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硫铝酸钙熟料烧结过程相变规律与氧化铝溶出性能研究

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硫铝酸钙熟料烧结过程相变规律与氧化铝溶出性能研究
硫铝酸钙（3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>）作为含硫铝酸钙熟料的主要成分,其溶出性能优异,C/A（CaO与
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>摩尔比）低至1.33,相对传统石灰烧结法而言,能显著降低石灰配入量并提高熟料中氧化铝溶出性能。

本文以分析纯试剂为原料,通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC、FTIR和粒度测试等手段研究了物料配比、温度制度以及Na<sub>2</sub>O掺杂对
CaO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>-SO<sub>3</sub>体系物相转变、微观形貌、粉化性能以及氧化铝溶出性能的影响。

主要研究结果如下:1)烧结温度为1350℃、保温时间为2h时最佳物料配比为:C/A=1.0、A/S=2.0
（Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>与SiO<sub>2</sub>质量比）;熟料中主要物相为3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和β
-2CaO·SiO<sub>2</sub>,氧化铝溶出率为87.42%。

C/A=1.0、A/S=2.0时硫铝酸钙熟料最佳温度制度为:烧结温度为1250℃,保温时间为30min;熟料中主要物相包括
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和β
-2CaO·SiO<sub>2</sub>,氧化铝溶出率为86.41%。

2)为了实现低配钙比下高溶出率的目标,向C/A=0.8的
CaO-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SiO<sub>2</sub>-SO<sub>3</sub>体系掺杂Na<sub>2</sub>O能显著提升熟料中氧化铝的溶出率;Na<sub>2</sub>O掺杂量低于4%时,Na<sub>2</sub>O的加入促使
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>、
CaO·2Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和
2CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·SiO<sub>2</sub>向
CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、2CaO·SiO<sub>2</sub>和
Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>转化;Na<sub>2</sub>O掺杂量为
4<sup>1</sup>2%时,Na<sub>2</sub>O的加入促使
CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>、
CaO·2Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和
2CaO·Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·SiO<sub>2</sub>向
2Na<sub>2</sub>O·3CaO·5Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>、
12CaO·7Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>转化;Na<sub>2</sub>O掺杂量为12%时,熟料中
3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>消失,其中S元素以Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>形式存在;在Na<sub>2</sub>O掺杂量为8%、A/S=2.0时,随着C/A增加,熟料中主要物相
12CaO·7Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐增
加,3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和
2Na<sub>2</sub>O·3CaO·5Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐降低;当C/A=1.4时,3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>消失。

3)Na<sub>2</sub>O掺杂量为8%、A/S=2.0、C/A=0.7和C/A=0.8的物料随着烧结温度的增加和保温时间的延长,烧结熟料的物相组成不
变;3CaO·3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>·CaSO<sub>4</sub>和
2Na<sub>2</sub>O·3CaO·5Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐升
高,12CaO·7Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>含量逐渐降低。

烧结温度为1250℃、保温时间为30min时,C/A=0.8的熟料氧化铝溶出率为93.68%。

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氧化铝生产工艺学习情境4.2

氧化铝生产工艺学习情境4.2

教学过程设计：一、资讯教师：布置任务2.2熟料烧结的操作与控制提出问题1．解释熟料容重，熟料中负二价硫含量、熟料氧化铝（或氧化钠）标准溶出率的概念？2．熟料质量的各项指标的高低对生产有何影响？3．熟料窑从窑尾至窑头按物料物理化学变化的不同可划分为哪几个带？各带的主要作用是什么？4．熟料烧结过程有可能会出现哪几种类型的熟料？它们的物理性质有何区别？5．硫对氧化铝生产过程有什么危害？6．什么是碱一石灰一铝土矿炉料的饱和配方和非饱和配方？这两种配方制度各有什么优缺点？7．如何观察判断熟料烧结窑内烧结带的温度是否正常？8．操作者应采取哪些手段控制熟料窑内的温度？9．挂好窑皮以及维护好窑皮对熟料窑生产有什么作用？知识准备2.2熟料烧结的操作与控制2.2.1 熟料质量的标准(1) Naz0和Al203的标准溶出率Na20和A1203的标准溶出率是指熟料中的Na20和A1203在标准溶出条件下的溶出率。

