铝酸盐熟料溶出(LeaclaingOfAluminateSinter)

用稀苛性碱液使铝酸盐熟料中的氧化铝和氧化钠转入溶液的过程。为烧结法氧化铝生产过程的重要作业。碱石灰烧结法的铝酸盐熟料物相的主要组成是铝酸钠(Na₂O•Al₂O₃)、铁酸钠(Na₂O•Fe₂O₃)和硅酸二钙(2CaO•SiO₂)。在溶出过程中，铝酸盐熟料中的铝酸钠转入溶液，铁酸钠水解生成NaOH和Fe₂0₃•H₂0。NaOH进入溶液，Fe₂0₃•H₂0进入赤泥。硅酸二钙不溶出，成为赤泥的主要组分。

原理铝酸盐熟料在溶出过程中各主要组分与铝酸钠溶液的反应为：

反应(1)、(2)是铝酸盐熟料溶出的主反应。反应(2)中的铁酸钠水解生成的NaOH进入溶液，可提高铝酸钠溶液的稳定性。反应(3)是SiO₂进入溶液的反应，当SiO₂浓度在铝酸钠溶液中达到饱和时(含Al₂O₃100g/L，含SiO₂约4～5g/L)，硅酸二钙就不再进行分解反应。但如果反应(3)的产物继续与铝酸钠溶液反应[反应(4)、(5)]，生成溶解度很小的水化石榴石[3CaO•AL₂O₃•mSiO₂•(6—2m)H₂0]和沸石(Na₂0•Al₂O₃•1．7SiO₂•H₂0)化合物析出，则硅酸二钙会继续按反应(3)分解。称反应(4)和反应(5)为溶出的二次反应。这两种反应使已溶出的AL₂O₃和Na₂O又成为固相进入赤泥，从而造成二次反应损失。反应(3)是引起二次反应的根源。

在铝酸盐熟料溶出时，为使Al。O。和Na2O有足够的溶出速度，溶出温度一般不低于343K，温度再高又会加速2CaO•SiO₂的分解。溶液的苛性碱(NaOH)浓度也有类似影响，当AL₂O₃浓度一定时，苛性碱浓度可用苛性比鲰来表示，即起作用的是部分游离的苛性碱。减小溶出的二次反应损失的适宜溶出条件是：溶出温度343～348K；铝酸钠溶液含Na₂O90～110g/L；赤泥与铝酸钠溶出液接触的时间越短越好。

在铝酸盐熟料溶出中，往稀苛性碱液中加入定量的Na₂CO₃，使之与硅酸二钙分解出的Ca(0H)。进行苛化反应，避免Ca(0H)。生成水化石榴石，可减少AL₂O₃的二次反应损失。

工艺除需控制好溶出温度、溶液浓度等重要条件外，所用的溶出方式和赤泥分离方法都会影响铝酸盐熟料溶出的效果。溶出方式有熟料湿磨溶出和颗粒溶出。赤泥分离有采用和溶出相结合的方法，也有采用快速分离设备的方法。

湿磨溶出主要设备为球磨机。破碎后的铝酸盐熟料与调整成分的稀苛性碱液送入球磨机进行湿磨溶出。湿磨溶出又有二段磨料流程和一段磨料流程之分。

(1)二段磨料流程。经过一段湿磨溶出的粗粒赤泥送入二段球磨机，用赤泥洗液进行二段湿磨溶出；一段湿磨产出的细粒赤泥直接进行沉降分离。二段磨料流程赤泥与溶液的接触时间短，能有效减少二次反应损失。二段磨料溶出工艺流程如图1。

图1铝酸盐熟料二段磨料溶出流程

中国独创的“低苛性比01(，二段磨料”的铝酸盐熟料溶出工艺，氧化铝净溶出率达到93%，氧化钠净溶出率达96．2%。

(2)一段磨料流程。铝酸盐熟料溶出在一台球磨机内完成。球磨机与分级机成闭路循环，湿磨溶出后的浆料经分级机分级分出的粗粒赤泥返回球磨机内，再次溶出；细粒赤泥浆液去赤泥分离工序。在赤泥分离、洗涤时采用合成絮凝剂或高效分离设备，实现赤泥的快速分离和洗涤。熟料一段磨料溶出流程可以取代过程复杂的二段磨料溶出流程。

颗粒溶出稀苛性碱液通过破碎到6～8ram的粒状铝酸盐熟料层流动，所得溶出液的A1。0。浓度高(含Al：O。140～150g/L)。这种溶出方法的最大特点是熟料溶出与赤泥分离和洗涤都结合在同一设备中进行。主要设备有带式渗滤溶出器、立式渗滤溶出器和筒形溶出器。

(1)带式渗滤溶出器。是一种装有数十个渗滤箱(1．95m×5.0m×2.0m的金属箱)的链式输送机。稀苛性碱液通过熟料(赤泥)层进行逆流渗透溶出(图2)．

图2带式渗滤溶出器

1-熟料仓;2-给料机；3-渗滤箱；4-轴；5-链

(2)立式溶出器。又称流态化溶出设备，溶出立管由几节直径不同的圆筒以截锥连接而成(图3)。溶液与稠密的熟料颗粒逆向流动完成溶出，赤泥分离和洗涤。立管在不同高度上的不同截面，可以确保溶液上升速度随铝酸钠溶液浓度增高而加快。

图3立式溶出器

l-壳体；2-旋转叶轮卸料器；3-熟料仓；4-气门

(3)筒形溶出器。是一钢制简体，直径3～5m，长30～50m，借助齿轮的传动而转动(图4)。溶液与熟料颗粒逆向流动。熟料借焊接在筒体内部的螺旋板沿简体前进。

图4筒体溶出器

1-回转筒体；2-螺旋；3-熟料加料管；4-装料头；5-环形隔板提料器；6-大齿轮；7-提料斗；8-球磨机

前苏联在工业溶出霞石熟料时，一般采用筒形溶出器与湿磨组成两段溶出流程。一段用筒形溶出器溶出70%～80%的AL₂O₃和Na₂O，得到悬浮物很少的铝酸钠溶液(含AL₂O₃ 80～100g/L)，直接送去脱硅。一段溶出的赤泥再用球磨进行二段溶出，得到稀的溶液(含AL₂O₃ 20～30g/L)。二段赤泥(<1mm)先后用2～3级沉降一过滤器及立式过滤机进行分离。