铝土矿高压溶出过程中硅、钛矿物反应行为的研究

中南大学

硕士学位论文

姓名：付伟岸

申请学位级别：硕士

专业：有色金属冶金

指导教师：李小斌

20080602

生产原理

粉煤灰提取氧化铝机理：将AI2O3与CaCO3烧结成铝酸钙，再用Na2CO3溶液浸出铝酸钙成为NaAIO2。原材料：?、该法用的粉煤灰AI2O3应大于30%其AI2O3与 SiO2之比为0.5以上?、含钙材料用石灰石，能耗高但可提供CO2供本系统用。?、碳酸钠。配制及粉磨:粉煤灰与石灰石按比例加入到球磨机中粉磨至一定细度通常控制在4900孔/cm2的筛余量10%以下。烧结温度：1320-1400℃ 粉化：熟料在冷却过程中晶相发生急剧转变体积膨胀10%因此能自行粉化成一定细度。溶出：自行粉化成一定细度的熟料与一定浓度的碳酸钠溶液混合，在一定的时间内使熟料中的铝酸钙转变成水溶液的偏铝酸钠。过滤：过滤出原硅酸钙滤渣洗涤后烧结水泥用，得到NaAIO2粗液。得到的NaAIO2粗液按常规的氧化铝生产方法生产。

工艺描述：处理粘土，页岩，煤矸石，煤灰一类丰富的含铝资源，采用石灰烧结法，有许多优点。石灰烧结法用于处理含铁很低的原料。它们的优点是原料丰富，炉料不需配碱，碱溶液只在湿法过程中循环，熟料可以自动粉化，溶出钙渣可用以经济地制取水泥。它们的缺点则是烧结温度高，熟料及其溶液中的AI2O3含量低，而Na2Oc含量高，物料流量大。一、烧结：在烧结过程中，应使炉料中的AI2O3和SiO2分别转变为 CA,C12A7和C2S。C2AS+熔体=CA+C2S的反应温度为1380℃。熔体=C2S+CA+C１２A７的共晶温度为1335℃。组成为CA+2C２S的熔体和组成为C１２A７+14C２S的熔体的结晶过程是不同的，前者熔体冷却时先结晶出C２S,再析出C２S+C２AS共晶。继续冷却时熔体成分沿着C２S+C２AS 的共晶线改变,发生熔体+C２AS→CA+C２S包晶反应。反应完成后，C２AS消失，熟料由CA+C２S组成。如果冷却太快反应来不及完成，熟料中将留C２AS,它不与碳酸钠溶液反应，AI２O３的溶出率因而降低。

拜耳法氧化铝生产中的有机物

拜耳法氧化铝生产中的有机物有机物的积累和危害是大多数拜耳法氧化铝厂必须面对的问题。溶液中有机物含量较高时，其所产生的负面影响往往是多方面的，工厂的产量、产品质量及其它技术经济指标将因此受到严重影响。文献[1]报道，仅澳大利亚每年由于有机物造成的氧化铝产量损失就达130万吨。某些有机物的存在使生产砂状氧化铝变得困难。因此，有机物问题成为氧化铝生产中的主要研究方向之一。国外就拜耳法生产中有机物的行为、对生产过程的影响及其排除方法等进行了长期的、大量的研究，取得了重要进展。我国大多数氧化铝厂采用混联法或烧结法生产，有机物的影响很小或完全不存在。平果铝业公司氧化铝厂是我国目前唯一的采用纯拜耳法生产的工厂，投产较晚，原矿中的有机物含量也较低，有机物的影响需继续观察和研究。我国在“九五”期间进行的中、低品位铝土矿选矿研究取得了重大的进展，但除原矿中部分有机物进入精矿外，还有一定数量的浮选药剂被带入精矿，这种浮选药剂在拜耳法生产中的行为及其影响如何，尚未见诸文献报道，非常值得重视。一、拜耳法溶液中的有机物拜耳法溶液中的有机物主要来自铝土矿，絮凝剂、消泡剂、脱水剂等添加剂也会带入少量有机物。但据文献报道，其数量和影响均较小。铝土矿中的有机碳含量通常为0.1-0.3%，但亦可低至0.03%或高达0.6%(某些地表矿)。热带铝土矿中有机碳含量较高，一般为0.2~0.4%，而一水硬铝石型铝土矿中

的含量则较低，通常为0.1%。南美、非洲、澳大利亚铝土矿中的有机物含量较高，而欧洲、俄罗斯和中国的大多数铝土矿有机物含量较低。铝土矿中的有机物分为腐殖质和沥青两种[2]。腐殖质主要成分为木质素转变的产物—腐殖酸。腐殖质成分复杂，其平均元素组成为，%：58%C，36%O2，4%H2，2%N2及其它杂质。腐殖质易溶于碱液。沥青中的C和H含量比腐殖质中的高，实际上不溶于碱液。据文献[3]，铝土矿高压溶出时，腐殖质几乎全部溶入溶液，而沥青的溶出率不高于10%，在赤泥浆液稀释及沉降分离过程中，又全部析出进入赤泥。Jose G. Pulperiro等[4]报道，在铝土矿溶出条件下，60-90%的腐殖质溶解于强苛性碱溶液中，生成腐殖酸钠。不溶解的腐殖质是由于被铝土矿中不溶的无机物结合或吸附。虽然原矿中有机物的含量一般不高，在铝土矿溶出时也非全部进入溶液，但由于种分母液与洗液是循环的，拜耳法流程中的有机物会逐渐积累，直至达到进出平衡为止。溶液中有机物的平衡浓度主要取决于铝土矿中有机物的含量及其组成，也与溶出条件等有关。一般情况下，拜耳溶液中有机碳含量为7-15g/L，在极端情况下可达25g/L[5]。文献[6]报道，处理热带铝土矿的德国施塔德氧化铝厂的溶出液中，有机碳含量甚至高达34g/L。 Β. Α. Зинченко[7]早期所作的乌拉尔氧化铝厂有机物的平衡表明：随铝土矿（一水硬铝石型）进入流程的有机物占全部有机物的88.5%，其余11.5%来自面粉（当时用作赤泥絮凝剂），而赤泥排走的有机物占全部有机物总量的83%，仅有17%进入溶液。进入溶液中的有机物主要随苏打结晶（据有关资料，苏打结晶中有机碳含量达0.5~1.5%）和氢氧化铝排出，二者分别占原矿中有机物总量的5.7%和4.5%，按对进入溶液中的有机物总量计算，则分别占33.5%和26.5%，其余则随苏打苛化后的石灰渣、蒸发母液等

