明矾石脱水和热解过程研究

来源:庐江矾矿速凝剂厂 时间:[2014-1-26]

热分解法综合利用明矾石焙烧工艺的研究,明矾石高温快速脱水分解的理论基础，并介绍了利用安徽庐江矾矿进行研究的实验结果。关键词明矾石，焙烧，氧化铝溶出率明矾石脱水、分解过程在工业上常被称为焙烧，其目的就是改变明矾石矿的矿物结构，除去水份，分解硫酸铝。因为不脱水的明矾石不溶于水，且几乎不和酸、碱等试剂作用。所以，必须对矿石加以焙烧，使矿石结构变化而提高其反应性能，然后用各种溶剂进行湿法加工。脱水与分解是明矾石综合利用的各种工艺路线的基本加工过程。焙烧的的关键指标是矿中硫酸铝的分解率和氧化铝的活性。氧化铝常见的晶型有无定形氧化铝、，－ＡＩ。Ｏｓ、ａ－ＡＩ。Ｏ。、日一ＡＩ。０。，其中ａ－ＡＩ。Ｏｓ、日一ＡＩ。Ｏｓ难以用溶剂进行湿法加工。因此，焙烧后的熟矿中应尽可能少含最好不含。－ＡＩ。Ｏ。、日一ＡＩ。Ｏ。。传统的工艺主要从热力学角度来考虑，如采用还原热解法处理明矾石矿，其目的是尽可.从明矾石出发,无论是制取明矾,或是综合利用提取硫酸钾、氧化铝等(如还原热解法、氨碱法或是酸法)均以矿石的脱水和热解为其基本加工过程. 在明矾石脱水和热解的研究方面,文献报道的实验结果卜,j(如脱水和分解的温度)相互差异较大,而且缺乏基本的热力学计算. 本文基于已有的数据,结合生产实践,对明矾石脱水、分解以及还原热解过程,进行了化学热力学研究,并取得较为满意的结果.化学热力学计算 化学反应自由能的变量△Z,反应热焙的变量△月,以及反应嫡的变量△S与绝对温度T之间有如下的关系:△z一胡一趾::r鱼丝、~△c。:但竺、~△。。/T; ’\dT/户『一\dT/户战一{。“,d了一姚+△。T+生△b产一△。T一,;△ZT‘△月T一T△S:~△从+(△。一△s0)T一△。TI。T一工 2△b补一工△‘T一, 2式中△月‘~八明”一△。(295)一工△去(295),+△:(295)一,: 2△s0~△S0m一△aln(298)一。‘(298)+粤△‘(298)一,;△z一为ToK时反应自由能的变量(大卡/克分子),△月一为 2-------一-·一7’OK时反应热烩的变t(大卡/克分子),热分解法综合利用明矾石探讨韩效钊，许民才（安徽合肥工业大学２３０００９）摘要本文阐述了热分解法综合利用明矾石的理论基础和该加工方法的优点，介绍了采用热分解法综合利用安徽庐江矾矿制取硫酸钾、硫酸铝的实验室试验结果。关键词明矾石，热分解，综合利用明矾石矿中含有大量的叮矾石、二氧化硅、少量的铁、钠。此外，随着产地不同还含有微量的钛、钒、嫁、据等多种稀有元素。对其综合利用生产一次产品，再对一次产品进行深加工，这将对促进国民经济的发展具有重要的意义。为此，许多科学工作者付出了巨大的努力，尤其是对明矾石的综合利用，自三十年代以来，不少国家都开展了大量的研究工作，开发出了碱法、酸法、酸碱联合法等三十余种工艺，并在不同的程度上付诸实践。原苏联采用“还原热解一碱法”实现了工业化（１）。世界上第二大工业规模综合利用明矾石的是我国温州化工总厂，但由于没有设计大厂规模的能力，该厂实际上还只是一个还原热解一碱法的中试装置，且生产中还存在着粗钾盐的纯度低