无法进行分解溶出氧化铝。
关键词：高铁铝土矿；氧化铝溶出
1引言
氧化铝主要就是通过铝土矿进行分解并且溶出的，所以铝土矿是作为一种能够溶出氧化铝的原料资源。在我国境内矿产资源十分的丰富，而铝土矿也同样作为这些矿产资源其中的一部分，所处的地域也非常的广泛。但是在我国境内的铝土矿很多都是高铁铝土矿。高铁铝铁矿即还有全铁元素占到了1/4的比例以上的矿铁物质，它里面还有很多的铁矿，同时还含有铝元素。但是在高铁铝土矿里面主要的成分还是以铁矿为主，氧化铝在里面所含的成分比较少且对于高铁铝土矿里面的铁和铝进行分离也是非常的复杂，所以一般高铁铝土矿溶出氧化铝的实验也是非常的有限。铝土矿里面的铁矿物对于溶出的氧化铝的品质有一定的影响。
本文主要是以某高铁铝土矿作为熔铸氧化铝实验的原料，对于整个高铁铝土矿中的矿石成分进行了分析实验，同时利用高压熔铸氧化铝。
2试验部分
2.1试验原料
本文所取用的某高铁铝土矿，矿石的形状比较大，外表呈现红色。对于整体的矿石无法进行实验，因此首先利用恒温干燥箱将矿石的表面晒干，然后再用破碎机将大块的矿石碾碎使得成为颗粒状且直径不能大于三毫米，再将这些颗粒状矿石使用球磨机再次磨碎使得绝大部分的矿石颗粒的直径低于74微米。通过实验对这些高铁铝土矿颗粒进行分析所得其中的化学成分如表1所示。
表1 高铁铝土矿主要化学成分
表2为磨氧化铝厂的循环母液中的主要化学成分。
表2循环母液中的主要化学成分
根据，表中的高铁铝土矿的主要化学成分我们可以观察发现，矿石中的主要成分为二氧化钛，二氧化硅，三氧化二铁以及三氧化二铝，也就是通常我们所说的矿物质中的一水硬铝石、赤铁矿、锐钛矿等物质里面的主要成分。图1为XRD物相分析结果。
2.2试验仪器以及设备
①X-pert PRO MPD射线衍射仪
②BX51-P偏光显微镜
③S-3500扫描电镜
④Oxford Link ISIS能谱仪
⑤XYF 高压釜
2.3试验方法
首先将高铁铝土矿的颗粒状样品与石灰和循环母液一起放入高压釜中，再放入之前一定要将这三种原材料搅拌均匀，再将它们放进具有一定温度的高压釜里面进行加热。对于高压釜一定要设置一定的温度，然后才能开始实验并且对实验进行的时间进行记录，当样品原料在高压釜中已经加热搅拌一定的时间之后停止高尔夫的加热搅拌功能，讲高压釜里面的实验材料取出。此时所取出来的实验材料已经变成了赤泥，因此需要将高压釜进行清洗干净。对于取出来的赤泥要进行烘干然后利用用天平称取其质量。对赤泥里面的硅和铝元素所占有的比例以及其所含的质量进行分析，计算出本次实验的氧化铝的溶出率。
图1 XRD物相分析结果图
3实验结果与讨论
3.1石灰添加量对于氧化铝溶出率的影响
如图2所示是石灰添加量对于氧化铝溶出率的影响曲线。该曲线所得出来的溶出率是在溶出温度设定为265℃、对高压釜所设定的时间为1个小时同时加入的苛性碱的质量浓度为245g/L的条件下根据相关的参数所绘制出来的。
通过图2我们可以发现，当石灰的用量处于4%到6%之间时，氧化铝的溶出率是不断的增加。当石灰的用量在6%到8%之间时，氧化铝的溶出率也在增加但是溶出的速度有所减缓。当时用量达到了8%，此时氧化铝溶出率最高，氧化铝的相对融出率达到了93%左右。当石灰用量在8%到10%之间时，氧化铝溶出率开始下降。当石灰用量超过了10%，氧化铝的溶出率不断的减小且减小的幅度有所增大。而造成石灰用量在8%时溶出率达到最佳的主要原因就是因为当添加少量的石灰用量可以使得矿石中的锐钛矿以及其他的杂质对于溶出的过程的影响减小，但是过多的石灰用量则会使得石灰中的氧化钙引起一水硬铝石的反应，而使得铝土矿里面的铝有所减少。
3.2苛性碱质量浓度对氧化铝溶出率的影响