拜耳法生产氧化铝

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟拜耳法生产氧化铝所谓“拜耳法”系奥地利化学家K·J·Bayer 于1887 年发明的处理优质铝土矿制取氧化铝的一种方法。拜耳法就是用含有大量游离苛性碱的循环母液处理铝土矿，溶出其中的氧化铝得到铝酸钠溶液，往铝酸钠溶液中添加氢氧化铝晶种，经过一定时间的搅拌分解就可以析出氢氧化铝，分解母液经蒸发后用于溶出下一批铝土矿。拜耳法生产中经常用到苛性比、硅量指数、循环效率、晶种系数等概念。拜耳法就是用碱溶出铝土矿中的氧化铝。工业上把溶液中以NaAlO2 和NaOH 形式存在的Na2O 叫做苛性碱（记作Na2Ok），以Na2CO3 形式存在的Na2O 叫做碳酸碱（记作Na2Oc），以Na2CO4 形式存在的Na2O 叫做硫酸碱（记作Na2O），所有形态的碱的总和称做全碱（记作Na2Ot）。苛性比就是铝酸钠溶液中的Na2Ok 与Al2O3 的摩尔比，记作αko。美国习惯用铝酸钠溶液中的Al2O3 与Na2Ok 的质量比表示，符号A/N。硅量指数指铝酸钠溶液中的Al2O3 与SiO2 含量的比，符号A/S。循环效率指铝酸钠溶液中的1t Na2O 在一次拜耳法循环中产出的Al2O3 的量（t），用E 表示。它表明碱的利用率的高低。晶种系数（种子比）指添加晶种氢氧化铝中的Al2O3 数量与分解原液中的Al2O3 数量之比。分解离指分解出氢氧化铝中的Al2O3 数量占精液中所含Al2O3 数量之比。计算式为：η=（1－αa/αm）×100%式中αa，αm-分别表示分解精液和分解母液的苛性比值。拜耳法生产包括四个过程：（1）用 αk=3.4的分解母液溶出铝土矿中的氧化铝，使溶出液的αk=1.6～1.5；（2）稀释溶出液，洗涤分离出精制铝酸溶液（精液）；（3）精液加晶种分解；（4）分解母液蒸发浓缩至苛性碱的浓度达到溶出要求（230～280g/L）。拜耳法生产氧化铝的工艺流程如图1 所示。图1 拜耳法生产氧化铝的工艺流程铝土矿的溶出是拜耳法的关键工序。铝土矿中的三水铝石在140℃就很快地溶入苛性碱

拜耳法生产氧化铝的工艺流程#(精选.)

1拜耳法生产氧化铝的工艺流程概述拜耳法系奥地利拜耳（K.J.Bayer）于 1888年发明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净,并在950～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。拜耳法的简要化学反应如下：由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125～140℃下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240～260℃并添加石灰（3～7％）的条件下溶出。现代拜耳法的主要进展在于：①设备的大型化和连续操作； ②生产过程的自动化；③节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图1。

拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右，碱耗一般为100公斤左右（以Na2CO3计）。拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。 2 主要生产原理及过程 2.1 预脱硅与铝硅比的提高拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2

铝产业及其废物的处理

铝产业及其废物的处理绪论铝是一种常见的金属，那么它是如何制取得到的呢？通常将铝土矿通过拜耳法得到氧化铝，又将氧化铝电解得到金属铝。生产氧化铝有拜耳法、烧结法、串联法、并联法几种，那么它们各自都有什么优缺点呢？有什么可以改进的办法呢？生产电解铝有分自配槽和预配槽，它们又如何改进呢？不管生产氧化铝还是生产电解铝都会有废物排出，那么我们又该当如何去减少废物的排出量和回收再利用这些废物呢？本文着重对以上问题作了详细的阐述。水是生命之源，但随着工业的飞速发展，其受到了严重的污染，而生产氧化铝所排出的废水含有氢氧化鈉等碱性物质，不仅使废水含碱度升高，影响再生水回用，同时也造成了大量的碱损失。就此问题笔者大胆提出了氧化铝废水“零排放”技术改造方案，可以有效的解决这些问题。第一章.铝与氧化铝 1.铝 Al，铝为银白色轻金属，有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。做日用皿器的铝通常叫“钢精”或“钢种”。由于铝的活泼性强，不易被还原，因而它被发现的较晚。1854年，德国化学家德维尔利用钠代替钾还原氯化铝，制得成锭的金属铝。铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。 2.氧化铝 Al2O3，,故称三氧化二铝，分子量102，通常称为“铝氧”，是一种白色无定形粉状物，俗称矾土。性状：难溶于水的白色固体，无臭、无味、质极硬，易吸潮而不潮解。两性氧化物，能溶于无机酸和碱性溶液中，几乎不溶于水及非极性有机溶剂。相对密度(d204)4.0，

