【摘要】：我國作為氧化鋁生產(chǎn)大國,氧化鋁產(chǎn)能約占全球的53%,且比例不斷擴大。但我國鋁土礦資源短缺,每年需要從國外進口大量的鋁土礦以滿足氧化鋁工業(yè)的生產(chǎn)需求,目前對外依存度已高達50%,一定程度上影響了我國氧化鋁工業(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內(nèi)容之一。我國鉀長石儲量大,分布廣,國內(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硅資源進行回收,在緩解我國鉀鹽供應(yīng)不足的同時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)濟價值和顯著的社會效益。本文結(jié)合鉀長石的特點,提出了一種利用氫氧化鉀活化鉀長石與無機酸浸出相結(jié)合綜合利用鉀長石的新工藝。以氧化鋁的提取率為參考目標,分析了鉀長石分解熱力學(xué)特性,重點考察了活化溫度、活化時間、氫氧化鉀濃度和過量率對鉀長石浸出過程的影響。運用最小二乘法原理,求取了反應(yīng)體系溶出鉀長石過程的動力學(xué)函數(shù)。初步分析了氫氧化鉀活化鉀長石的機理。采用響應(yīng)曲面法中心復(fù)合設(shè)計對活化工藝條件進行了優(yōu)化。結(jié)果表明:提高反應(yīng)體系溫度有利于活化反應(yīng)進行,酸浸過程推動力大,鋁和鉀以離子形式進入液相,固相產(chǎn)物為二氧化硅。提高活化溫度、濃度、時間和過量率均可明顯提高氧化鋁的提取率。反應(yīng)體系動力學(xué)方程的積分機制可用收縮未反應(yīng)芯模型進行表述,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石的主要因素為活化溫度,其次為活化時間、濃度和過量率,獲得的最佳工藝條件為:活化溫度279.3℃,活化時間143.1min,濃度45%,過量率90%,該條件下氧化鋁的提取率可達99.28%。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ133.1
【圖文】：

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 四面體會相互連接構(gòu)成多個四方環(huán)，環(huán)與環(huán)之間沿著 a 軸構(gòu)。鏈與鏈之間進一步的相互連接，于是在三維空間上形-四面體中會有四分之一的 Si 原子被 Al 原子置換，因為鋁同，所以一部分氧原子會產(chǎn)生不飽和的鍵合軌道，導(dǎo)致晶使鉀長石晶體能夠達到電性平衡，又由于鉀長石四方環(huán)與離子引入并且存在于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的間隙中，從而保證了整個引入起到離子鍵作用把帶電價的絡(luò)陰離子團連接起來[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法衍射測試衍射儀型號為 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，且測試在室溫條件下進行。將測得的衍射數(shù)據(jù)與 J定樣品的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成。紅外光譜測試傅立葉變換紅外光譜儀型號為 Bruker-IF-S66V。測試樣品前放于 90℃的烘箱中干燥兩小時，然后取出研磨至細粉狀態(tài)。品片，測試的范圍和測試的分辨率分別為 4000-400cm-1和 4c溫。該測試是為了檢測樣品的官能團，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 進行分析，其主要化學(xué)組成如表 3，鉀長石主要由二氧化硅、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°，因此試驗所用的鉀長石屬于三斜晶系，密度為 2.56g/cm試驗所用的原料是純度較高的鉀長石，雜質(zhì)含量較少。表 3.1 鉀長石主要化學(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】

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1 李小燕;萬夫偉;彭學(xué)平;黃茜;毛威;;煅燒鉀長石生產(chǎn)硅鈣鉀肥的礦物組成研究[J];硅酸鹽通報;2015年12期

2 夏舉佩;彭健;李國斌;蘇毅;陽超琴;;鉀長石在CaSO_4及其分解產(chǎn)物下的焙燒反應(yīng)研究[J];非金屬礦;2014年05期

3 宗培新;;陶瓷工業(yè)用鉀長石應(yīng)用技術(shù)及產(chǎn)業(yè)前景[J];中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊;2013年06期

4 王康;楊文建;高秀娟;王希濤;;制備條件對擬薄水鋁石晶粒度與孔結(jié)構(gòu)的影響[J];天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版);2013年10期

5 胡洲;吳毅歆;毛自朝;何月秋;;硅酸鹽細菌的分離、鑒定及其生物學(xué)特性研究[J];江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年03期

6 吳劍芳;李珍;何航;黃焱球;李飛;郝小非;;以鉀長石制備α-堇青石微晶玻璃及其性能研究[J];材料導(dǎo)報;2013年10期

7 張潔清;曹吉林;劉秀伍;郭宏飛;;鉀長石堿熔活化合成4A沸石研究[J];人工晶體學(xué)報;2013年05期

8 徐德龍;徐亮;薛群虎;李輝;李翔;;以鉀長石為原料鉀肥-水泥聯(lián)產(chǎn)工藝可行性研究[J];硅酸鹽通報;2013年02期

9 孔明;;2012年鋁市場回顧及2013年展望[J];有色金屬工程;2013年01期

10 朱妍;霍云波;郭秋影;;氧化鋁市場分析與展望[J];中國金屬通報;2013年04期

本文編號：2753374