【摘要】：我國(guó)作為氧化鋁生產(chǎn)大國(guó),氧化鋁產(chǎn)能約占全球的53%,且比例不斷擴(kuò)大。但我國(guó)鋁土礦資源短缺,每年需要從國(guó)外進(jìn)口大量的鋁土礦以滿足氧化鋁工業(yè)的生產(chǎn)需求,目前對(duì)外依存度已高達(dá)50%,一定程度上影響了我國(guó)氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此綜合利用非鋁土礦資源提取氧化鋁已成為研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。我國(guó)鉀長(zhǎng)石儲(chǔ)量大,分布廣,國(guó)內(nèi)開展了大量提鉀相關(guān)工藝的研究,主要集中在鉀肥和建筑材料領(lǐng)域,忽略了鉀長(zhǎng)石中鋁、硅元素的高值利用。如果在提鉀的基礎(chǔ)上能夠?qū)︿X硅資源進(jìn)行回收,在緩解我國(guó)鉀鹽供應(yīng)不足的同時(shí)也可為氧化鋁的生產(chǎn)原料開辟新途徑,具有較好的潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值和顯著的社會(huì)效益。本文結(jié)合鉀長(zhǎng)石的特點(diǎn),提出了一種利用氫氧化鉀活化鉀長(zhǎng)石與無機(jī)酸浸出相結(jié)合綜合利用鉀長(zhǎng)石的新工藝。以氧化鋁的提取率為參考目標(biāo),分析了鉀長(zhǎng)石分解熱力學(xué)特性,重點(diǎn)考察了活化溫度、活化時(shí)間、氫氧化鉀濃度和過量率對(duì)鉀長(zhǎng)石浸出過程的影響。運(yùn)用最小二乘法原理,求取了反應(yīng)體系溶出鉀長(zhǎng)石過程的動(dòng)力學(xué)函數(shù)。初步分析了氫氧化鉀活化鉀長(zhǎng)石的機(jī)理。采用響應(yīng)曲面法中心復(fù)合設(shè)計(jì)對(duì)活化工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:提高反應(yīng)體系溫度有利于活化反應(yīng)進(jìn)行,酸浸過程推動(dòng)力大,鋁和鉀以離子形式進(jìn)入液相,固相產(chǎn)物為二氧化硅。提高活化溫度、濃度、時(shí)間和過量率均可明顯提高氧化鋁的提取率。反應(yīng)體系動(dòng)力學(xué)方程的積分機(jī)制可用收縮未反應(yīng)芯模型進(jìn)行表述,確定的反應(yīng)表觀活化能為65.97KJ/mol,浸出過程的控速步驟為化學(xué)反應(yīng)。影響氫氧化鉀活化鉀長(zhǎng)石的主要因素為活化溫度,其次為活化時(shí)間、濃度和過量率,獲得的最佳工藝條件為:活化溫度279.3℃,活化時(shí)間143.1min,濃度45%,過量率90%,該條件下氧化鋁的提取率可達(dá)99.28%。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ133.1
【圖文】：

沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 四面體會(huì)相互連接構(gòu)成多個(gè)四方環(huán)，環(huán)與環(huán)之間沿著 a 軸構(gòu)。鏈與鏈之間進(jìn)一步的相互連接，于是在三維空間上形-四面體中會(huì)有四分之一的 Si 原子被 Al 原子置換，因?yàn)殇X同，所以一部分氧原子會(huì)產(chǎn)生不飽和的鍵合軌道，導(dǎo)致晶使鉀長(zhǎng)石晶體能夠達(dá)到電性平衡，又由于鉀長(zhǎng)石四方環(huán)與離子引入并且存在于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的間隙中，從而保證了整個(gè)引入起到離子鍵作用把帶電價(jià)的絡(luò)陰離子團(tuán)連接起來[18, 19構(gòu)排列及其緊密，導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫常壓下很難意圖如圖 1.1 所示。

圖 2.2 熔鹽爐Fig. 2.2 Molten salt furnace法衍射測(cè)試衍射儀型號(hào)為 XRD-7000，產(chǎn)于日本島津公司。其輻射源、材料、掃描角度和掃描速度分別為λ=0.1541nm 的 CuKα、40和 8o/min，且測(cè)試在室溫條件下進(jìn)行。將測(cè)得的衍射數(shù)據(jù)與 J定樣品的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成。紅外光譜測(cè)試傅立葉變換紅外光譜儀型號(hào)為 Bruker-IF-S66V。測(cè)試樣品前放于 90℃的烘箱中干燥兩小時(shí)，然后取出研磨至細(xì)粉狀態(tài)。品片，測(cè)試的范圍和測(cè)試的分辨率分別為 4000-400cm-1和 4c溫。該測(cè)試是為了檢測(cè)樣品的官能團(tuán)，從而觀察樣品的結(jié)構(gòu)變

石的化學(xué)成分采用波譜式 XRF 進(jìn)行分析，其主要化學(xué)組成如表 3，鉀長(zhǎng)石主要由二氧化硅、氧化鋁和氧化鉀組成，其中二氧化硅氧化鋁的含量為 17.29%、氧化鉀的含量為 15.90%，三者的質(zhì)量分氧化鉀、氧化鋁和二氧化硅中主要元素的摩爾比 K：Al：Si：O=1斷原料的分子式為 KAlSi3O8，為鉀長(zhǎng)石的化學(xué)式。石的 XRD 如圖 3.1 所示。由圖 3.1 可知，原料的主要物相為分子式是石。由 JCPDF 卡片可知晶胞參數(shù)為：a=8.56，b=12.97，c=7.21，γ=89.0°，因此試驗(yàn)所用的鉀長(zhǎng)石屬于三斜晶系，密度為 2.56g/cm試驗(yàn)所用的原料是純度較高的鉀長(zhǎng)石，雜質(zhì)含量較少。表 3.1 鉀長(zhǎng)石主要化學(xué)成分（wt.%）Tab. 3.1 Composition of K-feldspar（wt.%）Al2O3K2O Fe2O3Na2O 17.29 15.90 0.92 0.87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2753374