我国铝土矿资源特点及溶出技术发展趋势

我国铝土矿资源特点及溶出技术发展趋势王一雍、张廷安、陈霞、王艳利（东北大学材料与冶金学院沈阳 110004 ）摘要：我国铝土矿多为一水硬铝石矿，资源丰富，且高硅高铝，但铝硅比低，氧化铝溶出性能差，碱耗、能耗高，生产成本高。我国现行的氧化铝生产方法已愈益不适应目前的资源状况及日益竞争的国际环境。本文对不同的强化溶出方法进行了技术上的分析，并针对我国一水硬铝石矿的特点，重点阐明了采用后加矿增溶溶出技术、微波加热技术、生物浸出技术进行强化溶出的优势所在及技术上的可行性了。关键词：铝土矿；一水硬铝石；强化溶出；增溶溶出技术 1.我国铝土矿资源特点及存在的问题我国铝土矿资源储量丰富，截止到2001年底,我国铝土矿储量5.06亿t,基础储量6.74亿t。资源量18亿t，居世界第五位，其中广西、贵州、河南、广西、山东五省区占全国总储量的85.5%。但我国铝土矿类型以一水硬铝石型为主，约占总储量的98%以上，而三水铝石型铝土矿仅在海南、广西、福建、台湾等省区有分布。表1 中国主要铝土矿产地的矿石特征省份Al2O3含量 (%)SiO2含量 (%) Fe2O3含量 (%) 平均铝硅比 (%) 占全国总储量 (%) 广西58～60 5～6 15～17 9.9 12.8 贵州67～68 8.8～11.1 2.2～3.0 6.1～7.8 18.1 河南64～71 7.5～13.7 3.0～5.1 4.7～9.4 26.0 广东54～61 15～22 5～9 3.7～3.9 3.8 广西63～65 11～13 2～3 5.0～6.0 26.0 由表1可以看出我国的铝土矿具有高硅、高铝、低铁的特点，铝硅比偏低，约在4～6之间,其中的主要含铝矿物为一水硬铝石，这是一种难浸出的矿物，用传统的拜耳法处理这类矿石时，要求溶出温度高，使用的碱液浓度也高，因而生产上采用的工艺条件比用三水铝石或一水软铝石为原料时苛刻。这给拜耳法系统的溶出，分解、蒸发等重要工序的技术和装备带来了一系列困难。随着氧化铝工业和其他需用铝土矿工业的快速发展，我国铝土矿资源，特别是优质资源的短缺，已充分显现出来。按目前的生产需求估算，我国每年需消耗的铝土矿多达1000多万ｔ，其中大多是优质矿或次优质矿。目前优质铝土矿供需矛盾十分突出，矿山均不同程度出现了贫化趋势，特别是河南等地的高铝矿已濒临枯渴，众多用户争先采购有限的优质资源。我国铝土矿资源基础储量中80%以上为中低品位矿，目前高品位优质铝土矿平均服务年限少于10年。如果

钛合金的应用现状及发展前景

钛合金的应用现状及发展趋势摘要：本文综述了钛合金材料的发展及应用现状，着重介绍了钛合金的主要性能及其在航空航天、汽车制造和生物医药等方面的应用，并对钛合金未来的发展进行了展望。关键字钛合金，性能，应用，发展趋势 1引言金属元素钛在地壳中的分布范围比较广泛，据估计和推算，其含量是地壳质量的0.4%还要多一点，世界储量约34亿吨，在所有元素中含量居第10位（氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛）[1]。其丰富的储量，为金属钛及钛合金的生产和发展提供了主要的原料来源。自20世纪50年代以来，钛及钛合金的发展已经历了半个多世纪的历程，钛合金的种类已从1954年的Ti-6Al-4V合金[2]发展到数百种。因为具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，钛合金被广泛用于各个领域，包括航空航天、汽车制造、医药卫生以及其他日常生活领域。世界上的许多国家如美国、日本、俄罗斯以及中国等都认识到钛合金材料的重要性，并相继对其进行了研究开发，得到了实际应用[2,3]。 2 钛合金的性能 2.1 钛合金的高温性能在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热性远高于铝合金，且工作温度范围较宽。高温钛合金不仅具有良好的室温性能和高温强度，并且在蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面具有良好的匹配。世界上第一个研制成功的高温钛合金使用温度仅为300~350℃[4]，经历了40多年的发展，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600℃，而Ti-Al金属间化合物的崛起，打破了600℃的使用温度界限，将使用温度升至700℃以上。 2.2 钛合金的腐蚀性能钛的抗腐蚀性强，在550℃以下的空气中，表面会迅速氧化形成薄而致密的TiO2钝化膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及碱性溶液中，其耐蚀