图3即为苛性碱质量浓度对氧化铝溶出率的影响的曲线图。该曲线图是在溶出温度设定为265℃、高压釜所设置的时间为一个小时且实惠的添加量为8%（即为最佳的石灰添加量）的条件下所得出的曲线图。
通过图3我们可以发现当苛性碱质量浓度为245时，此时氧化铝的相对溶出率可以达到92%左右，此时为最佳的溶出条件。而当苛性碱质量浓度低于245g/L时，氧化铝的溶出率都是随着科信捷质量浓度的增加而不断的增加。当苛性碱质量浓度高于245g/L时，氧化铝的溶出率也会不断的减小。当苛性碱质量浓度持续增加到255g/L时，氧化铝溶出率会有所增加，但是增加的幅度非常的小。造成这种现象的主要原因就是因为有较多的氢氧根存在，可以使得溶出的过程朝着正向进行。随着浓度不断的增加，就会使得试验溶液本身的稳定性得到提高，这样就很难产生反应溶出氧化铝。
3.3温度对氧化铝溶出率的影响
一般来说，温度因素对于绝大部分的化学实验都有着非常重要的影响。随着温度的改变，化学反应所产生的结果可能也有所不同。图4即为溶出温度对于铝土矿溶出率的影响实验结果图。
该曲线图设定的条件为：高压釜设置时间为一个小时、石灰的添加量为最佳溶出添加量8%且苛性碱质量浓度为上述所研究的最佳溶出浓度245g/L。通过图示我们可以发现，当溶出温度为250度到280度时，氧化铝的溶出率由一开始的缓慢溶解直到温度达到260度时溶出率的速度开始增加。当温度达到270度时，氧化铝的相对融出率达到了93%左右且随着温度的增加其溶出率并没有发生改变。
3.4溶出时间对氧化铝溶出率的影响
图5是溶出时间对于氧化铝溶出率的影响曲线图。该曲线图所绘制的条件为：溶出过程中设置的温度为270度、石灰的添加量为最佳溶出添加量8%切苛性碱质量浓度设置为最佳浓度245g/L。
根据图5所示我们可以发现，在整个容出的过程中随着溶出时间的不断延长，氧化铝的溶出率也在不断的增加。当高压釜中的反应溶液设定的时间为15分钟到30分钟之间时，氧化铝的溶出率大幅度的增加。当反应溶液所设定的时间为30分钟到45分钟之间时，氧化铝的溶出率速度有所减缓。当反应溶液所设定的时间超过了45分钟之后，虽然氧化铝的溶出率还在不断的增长，但是其增长的速度越来越缓慢。主要的原因就是因为一开始在较短的时间内铝土矿里所含有的铝基本上已经被溶出，而对于一水硬铝里面所含的铝这很难被溶解出来。
3.5综合实验
根据上述所进行的四个实验，可以将氧化铝等溶出实验的最佳条件确定下来，即：溶出温度265℃、溶出时间45分钟、石灰的添加量为8%以及苛性碱质量浓度245g/L。最终可以得出氧化铝的相对溶出率可以达到93%，实际溶出率为83%。理论的溶出率为90%，因此本次实验所得出来的实验结果与理论上还是存在一定的差距。通过对实验所选取的矿石样本进行能谱和x射线衍射分析，得出与理论的溶出率有一定的差距的原因主要就是因为在高铁铝土矿中有一部分的铁矿物把铝包裹了起来，赤铁矿集合体中镶嵌一部分一水硬铝石，一水硬铝石里面的铝则很难被溶出。
4结束语
通过本文对于某高铁铝土矿溶出氧化铝的实验分析得出了进行反应时的最佳条件，并且本次实验中氧化铝的相对溶出率达到了93%，实际溶出率达到了83%。对于与理论上的溶出率存在差距的原因也进行了分析。希望通过本文的实验分析能够对氧化铝的溶出相关实验有所参考和帮助。
参考文献：
[1]李辉，金会心，杜振华，云南某高铁铝土矿溶出氧化铝试验研究[J].湿法治金，2015.08
[2]蒋涛，詹海英，王丽娟，全自动温度滴定仪在氧化铝生产过程控制分析中的试验与应用[J].轻金属，2011.08
论文作者:农钜壮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：氧化铝论文; 铝土矿论文; 石灰论文; 浓度论文; 高铁论文; 温度论文; 矿石论文; 《基层建设》2018年第22期论文;