所谓标准溶出条件是指能使熟料中可溶出的Naz0和Al203全部溶出来，并且不再因溶出过程中的副反应而重新进入赤泥的溶出条件。

Na20和A1203的标准溶出率是表征熟料溶出时可能获得的最高溶出率，是衡量熟料质量的最主要的指标。

标准溶出率越高，熟料质量越好。

生产上通常以r1。

标表示熟料中的Al203的标准溶出率，rl。

标表示熟料中的Na20的标准溶出率。

我国一般控制Tl。

标>96%，r1。

标>97%。

而没有溶出来的Na20和Al203则是由于反应不完全或生成了不溶性化合物所造成的，这部分损失通常被称为一次反应损失。

(2)熟料的容重和块度熟料的容重和块度反映着熟料的硬度、孔隙率等物理性质，也反映着熟料的烧结程度。

容重和块度大的熟料，其硬度大、孔隙率小，难溶难磨，表明烧结温度过高：容重和块度过小的熟料，溶出后赤泥不稳定沉降性能也不好，表明烧结温度过低，这两种情况都会使熟料的标准溶出率降低。

目前，工业上要求熟料的容重在1. 2～1. 25蝇/L，块度大部分为30～50mm，呈灰黑色的正烧结熟料。

氧化铝生产工艺(碱石灰烧结法)

氧化铝生产工艺(碱石灰烧结法)

理化学反应 章 的反应：高温下Al 作用生成3CaO·Al2O3， Al2O3的反应：高温下 2O3与CaO作用生成 作用生成
12CaO·7Al2O3，CaO·Al2O3，3CaO·5Al2O3， 12CaO·7Al2O3和CaO·Al2O3 可以溶于碳酸钠溶液，对氧化铝生产有意义。 可以溶于碳酸钠溶液，对氧化铝生产有意义。 制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为 制取同时含铝酸钠和铝酸钙的熟料是不合理的。因为: 溶出铝酸钙时，溶出液中 浓度不应超过70g/L，Na2Oc浓 溶出铝酸钙时，溶出液中Al2O3浓度不应超过 ， 度为50-60g/L 度为 溶出铝酸钠熟料时，溶出液中 浓度为120g/L，Na2Oc浓 溶出铝酸钠熟料时，溶出液中Al2O3浓度为 ， 度小于40g/L 度小于 熟料烧结时， 数量足以和Al 化合时， 熟料烧结时，当Na2CO3数量足以和 2O3化合时，铝酸钙不至 于生成，而生成铝酸钠。 于生成，而生成铝酸钠。
第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 章
学习要求 掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理 掌握碱石灰烧结法生产氧化铝的工艺流程 熟悉碱石灰烧结法生产氧化铝的主要设备

第13章 烧结法生产氧化铝的原理和基本流程 章 碱石灰烧结法的原理
将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料， 将铝土矿与一定数量的苏打、石灰、循环母液配成炉料，在回转 窑内进行高温烧结，炉料中的Al 窑内进行高温烧结，炉料中的Al2O3与Na2CO3反应生成易溶于水 或稀碱溶液的铝酸钠 (Na2O•Al2O3)，杂质氧化铁生成易水解的铁 Al 酸钠(Na 酸钠(Na2O•Fe2O3)，二氧化硅和氧化钛分别生成不溶性的原硅酸 Fe (CaO•TiO 钙(2CaO•SiO2)和钛酸钙(CaO TiO2) 。 (2CaO SiO 和钛酸钙(CaO 将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na Al 便进入溶液， 将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液， 水解放出碱，原硅酸钙(2CaO (2CaO•SiO Na2O·Fe2O3水解放出碱，原硅酸钙(2CaO SiO2)和钛酸钙 Fe (CaO•TiO 不溶进入赤泥。 (CaO TiO2)不溶进入赤泥。
影响烧结法生产氧化铝的溶出因素