盐酸间断分解白钨矿与铝土矿

盐酸间断分解白钨矿与铝土矿高压溶出的研究冶金工程093 朱娜09495200101 摘要：综述了我国钨精矿与铝土矿的资源形势与利用，并指出酸法处理白钨精矿的最新进展与工艺流程。经过研究与对比，酸法还是具有巨大的市场前景。指出铝土矿的高压溶出过程中如何提高铝土矿溶出率的途径与方法，针对以前溶出率低的问题进行改进并提出意见，并指出重要杂质的除去方法。关键词：白钨矿；盐酸分解；铝土矿；高压溶出；提高 1 前言钨是中国的优势矿产资源，我国是最大的钨产品生产、消费和出口国，对世界的钨市场具有极大的影响力，2009年钨精矿生产量占世界的89%。白钨精矿作为储量最大的钨资源随着黑钨精矿的日渐枯竭而越来越重要, 对于白钨精矿的处理工艺近年来得到了长足的进步。在几十年的生产科研中, 酸法工艺也取得了相当多的极具价值的成果。本文通过对近年来酸法工艺最新进展的回顾与综述, 表明酸法工艺在处理白钨精矿上仍具有极强的生命力。铝是我国的第二大常用金属，产量和消费量仅次于钢铁，是国民经济中具有支撑作用和战略地位的金属原材料。我国氧化铝工业发展快速，2010年，我国铝产量为1613.1万吨，占当年世界氧化铝产量的34.7%，但对铝土矿的需求量增加，矿石品位的下降与供应短缺，应成为我国氧化铝工业发展的瓶颈。氧化铝溶出的目的就是使铝土矿中的氧化铝充分溶解而进入铝酸钠溶液，同时要得到苛性比值尽可能低的溶出液和具有良好沉降性能的赤泥，以提高拜耳法的循环效率，为后续工艺创造良好作业条件。所以，溶出工序的选择对拜耳法生产有着至关重要的作用。因此提高铝土矿的溶出率是我们需研究的课题。 2 盐酸间断作业分解白钨矿的研究经典酸法为目前工业上处理白钨矿的主要方法，它因具有流程短、成本低等优点而得到广泛应用。 2.1 反应原理及矿石处理工艺进展 CaWO4(s)+2HCl(aq)=H2WO4(s)+CaCl2(aq) 从化学热力学与动力学的角度来看，酸法是处理白钨矿的最好方法。酸法处理矿石也得到了一定的进展。目前对白钨精矿预处理的主要方法为预处理工艺、密闭酸分解工艺和白钨精矿电场分解。预处理工艺是对白钨矿中的磷灰石等杂志进行处理，提高矿石纯度，减少后续净化难度。

铝土矿拜耳法

1.不悔梦归处，只恨太匆匆。 2.有些人错过了，永远无法在回到从前;有些人即使遇到了，永远都无法在一起，这些都是一种刻骨铭心的痛! 3.每一个人都有青春，每一个青春都有一个故事，每个故事都有一个遗憾，每个遗憾都有它的青春美。 4.方茴说：“可能人总有点什么事，是想忘也忘不了的。” 5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。铝土矿拜耳法拜耳法主要是针对高铁三水铝石矿，先按拜耳法溶解矿石提取氧化铝，经选矿或酸溶从赤泥中回收铁。对于拜耳法溶出的研究已较为成熟，故研究多集中在从赤泥中回收铁。陈德和徐树涛将高铁三水铝土矿进行了拜耳法溶出－赤泥选铁研究，氧化铝的回收率可达53%～58%；赤泥配入还原煤和燃烧煤，进行成型干燥、还原焙烧、磁选，铁的回收率达到80%以上，得到的海绵铁粉可进行造球、炼钢使用；刘培旺等人采用湿式高梯度脉动磁选法处理某拜耳法赤泥，可得到ＴＦｅ含量54%～56%的铁精矿，该铁精矿能用于高炉炼铁。陈世益对广西高铁三水铝石矿进行常压、低温和低碱浓度条件下溶出约10分钟，三水铝石矿溶出率高于90%，赤泥掺入煤粉经压团、干燥，进入回转窑还原焙烧，然后破碎、磁选、成型为海绵铁团块，产品的全铁品位和金属化率均高于90%，铁回收率大于85%。拜耳法适合处理高铝硅比（A/S＞7）的三水铝石矿，对原矿的品质要求高，且在高铁三水铝土矿中，Al2O3不仅以三水铝石形式存在，有时会夹杂有一水硬铝石和一水软铝石，而拜耳法常压浸出时只能溶出三水铝石形式存在的Al2O3，Al2O3浸出率较低，原矿中Al2O3在浸出过程中损失较大，而且无法分离固溶在Fe2O3中的Al2O3，导致铁精矿中Al2O3含量会较高。 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 2.老人们都笑了，自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂，数落着自己的孩子，拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。 3.石村不是很大，男女老少加起来能有三百多人，屋子都是巨石砌成的，简朴而自然。 4.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 5.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 6.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。

