明礬石精礦焙燒脫水機(jī)理探討范文

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《中國資源綜合利用雜志》2014年第十二期

1動力學(xué)分析

脫水焙燒過程中，含結(jié)構(gòu)水的明礬石礦物晶體結(jié)構(gòu)的破壞是從脫除結(jié)構(gòu)水開始的。宏觀上表現(xiàn)為焙燒過程中的脫水反應(yīng)。所以，研究脫水過程中明礬石礦物的脫水動力學(xué)規(guī)律，對分析明礬石礦物的脫結(jié)構(gòu)水過程及有關(guān)規(guī)律具有一定的意義。本研究采用非等溫過程熱重法中的差減微分法來研究脫水動力學(xué)采用origin8.0軟件取△1/T/△ln（1-α）作為橫坐標(biāo)，△ln（dα/dT）/△ln（1-α）作為縱坐標(biāo)，做曲線并進(jìn)行線性擬合，從擬合數(shù)據(jù)可知，斜率為-32082，E/R=32082。由此可知，表觀活化能E≈267kJ/moL。明礬石脫水動力學(xué)擬合曲線數(shù)據(jù)見表2。

2實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)原料明礬石精礦來自于某礦業(yè)集團(tuán)銅尾礦浮選得到的精礦。明礬石主要化學(xué)組成見表3，粒度分析見表4。從圖4可知，明礬石精礦的主要物相為明礬石［KAl3（SO4）2（OH）6］、地開石［Al2Si2O5（OH）4］和石英。經(jīng)化學(xué)組成分析及物相分析，可計(jì)算出明礬石精礦中明礬石約占61.57%，地開石約占14.83%，其余大部分為石英。明礬石中結(jié)構(gòu)水含量約為8.03%，地開石中結(jié)構(gòu)水含量約為3.22%，明礬石和地開石中的結(jié)構(gòu)水全部脫除，其理論總失重率為11.25%。因此明礬石精礦焙燒脫水的失重率應(yīng)在8.03%～11.25%之間。

2.2實(shí)驗(yàn)裝置與分析儀器SE300F型電子天平（奧豪斯儀器有限公司）；GZX-01型干燥箱（中儀國科科技有限公司）；XY-1200型馬弗爐（鑫宇爐業(yè)有限公司）；Mastersizer2000型激光粒度分析儀（英國馬爾文儀器有限公司）；Dupont1090B型熱分析儀（美國杜邦公司）；UltimaⅣ型X射線衍射儀（日本理學(xué)公司）。

2.3實(shí)驗(yàn)方法稱取明礬石精礦放入瓷舟中，置于升溫到設(shè)定溫度的馬弗爐中，焙燒脫水一定時(shí)間后，取出瓷舟，自然冷卻，稱量脫水樣重量，制得失重率與脫水影響因素的關(guān)系表。并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，優(yōu)化焙燒脫水的工藝參數(shù)。

3結(jié)果及討論

3.1焙燒溫度在焙燒時(shí)間為7min條件下對明礬石精礦進(jìn)行了不同脫水溫度的條件試驗(yàn)。不同溫度對明礬石精礦脫水的影響見表5。由表5可知，隨著焙燒溫度的升高，明礬石焙燒后樣品的質(zhì)量降低，失重率增加。在873K時(shí)其失重率超過10.00%，理論上明礬石中的明礬礦物已完成脫水，部分地開石也分解脫水，繼續(xù)升高溫度，失重率會進(jìn)一步提高，可能會導(dǎo)致氧化鋁晶型轉(zhuǎn)變，影響后續(xù)堿浸鋁的浸出率，因此試驗(yàn)選擇脫水焙燒溫度為873K。

3.2焙燒時(shí)間在焙燒溫度為873K條件下對明礬石精礦進(jìn)行了不同脫水時(shí)間的條件試驗(yàn)。不同時(shí)間對明礬石精礦脫水的影響見表6。從表6可以看出，隨焙燒時(shí)間時(shí)間延長，明礬石失重率升高，在873K下，時(shí)間延長至7min，明礬石失重率不再繼續(xù)升高，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。因此試驗(yàn)選擇脫水焙燒時(shí)間為7min。

3.3明礬石熟料的XRD分析對焙燒脫水后得到的明礬石熟料進(jìn)行的XRD分析見圖5。由圖5可知，主要礦物相為石英、硫酸鋁鉀和地開石。873K脫水明礬石的晶相結(jié)構(gòu)遭到破壞，發(fā)生分解反應(yīng)生成了硫酸鋁鉀。地開石在脫水過程中晶相結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，峰變寬，峰強(qiáng)減弱。脫水過程中生成的氧化鋁，沒有出現(xiàn)衍射條紋，可能是在此溫度下未完全形成晶體結(jié)構(gòu)或者結(jié)晶程度不好［13］。

4結(jié)論

對明礬石精礦的熱重-差熱分析表明，明礬石焙燒脫水起始溫度為807K，脫水反應(yīng)劇烈發(fā)生時(shí)的溫度為852K。明礬石精礦的熱力學(xué)分析表明，明礬石熱力學(xué)分解溫度在873K，地開石熱力學(xué)分解溫度在893K。動力學(xué)分析表明，明礬石精礦脫水表觀活化能約為267kJ/moL。通過試驗(yàn)研究，確定了明礬石脫水優(yōu)化工藝參數(shù)為溫度873K，焙燒時(shí)間7min，明礬石精礦的失重率達(dá)10%。通過明礬石脫水焙燒前后XRD圖譜分析表明，明礬石的晶相結(jié)構(gòu)遭到破壞，明礬石已發(fā)生分解反應(yīng)，生成了硫酸鋁鉀及氧化鋁。

作者：李達(dá)蔣開喜蔣訓(xùn)雄汪勝東范艷青單位：北京礦冶研究總院