明矾石精矿焙烧脱水机理探讨范文

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《中国资源综合利用杂志》2014年第十二期

1动力学分析

脱水焙烧过程中，含结构水的明矾石矿物晶体结构的破坏是从脱除结构水开始的。宏观上表现为焙烧过程中的脱水反应。所以，研究脱水过程中明矾石矿物的脱水动力学规律，对分析明矾石矿物的脱结构水过程及有关规律具有一定的意义。本研究采用非等温过程热重法中的差减微分法来研究脱水动力学采用origin8.0软件取△1/T/△ln（1-α）作为横坐标，△ln（dα/dT）/△ln（1-α）作为纵坐标，做曲线并进行线性拟合，从拟合数据可知，斜率为-32082，E/R=32082。由此可知，表观活化能E≈267kJ/moL。明矾石脱水动力学拟合曲线数据见表2。

2实验

2.1实验原料明矾石精矿来自于某矿业集团铜尾矿浮选得到的精矿。明矾石主要化学组成见表3，粒度分析见表4。从图4可知，明矾石精矿的主要物相为明矾石［KAl3（SO4）2（OH）6］、地开石［Al2Si2O5（OH）4］和石英。经化学组成分析及物相分析，可计算出明矾石精矿中明矾石约占61.57%，地开石约占14.83%，其余大部分为石英。明矾石中结构水含量约为8.03%，地开石中结构水含量约为3.22%，明矾石和地开石中的结构水全部脱除，其理论总失重率为11.25%。因此明矾石精矿焙烧脱水的失重率应在8.03%～11.25%之间。

2.2实验装置与分析仪器SE300F型电子天平（奥豪斯仪器有限公司）；GZX-01型干燥箱（中仪国科科技有限公司）；XY-1200型马弗炉（鑫宇炉业有限公司）；Mastersizer2000型激光粒度分析仪（英国马尔文仪器有限公司）；Dupont1090B型热分析仪（美国杜邦公司）；UltimaⅣ型X射线衍射仪（日本理学公司）。

2.3实验方法称取明矾石精矿放入瓷舟中，置于升温到设定温度的马弗炉中，焙烧脱水一定时间后，取出瓷舟，自然冷却，称量脱水样重量，制得失重率与脱水影响因素的关系表。并对试验数据进行分析，优化焙烧脱水的工艺参数。

3结果及讨论

3.1焙烧温度在焙烧时间为7min条件下对明矾石精矿进行了不同脱水温度的条件试验。不同温度对明矾石精矿脱水的影响见表5。由表5可知，随着焙烧温度的升高，明矾石焙烧后样品的质量降低，失重率增加。在873K时其失重率超过10.00%，理论上明矾石中的明矾矿物已完成脱水，部分地开石也分解脱水，继续升高温度，失重率会进一步提高，可能会导致氧化铝晶型转变，影响后续碱浸铝的浸出率，因此试验选择脱水焙烧温度为873K。

3.2焙烧时间在焙烧温度为873K条件下对明矾石精矿进行了不同脱水时间的条件试验。不同时间对明矾石精矿脱水的影响见表6。从表6可以看出，随焙烧时间时间延长，明矾石失重率升高，在873K下，时间延长至7min，明矾石失重率不再继续升高，达到稳定状态。因此试验选择脱水焙烧时间为7min。

3.3明矾石熟料的XRD分析对焙烧脱水后得到的明矾石熟料进行的XRD分析见图5。由图5可知，主要矿物相为石英、硫酸铝钾和地开石。873K脱水明矾石的晶相结构遭到破坏，发生分解反应生成了硫酸铝钾。地开石在脱水过程中晶相结构也发生变化，峰变宽，峰强减弱。脱水过程中生成的氧化铝，没有出现衍射条纹，可能是在此温度下未完全形成晶体结构或者结晶程度不好［13］。

4结论

对明矾石精矿的热重-差热分析表明，明矾石焙烧脱水起始温度为807K，脱水反应剧烈发生时的温度为852K。明矾石精矿的热力学分析表明，明矾石热力学分解温度在873K，地开石热力学分解温度在893K。动力学分析表明，明矾石精矿脱水表观活化能约为267kJ/moL。通过试验研究，确定了明矾石脱水优化工艺参数为温度873K，焙烧时间7min，明矾石精矿的失重率达10%。通过明矾石脱水焙烧前后XRD图谱分析表明，明矾石的晶相结构遭到破坏，明矾石已发生分解反应，生成了硫酸铝钾及氧化铝。

作者：李达蒋开喜蒋训雄汪胜东范艳青单位：北京矿冶研究总院