钛合金应用及发展前景

钛合金的应用与前沿发展 X X X （太原科技大学材料学院）摘要：先进材料钛及钛合金的应用与前沿技术的发展一直是当前材料领域的热点研究课题之一。本文从钛合金的应用与前沿发展为基点出发，列举了钛合金的研究和应用在国内外取得的重大进步，并试图阐述钛合金最近一些前沿技术与中国现代化科技强国目标、西部大开发的关系，分析其优势与局限性，并展望发展趋势。自从人类1790年发现钛元素，1951年进入工业化生产以来，钛逐渐显示出它独特的优越性能。它不仅具有金属结构材料的优越性能，而且在许多工艺介质中具有优异的耐腐蚀性能，钛的应用可以获得明显的技术进步和经济效益。它的蕴藏量是铜的十倍，是继铁、铝之后的"第三金属"，被称为"空间金属"。从使用钛的意义上看，一个国家使用钛的多少，标志着国家的科技水平、军事实力、经济实力的强弱。所以，推广使用钛、发挥钛特性的优势作用，对促进工业发展、增强产品竞争的活力，是非常必要的，也是现代技术发展的方向。关键词：钛 ; 钛合金 ; 开发应用 ; 前沿发展报告正文：钛是周期表中第ⅣB类元素，外观似钢，熔点达1 672 ℃，属难熔金属。钛在地壳中含量较丰富，远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属。我国钛的资源极为丰富，仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量约达4.2亿吨。纯钛机械性能强，可塑性好，易于加工，如有杂质，特别是0、N、C等元素存在，会提高钛的强度和硬度，但会降低其塑性，增加脆性。钛是容易钝化的金属，且在含氧环境中，其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此，钛对空气、水和若干腐蚀介质都是稳定的。钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀。特别是钛对海水很稳定，将钛或钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。钛的另一重要特性是密度小。其强度是不锈钢的3.5倍，铝合金的1.3倍，是目前所有工业金属材料中最高的。液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如A1、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称，钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金。为促进我国钛工业的发展，选准"十一五"期间我国钛冶炼技术的发展方向，中国有色金属工业协会科技部和钛业分会合作，于2005年5月10日在北京召开了"钛冶炼技术发展规划研讨会"。曹春晓院士等28名我国钛行业的专家出席了会议。中国有色金属工业协会钮因键副会长、国家发改委肖春泉处长、国家科技部黄世兴处长、国防科工委贺守华处长等也应邀出席了会议。会议中首先由中国有色金属工业协会钮因键副会长和协会科技部张洪国主任作会议主旨发言；北京有色金属研究总院的邓国珠教授介绍了国内外钛冶炼技术的现状、我国钛冶炼技术所存在的问题，初步提出了我国"十一五"期间技术发展的主要方向；遵义钛厂胥力厂长和抚顺钛厂刘禹明副厂长分别介绍了各厂在建钛项目的进展情况、存在及需要解决的问题；北京科技大学的朱鸿民教授分析了FFC法的优缺点，介绍了一种钛冶炼新方法的初步研究结果；锦铁集团的梁志忠高工介绍了该企业大型熔盐氯化和矿物油除钒的技术。

三种氧化铝强化溶出生产新技术

三种氧化铝强化溶出生产新技术 2008-9-3 16:17:39 中国选矿技术网强化溶出新技术有：（1）管道化溶出；（2）单管预热-高压釜溶出；（3）管道化加热-停留罐溶出。一、管道化溶出管道化溶出就是“溶出过程在管道中进行，且热量通过管壁传给矿浆”的溶出。有单流法和多流法两种。德国采用单流法，匈牙利采用多流法。 1980年RA-6管道化溶出装置在Nab厂投产，采用图1所示的工艺流程。LWT表示原矿浆-溶出矿浆热交换管，外管Φ368mm，内装4根Φ100mm管，共长160mm。BWT（1～8）是溶出矿浆经八级自蒸发产生的二次蒸汽与原矿浆进行交换的管，有200×10=2000m。BWT（1～6）的外管直径为400mm，BWT（7～8）的则为508mm，内装4根Φ100mm管。E（1～8）为八级溶出矿浆自蒸发器，E （1～6）的规格为Φ2200mm×Φ4500mm，E（7）Φ2600mm×Φ4500mm，E（8）Φ2200mm×Φ4500mm。K （0～7）为八级冷凝水自蒸发器，K（0～3）的规格为Φ1000mm×Φ1400mm，K（4～6） Φ1400mm×Φ1800mm，K（7）Φ3300mm×5000mm。图1 RA-6管道化溶出流程 1-矿水槽；2、3-混合槽；4-泵；5-高压泵；6、8-管式加热器； 9-保温反应器；10-冷凝水自蒸发器；11-矿浆自蒸发器；12-泵；13-融盐槽原矿浆经LWT管加热到90℃，在BWT管中加热到220℃，再往SWT管中加热到280℃，经

