lf精炼渣制备超细硅酸铝——酸浸提铝过程研究

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1、第14卷专辑2008年4月中国粉体技术ChinaPowderScienceandTechnologyV01．14SupplApril2008LF精炼渣制备超细硅酸铝——酸浸提铝过程研究李辽沙，任雪，吴六顺，董元篪(安徽工业大学安徽省冶金工程与资源综合利用重点实验室，安徽马鞍山243002)摘要：LF炉精炼渣是钢液在二次精炼过程中产生的固体废物，含铝量高，成分复杂。本研究中以LF炉精炼渣作为原料制备超细硅酸铝，使用硫酸浸取的方法，寻找最佳实验条件提取铝元素。通过化学分析、XRD等手段对实验结果进行了分析，得出：室温25℃，反应时间60min，硫酸质量浓度为30

2、％掣J条件下，A1203浸出率可达75％，且随酸量的增加而增大。关键词：LF炉精炼渣；超细硅酸铝；硫酸；浸取超细硅酸铝是一种可以改善颜料着色力、遮盖力和附着力等增效作用的新型硅酸盐白色颜料，外观纯白、极细并具备极好的悬浮性。广泛用于涂料、油墨、塑料、橡胶、皮革、印染、造纸等工业部门[卜3

3、，尤其在建筑涂料中取代钛白粉，可大大降低制漆成本。制备水合硅酸铝的传统工艺，是采用硫酸铝和水玻璃直接合成的方法，技术单一，且成本较高。随着纳米科技的飞速发展，纳米粉体的研究已越来越受到业内人士的广泛关注，而目前关于纳米硅酸铝的制备研究却少见报道【4“J。LF炉精炼渣是钢液在

4、LF法二次精炼过程中产生的工业副产品[7硼]，在初期时一般作为冶金固废处理，不仅占用了宝贵的土地资源，还造成了一定的环境污染，对渣本身而言也是有价元素二次资源的浪费【l0

5、。本研究尝试以LF炉精炼渣为原料，提取铝元素制备超细硅酸铝。此项研究不仅可以降低超细硅酸铝的生产成本，同时能将废弃物资源化，对合理利用资源、改善生态与环境都是十分有意义的。精炼渣经过预处理后使用工业废酸进行酸解，直接加入特定的添加剂，经过反应、除杂、陈化、表面改性、调pH值、过滤、洗涤、再经过烘干、粉碎等步骤，制备出疏水性超细硅酸铝。此方法克服了传统工艺的不足，是一条较为理想的工业化路线。

6、本研究仅针对酸解精炼渣提取铝元素的过程，进行一系列优化实验，寻找铝浸出率的最佳实验条件。基金项目：安徽省自然科学基金项目，编号：050450105。1实验部分1．1原料、药品及仪器设备原料：LF炉精炼渣，取自马钢。破碎，研磨至70目。其成分见表1。表ILF炉精炼渣化学成分分析成分Ah03CaOMgos102SMnO含骨／％36．8152．753．710．580．084XRD分析结果如图1所示，精炼渣中Ca、m元素的矿相组成为12CaO·7A1203、3CaO·A1203、2CaO·屿03等。主要药品：浓硫酸(化学纯)。仪器与设备：HH一4恒温水浴锅；JJ一1

7、精密增力电动搅拌机；SHB—IV双型循环水式多用真空泵；图1IY炉精炼渣XRD分析2202008国际粉体技术与应用论坛暨全国粉体产品与设备应用技术交流大会灿uX’TRA—X射线衍射仪；DHG一9053A型电热恒温鼓风干燥箱。1．2实验步骤精确称取LF精炼渣10．0g，缓慢投加到稀释后的浓硫酸溶液中(硫酸浓度分别控制为10％，15％，20％，30％，40％，50％)，在恒温水浴(水浴温度分别控制为25，40，55，70，90℃)和不断搅拌的条件下进行反应，并控制不同的酸渣比(1：5，1：7，1：9，1：12)和反应时间(0．5，1．0，1．5，2．0h)，反应

8、结束后用真空抽滤机过滤，对得到的滤饼和滤液进行检测。1．3实验结果测试滤液中A13+含量：铬天青S分光光度法，使用722分光光度仪进行测定。滤饼：置于恒温干燥箱内110℃烘干，破碎，研磨，使用ARLX’TRA—X射线衍射仪进行物相分析。2结果与讨论2．1反应温度对铝浸出率的影响图2为不同硫酸浓度下，反应温度对铝浸出率影响的检测结果。从图中可以看出，温度越高越不利于酸浸精炼渣提铝，在室温25℃条件下，30％的硫酸溶液与LF精炼渣反应，铝浸出率最高，可达74．31％。根据热力学计算，随着温度的升高，AG增大，反应平衡常数减小，抑制了AP+作为产物的生成。硫酸浓度

9、20％，温度在20～70℃的区间内变化时，铝浸出率上升。这是因为硫酸浓度较稀时，溶液中离子活度较小，酸解反应受限制，致使铝浸出率较低。图2不同硫酸浓度下反应温度对铝浸出率的影响2．2酸渣比对铝浸出率的影响图3为不同硫酸浓度下，酸渣比对铝浸出率影响的检测结果。从图中可以看出，在保持硫酸浓度不变的情况下，加大酸量可提高铝的浸出率，且酸渣比大于7时，随着酸渣比的继续减小，铝浸出率的增大不明显。另外，硫酸比浓度为30％时，铝的浸出率远远高于浓度为20％的。(m+3n)H2S04+mCaO·nhl20一mCaS04+2凡A13++3nso；．一+(m+3n)H20首先

10、，从公式1可以看出，酸量的增加，即酸渣比的增大可以推