影响烧结法生产氧化铝的溶出因素

影响烧结法生产氧化铝的溶出因素作者：丁亚茹来源：《中国新技术新产品》2011年第14期摘要：我国铝土矿的质量比较差。

其中加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。

其中铝硅比大于7的只占总矿藏的21.8%，而铝硅比小于7的矿石则适宜用烧结法进行生产。

我国生产氧化铝主要是采用拜耳-烧结混联法。

此种方法主要是采用拜耳法的赤泥作为烧结法的原料进行烧结生产。

近年，内蒙古地区粉煤灰中还有大量的氧化铝，经证实可以大量的生产氧化铝。

提取粉煤灰中的氧化铝的主要方法便是烧结法。

烧结法中的氧化铝的提取一定程度上取决于溶出过程。

溶出过程中，二次反应损失是造成溶出率降低的主要因素，这篇文章主要是研究如何减少二次反应的发生，提高溶出率。

关键词：拜耳法；烧结法；溶出率；二次反应损失；铝硅比；钙比；碱比；苛性碱中图分类号：TQ424.27文献标识码：A氧化铝生产的方法包括：酸法、碱法、酸碱联合法，碱法又可以分为拜耳法、烧结法、拜耳-烧结联合法。

通常采用何种方法要根据矿藏的特点而定。

我国铝土矿的质量比较差。

其中加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。

其中铝硅比大于7的只占总矿藏的21.8%，而铝硅比小于7的矿石则适宜用烧结法进行生产。

我国生产氧化铝主要是采用拜耳-烧结混联法。

此种方法主要是采用拜耳法的赤泥作为烧结法的原料进行烧结生产。

近年，内蒙古地区粉煤灰中还有大量的氧化铝，经证实可以大量的生产氧化铝。

提取粉煤灰中的氧化铝的主要方法便是烧结法。

烧结法中的氧化铝的提取一定程度上取决于溶出过程。

烧结法的主要原理：由碱、石灰和铝土矿组成的炉料经过烧结，使炉料中的氧化铝转变为易溶的铝酸钠，氧化铁转变为易水解的铁酸钠，氧化硅转变为不溶的原硅酸钙。

由这三种化合物组成的熟料在用稀碱溶液溶出时，固相铝酸钠溶于溶液，铁酸钠水解为氧化铁水合物沉淀除去，原硅酸钙不与水反应全部进入赤泥。

在溶出过程中的影响溶出率的因素主要是因为发生二次反应损失。

MSWI飞灰制CSA水泥的组成优化及性能研究

MSWI飞灰制CSA水泥的组成优化及性能研究

MSWI飞灰制CSA水泥的组成优化及性能研究郭晓潞;施惠生【摘要】以垃圾焚烧(MSWI)飞灰为主要原料,在实验室成功烧制了硫铝酸钙(CSA)水泥熟料,继而着重研究了不同种类和不同掺量的石膏对CSA水泥的抗压强度、水化性能、标准稠度用水量和凝结时间的影响;研究了细度对CSA水泥性能的影响.结果表明:无水石膏和二水石膏均促进C4A3S水化,提高CSA水泥的早期强度;无水石膏的最佳掺量是5％,二水石膏可根据实际情况进行调整;掺加无水石膏的CSA水泥其标准稠度用水量较对照水泥C-Ⅱ低,比对照水泥C-Ⅰ有所增加;掺加5％无水石膏后水泥的凝结时间与对照水泥C-Ⅱ接近,当掺量增至10％后出现急凝.本试验中,CSA水泥比表面积在288～580 m2/kg范围时均表现出良好的力学性能.【期刊名称】《粉煤灰综合利用》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】5页(P10-14)【关键词】MSWI飞灰;CSA水泥;抗压强度;标准稠度用水量;凝结时间【作者】郭晓潞;施惠生【作者单位】同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海201804;同济大学环境材料研究所,上海201804;同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海201804;同济大学环境材料研究所,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TQ172.4+4目前，中国城市垃圾增长率己达10%以上，比世界平均增长率高出1.6%，是世界上城市垃圾堆存污染最严重的国家之一，城市垃圾的快速增长问题己成为困扰中国未来可持续发展的难题之一。

城市垃圾焚烧处置方法凭借减容化、减量化效果好、无害化程度高以及资源、能源再利用等优点，在垃圾处置技术中所占的比重迅速增加[1]。

但是，与此同时，城市垃圾焚烧后会产生相当于原城市垃圾质量2%～5%的城市垃圾焚烧(Municipal solid waste incineration，MSWI)飞灰(以下简称飞灰)。

据预测，2012年我国各大城市日产飞灰将会超过1500t，年产量将高达45～50万t，仅上海未来5年飞灰的年产量就将增加到7万t[2]。