反应器充分溶出后，到八级自蒸发和LWT换热系统降温后排出。RA-6管道化溶出装置还配有检测、控制和数据处理系统。管道化溶出技术在德国用于处理三水铝石型和一水软铝石型铝土矿。获得较好的经济指标。 1984年11～12月在Nab用RA-6装置对我国山西孝义一水硬铝石型铝土矿进行了工业试验。矿石成分（%）：Al2O366.7，SiO212.27，Fe2O32.08，TiO22.74，CaO0.68，灼碱14.4。矿物组成（%）：一水硬铝石68.2，高岭石24.9，针铁矿2.3锐钛矿2.6，金红石0.4，方解石0.7。工业生产用碱液为种分母液Na2O k。浓度152.3g/L，苛性比2.76。要得到90%以上的氧化铝溶出率及1.50以下的溶出苛性比，就必须按以下要求操作：温度为280℃，时间为10min，添加CaO6%。原郑州铝厂于1990年购入Nab的RA-6型管道化溶出装置，用于处理铝硅比7.58的铝土矿。在原有保温反应管后串联Φ1200mm×Φ1200mm的6个停留罐，矿浆流量 300m3/h，使氧化铝溶出率从69%提高到80%，每生产1t氧化铝的脱硅、溶出、蒸发的热耗由19GJ降至10.3GJ。与RA-6管道化溶出过程不同，匈牙利采用多流管道化溶出装置，即碱液和预脱硅的矿浆分别用高压泵送入管式反应器中，先用高温矿浆产生的二次蒸汽加热至215℃，再用新蒸汽加热至溶出温度（240～260℃）。已加热的矿浆和碱液在混合管中合流充分溶出，之后进入多级自蒸发系统降温，排出反应器后进入稀释槽。匈牙利用这套装置处理一水软铝石型铝土矿（成分（%）：Al2O350、SiO26.67、Fe2O322.8），氧化铝的溶出率为85%。所用的技术条件为：溶出温度248℃，矿浆流量120m3/h，Na2Ok浓度为200g/L，溶出液苛性比为1.44。匈牙利的多流管道化液出装置的主要问题是碱液结疤，后来也改为单流法。二、单管预热-高压釜溶出广西平果铝业公司从法国引起了单管预热-高压釜溶出技术，溶出系统流程如图2所示。固体含量300g/L的矿浆在Φ8000mm×Φ8000mm的矿浆槽加热至100℃，用高压橡胶隔膜泵送入五级长2400m的单管预热器（外管Φ336mm，内管Φ253mm），用后五级自蒸发器产生的蒸汽加热矿浆至155℃。随后进入中温脱硅器分段保温（同时也加热）停留20min脱硅，即到5台Φ2.8m×16m的加热高压釜，用前五级自蒸发器产生的蒸汽加热矿浆至200℃。再进入6台Φ2.8m×Φ16m的反应高压釜，用6MPa的新蒸汽加热矿浆至260℃。然后在3台 Φ2.8m×Φ16m的终端高压釜中，保温反应45～60min。溶出矿浆经十级自蒸发降温到130℃以下，经缓冲现槽进入稀释槽稀释。加热高压釜和反应高压釜都配有机械搅拌及加热管束，终端高压釜只有机械搅拌装置。

低苛性比溶出在拜耳法氧化铝生产中的应用

第3期2009年6月矿产保护与利用 CO NSERVATI O N AND UT I L IZAT I O N O F M INERAL RESO URCES №.3 Jun.2009 低苛性比溶出在拜耳法氧化铝生产中的应用3 郑朝付,李民菁,史智慧,王志勇 (河南未来铝业(集团)有限公司研发中心,河南焦作,454171) 摘要:铝土矿拜耳法生产氧化铝中,低苛性比溶出、种分母液参与稀释的实践增加了一条种分分解去稀释的种分母液流程,解决了低苛性比溶出技术应用的关键问题,它的应用使低苛性比溶出技术的应用成为现实。种分母液参与稀释减少去蒸发的种分母液量,节约了能耗,降低了氧化铝生产成本,对我国的管道化拜耳法生产氧化铝具有一定的现实意义。关键词:拜耳法氧化铝生产;种分母液;稀释;低苛性比;效率;节能中图分类号:TF821　文献标识码:B　文章编号:1001-0076(2009)03-0037-04 Application of Lower Caustic M olecular Ratio D igestion i n Bayer Process ZHEN G Chao-fu,L I M in-jing,SH I Zhi-hui,et al. (R e sea rch and D e ve l o pm en t C en te r o f He’na n W e ila iA lum in i um I ndu s try(G r o up)Co.,L td,J iao zuo,He ’nan454171,C h ina) Abstract:I n Bayer p r ocess with bauxite,l ower caustic moecular rati o digesti on technol ogy app lica2 ti on was made possible by diluti on of digesting pul p with seeded p reci p itati on s pent liquors.Due t o diluti on of digesting pul p with seeded p reci p itati on s pent liquors,the seeded p reci p itati on s pent liq2 uors evaporated were decreased and energy consu mp ti on and p r oducti on cost reduced.The p r ocess i m p r ove ment in Bayer p r ocess contributed t o the existing alu m ina p r oducti on p ractices. Key words:Bayer alum ina’s p r oducti on p r ocesss;seeded p reci p itati on s pent liquors;diluti on; l ower caustic moecular rati o;efficiency;saving energy 1　前言近年来,随着我国管道化溶出技术在拜耳法氧化铝生产过程的逐步成熟,由于管道化溶出具有导热性能好、传热系数高、溶出时间短、溶出率高、单位容积产能高、溶出苛性比低、改善赤泥的沉降性能等特点,使得溶出器组间接加热等拜耳法氧化铝溶出技术,逐步被管道化溶出技术所代替。但是由于传统理念的束缚,稀释技术和分离沉降思路一直停留在传统状态,从而造成管道化溶出所具有的技术优点没有被充分挖掘,而是沿着传统的稀释模式,采用传统溶出苛性比,形成高苛性比稀释料浆的思路运行。为改变这种状况,充分发挥管道化溶出技术的优势,河南未来铝业集团在低苛性比溶出、种分母液参与稀释方面进行了大胆的实践:在配料阶段适当增加管道化溶出配料固体含量(以下简称固含),得到需要的溶出料浆,使溶出设备的效率得到明显的提高;在种分母液处理上,增加回流工艺,形成种分 3收稿日期:2008-08-15;修回日期:2009-01-31 作者简介:郑朝付(1967-),男,河南唐河人,工程师,大学本科,现在河南未来铝业(集团)有限公司研究发展中心主要从事氧化铝生产与技术管理、新工艺研究。

