石灰拜尔法生产氧化铝脱硫及热力学研究

In China the Bauxite resouce mainly is diaspore of A/S＜=7 and many is the diaspore of A/S＜=7,S＞0.7. For example in GuiZhou Province the Bauxite resouce is second position of China ,but half of the resouce is diaspore of A/S＜7; S＞0.7. alumina canot be produced with the diaspore by bayer process ecanomiclly. In recent year China develop the Lime Bayer process .Alumina can be produced with the diaspore A/S＜7 by the process ecanomiclly. In the past on our research and investigation into some aclumina factory we discovry that lime can dispose of sulful(s) in leaching of diaspore. Now in the research we want to leach alumina from diapose of A/S＜7; S＞0.7 ,simultaneous dispose of sulful(s) by the Lime Bayer process.So first wu will culculate △G of sulphurate ,then draw a picture of ε-pH from the △G, final we will leach the diaspore of A/S＜7; S＞07 by the Lime Bayer process on the thermodynamics parameter of △G and picture of ε-pH .Hope that the Lime Bayer process can be use to the diaspore of A/S＜7; S＞0.7 for ecanomiclly producing alumina.

我国铝土矿主要为一水硬铝石型矿，铝硅比多小于7，不能用常规拜尔法经济地生产氧化铝。贵州、山东、广西等地还有相当大部分含硫较高，如贵州铝土矿储量居全国第二。而高硫一水硬石矿约占一半。近年来我国自行研发了适合低铝硅比一水硬铝石矿的石灰拜尔法，并经"九五"国家重点科技攻关，成功应用于中铝河南、山西分公司，产能达150万吨/a。经济效益明显，使我国氧化铝工业在国际上有一定竞争力。但大量高硫铝土矿由于硫对氧化铝生产的危害，目前尚不能开发利用。经调研和前期实验证实该方法在溶出时石灰有脱硫作用。本项目拟在石灰拜耳法溶出条件下进行溶出和同时脱硫的热力学研究。通过最小二乘回归及其改进方法计算脱硫产物水合硫铝酸钙的生成Gibbs自由能。由此绘制相关的电位pH图。讨论、明确脱硫产物生成条件及在溶出过程中稳定存在的区域，为脱硫分离提供热力学依据，并由铝土矿溶出实验验证。使低铝硅比高硫的一水硬铝石可直接用石灰拜耳法

本项目已完成研究目标和研究计划内容（目标内容见申请书）。概述如下：.首次提出用两种新法估算水合硫铝酸钙Gibbs自由能并用实验验证计算正确。.1、一元和三元水合硫铝酸钙的标准生成Gibbs自由能的计算。.原计划用最小二乘回归法计算一元及三元水合硫铝酸钙的标准生成Gibbs自由能和70℃时的生成自由能。343K(70℃)时.一元水合硫铝酸钙GR,Ca4Al2SO10•12H2O=-8894.5kJ/mol。.三元水合硫铝酸钙GR, 6 Ca Al2S3O18•31H2O=-17702.8kJ/mol..该方法迄今只用于估算硅酸盐矿物的标准生成Gibbs自由能。水合硫铝酸钙不是硅酸盐矿物我们推导论证后用于水合硫铝酸钙。.上述热力学计算是否可靠,由于未见相关报道,无法比较判断,我们用实验进行验证。从产物的XRD分析图谱中可以看出,反应产物为一元型水合硫铝酸钙（Ca4Al2SO10•12H2O）和三元型水合硫铝酸钙[Ca6Al2(SO4)3(OH)12]，且两者的含量之和达到96.4%，效果十分显著。脱硫率达87%。X射线衍射图显示出脱硫产物中三元型水合硫铝酸钙[Ca6Al2(SO4)3(OH)12]的衍射峰，其d值为9.8×10-1nm，5.61×10-1nm，5.54×10-1nm ，4.91×10-1nm ，3.88×10-1 nm，2.79×10-1nm，2.56×10-1nm等特征值。衍射图是确定反应产物的重要依据。确定有一元和三元水合硫铝酸钙生成,可以此为其表征.此前未见报道。 .2、又用GoR=∑Gooxide + ∑GoRoxide. 即 GoR,Ca4Al2SO10•12H2O=∑Gooxide+∑GoR 方法对两种水合硫铝酸钙的生成Gibbs自由能 进行计算。计算结果两种自由能相差分别小于1%和1.5%，也表明两种水合硫铝酸钙在70℃时都能在铝酸钠溶液中生成。实验结果与计算△Go<0铝酸钠溶液中应有两种水合硫铝酸钙生成的判断一致,说明以上水合硫铝酸钙Gbssi自由能计算方法正确,结果可靠。. 上述两种方法.迄今都只用于估算硅酸盐矿物的标准生成Gibbs自由能。本项目首创用于其它复杂含氧酸盐矿物。.主要结果的科学意义.1、本项目首次提出用两种方法估算硅酸盐矿物以外的复杂含氧酸盐Gibbs自由能，并得到可用实验验证的结果，这是一种创新。