拜耳法生产氧化铝工艺流程简介

拜耳法生产氧化铝工艺流程简介拜耳法适于处理高品位铝土矿,这是用苛性碱溶液在一定的温度下溶出铝土矿中的氧化铝的生产方法,具有工艺简单、产品纯度高、经济效益好等优点。基本原理拜耳法的基本原理有两个。一个是铝土矿的溶出；一个是铝酸钠溶液的分解。溶出是用苛性碱溶液在一定的条件下（加石灰、碱浓度、温度、时间及搅拌等）溶出铝土矿中的氧化铝，反应为 Al2O3·H2O+2NaOH=2NaAlO2+2H2O Al2O3·3H2O+2NaOH=2NaAlO2+4H2O SiO2+NaOH+NaAlO2=Na2O·Al2O3·2SiO 2·2H2O+H2O 一水铝石或三水铝石溶解形成铝酸钠进入碱液中,而其它杂质不进入溶液中,呈固相存在,称赤泥。三水铝石（Al2O3·3H2O）的溶解温度为105℃，一水硬铝石（α－Al2O3·H2O）为220℃,一水软铝石(γ－Al2O3·H2O)为190℃。分解是利用NaAlO2溶液在降低温度、加入种子及搅拌的条件下析出固相Al(OH)3,分解反应为NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH 种子即为Al(OH)3,加入量(以Al2O3量计算)为溶液中Al2O3含量的一倍以上;温度控制为从75℃降到55℃;搅拌时间为60h左右。所得Al(OH)3再经焙烧脱水变成Al2O3;并使Al2O3晶型转变,满足铝电解的要求,焙烧反应为

Al2O3·3H2O 225℃γ－Al2O3·H2O + 2H2O γ－Al2O3·H2O 500℃γ－Al2O3 + H2O γ－Al2O3 900～1200℃α－Al2O3 工艺流程及主要技术条件拜耳法的生产工艺主要由溶出、分解和焙烧三个阶段组成。全流程主要加工工序为：矿石的破碎、均化及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、叶滤、种子分解、母液蒸发及氢氧化铝焙烧。铝矿石进厂后经破碎、均化、贮存，碎矿石送下一工序湿磨。本工序的目的是使铝矿石破碎至≤15㎜粒度，并且使化学成分均匀地向湿磨供料，控制指标是：每7天的供矿量加权平均值A/S波动在±0.5范围内。湿磨是使铝矿石进一步磨细并进行三组分（铝矿石、石灰、循环碱液）配料，使得到的产品原矿浆满足高压溶出的要求。本工序控制的技术条件是：石灰加入量为干铝矿量的7%；循环碱液配入量为控制溶出液的αk（苛性化系数）为1.4左右；磨矿细度为：－315μm 100%,－63μm 70%～75%。高压溶出是拜耳法的核心部位，要求其热利用率高、建设投资少及易操作、经营成本低。对溶出一水硬铝石型矿石而言最常用的工艺型式是：将原矿浆送入套管预热器中，用二次蒸汽预热至160～180℃，之后进入用二次蒸汽间接加热、机械搅拌的预热压煮器中，将矿浆温度提高至220℃左右，再在机械搅拌的反应压煮器中用6.0Mpa的新蒸

高强高韧钛合金研究与应用进展_杨冬雨

第35卷第4期Vol.35No.4 稀有金属 CHINESE JOURNAL OF RARE METALS 2011年7月Jul．2011 收稿日期：2011－03－31；修订日期：2011－05－10 基金项目：国家科技部中韩联合研究项目（2010DFA52280）资助作者简介：杨冬雨（1979－），男，湖南宁乡人，硕士，工程师；研究方向：钛合金*通讯联系人（E －mail ：yangdongyu@comac．cc ）高强高韧钛合金研究与应用进展杨冬雨1*，付艳艳2，惠松骁2，叶文君2 ，于洋2，梁恩泉 1（1．上海飞机设计研究院标准材料设计部，上海200232；2．北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京100088）摘要：航空航天业的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切，研究具有自主知识产权并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视。综合评述了国外传统的Ti-1023、BT22合金、β-21S 合金、β-C 合金，新型Timetal555和VST55531合金以及我国的TB2和TB10合金等7种高强高韧钛合金研究及应用现状，分析了合金的成分、组织、强度、塑性、断裂韧性等特点。根据国内外高强高韧钛合金发展现状，提出发展方向：研制R m ≥1300MPa ，K IC ≥55Pa ·m 1/2新型高强韧钛合金；新型合金成分应以Ti-Al-Mo-V-Cr 系为主；探索加工工艺与高强高韧钛合金合金组织及性能的关系；发展具有优异的淬透性及良好的锻造性能为主的大型锻件用高强高韧钛合金。关键词：钛合金；高强；高韧；锻件 doi ：10．3969/j．issn．0258－7076．2011．04．017中图分类号：TG146．2 文献标识码：A 文章编号：0258－7076（2011）04－0575－06 Research and Application of High Strength and High Toughness Titanium Alloys Yang Dongyu 1*，Fu Yanyan 2，Hui Songxiao 2，Ye Wenjun 2，Yu Yang 2，Liang Enquan 1 （1．Department of Standard and Materials ，Shanghai Aircraft Design and Research Institute ，Shanghai 200232，China ；2．State Key Laboratory of Non-Ferrous Metals and Processes ，General Research Institute for Non-Ferrous Metals ，Beijing 100088，China ） Abstract ：With the continuous development of the aerospace industry ，the demand of new high strength and fracture toughness tita-nium alloy would grow increasingly．The research on new high strength and tough titanium alloy of intellectual property rights ，which was applied to large structures of aerospace ，aroused the interest of the world．The present development on the investigation of high strength and toughness titanium alloys was introduced ，including traditional foreign Ti-1023，BT22，β-21S ，β-C ，new type Timet-al555，VST55531and domestic TB2and TB10alloys．Meanwhile ，the characteristics of components ，structures ，strength ，plasticity and fracture toughness were analyzed．Based on the development of these titanium alloys ，the author's opinions about development trend in this field were also presented ：to develop a new high-strength and toughness titanium alloy with R m ≥1300MPa ，K IC ≥55Pa ·m 1/2；the components of new alloy should be based on Ti-Al-Mo-V-Cr series alloy ；to probe into the relationship between processing technology and microstructure and properties of high strength and toughness titanium alloy ；to develop the high strength and toughness titanium alloy with excellent hardenability and good forgeability that were used as heavy forgings．Key words ：titanium alloys ；high strength ；high toughness ；forging 钛及钛合金因具有比强度高、耐腐蚀性好等优点，已被广泛应用于在航空、航天、车辆工程、生物医学工程等各个领域［1，2］。近年来，随着航空航天业对高强度、高断裂韧性的新型结构钛合金的需要越来越迫切，因此研究具有自主知识产权，能够替代超高强度钢并用于航空大型结构件的新型高强高韧钛合金得到世界各国的重视。高强高韧钛合金一般指抗拉强度在1000MPa 以上，断裂韧性在55MPa ·m 1/2以上的钛合金。表1为几种典型高强钛合金的概况，其中国外的高强高

高铁三水铝石矿拜耳法溶出过程中铝针铁矿的行为

第 23 卷第 2 期中国有色金属学报 2013 年 2 月 V ol.23 No.2 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Feb. 2013 文章编号：1004-0609(2013)02-0543-06 高铁三水铝石矿拜耳法溶出过程中铝针铁矿的行为李小斌 1, 2 ，孔莲莲 1, 2 ，齐天贵 1, 2 ，周秋生 1, 2 ，彭志宏 1, 2 ，刘桂华 1, 2 (1. 中南大学冶金科学与工程学院，长沙410083； 2. 中南大学难冶有色金属资源高效利用国家工程实验室，长沙 410083) 摘要：为了查明铝针铁矿含量高的红土型铝土矿拜耳法溶出过程中氧化铝溶出率低的原因，研究针铁矿在溶出过程中的转化规律及其对氧化铝溶出率的影响。结果表明：在溶出温度为110~240℃时，该类型铝土矿中的铝针铁矿基本不发生转化，其中的氧化铝难以溶出；提高溶出温度到260℃或在240℃左右溶出时，添加干矿石量3% 的石灰可促使铝针铁矿转化为赤铁矿，且氧化铝的溶出率随着针铁矿转化程度的增加而提高。加入非钙质添加剂也可以促使铝针铁矿在溶出过程发生结构转变，且氧化铝几乎完全参与反应，从而说明此类铝土矿中铝针铁矿在溶出过程中难以转变是红土型铝土矿中氧化铝溶出率低的重要原因。关键词：三水铝石矿；高铁；溶出；铝针铁矿中图分类号：TF821 文献标志码：A Effect of alumogoethite in Bayer digestion process of high-iron gibbsitic bauxite LI Xiao-bin 1, 2 , KONG Lian-lian 1, 2 , QI Tian-gui 1, 2 , ZHOU Qiu-sheng 1, 2 , PENG Zhi-hong 1, 2 , LIU Gui-hua 1, 2 (1.School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China? 2.National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Refractory Non-ferrous Metals Resources, Central South University, Changsha 410083, China) Abstract: The transformation law of goethite and its effect on the alumina recovery were investigated in order to determine the reason of low alumina recovery in Bayer digestion process of gibbsitic bauxite with high alumogoethite content. The results show that the goethite present in this kind of bauxite has no obvious change in the digestion temperature range of 110℃ to 240 ℃ with low alumina recovery. And alumogoethite can be transformed to hematite by increasing digestion temperature to 260 ℃ or adding lime of 3% of dry ores added at about 240 ℃, and the alumina digestion rate increases with the increase of the goethite conversion degree. Adding non-calcareous additives in the re-digestion process of red mud containing goethite can promote the structure transformation of alumogoethite and thus alumina almost reacts completely. The transition of alumogoethite into other forms in Bayer digestion process is important for alumina recovery for lateritic bauxite. Key words: gibbsitic bauxite? high-iron? digestion? alumogoethite 针铁矿是铝土矿中常见的主要含铁矿物之一，在以三水铝石和针铁矿为主要矿物的红土型铝土矿中，铝类质同象置换针铁矿中的铁而形成铝针铁矿的现象较普遍 [1] 。我国广西中部的贵港、宾阳和横县等地已探明的超过 5 亿 t 的高铁三水铝石型铝土矿 [2] 是典型的红土型铝土矿，它具有高铁、高铝的特点，是我国铁、铝冶炼重要的潜在资源之一。为充分提取该类矿石中的铁和铝，国内外开展了大量的研究工作。有研究通过化学法 [3] 和生物法 [4] 等先富集铝土矿中的铁，再进行冶炼；也有人提出了先将高铁三水铝石型铝土矿基金项目：国家自然科学基金资助项目(51274242) 收稿日期：2012-03-29；修订日期：2012-07-19 通信作者：齐天贵，讲师，博士；电话：0731-88830453；E-mail：qitiangui@https://www.360docs.net/doc/723033480.html,