论应用物质守恒定律的原理 探索提高明矾回收率

来源:岁月联盟 作者:曾斌 时间:2013-02-15
  论文摘要:素有世界矾都之称的温州矾矿是我国钾明矾生产的主要地点,年产钾明矾三万多吨,已有六百多年的采炼历史,该工艺生产过程传统,历史久,因为传统的成份多,造成了工艺落后,能耗大,产品回收率低等问题。文章着重从化学分析入手,利用价格差及物质守恒定律的原理,探索提高明矾回收率的问题。 
  论文关键词:明矾回收率 对象选择 功能分析 技术支撑    
  一、对象选择 
  矾矿目前在采的鸡笼山矿区,根据探矿规划和已探明的矿石储量,现有可利用的储矿不足20万吨,加上历年来的残采,现有可用矿产资源供矿也只能维持近一、两年。因此,矿产资源紧张、矿山接替矛盾已日益突出。 
  原因:目前矾矿现有的生产工艺流程只能利用矿石大于30mm,品位在45%左右的粗粒状明矾石,未开采的4~2层矿体以细粒状结构为主,地质储量约为400多万吨,由于矿石结构密实,受目前矾矿炼矾生产工艺的限制,以及经济条件制约形不成大规模开采和利用,为此,采矿的水平为230米以上至360米中段的残采矿源。为保证资源的充分利用,确保矿源接替,需要充分利用矾矿有限的技术力量,推进新工艺——“补加硫酸铝”工艺,来提高明矾回收率用以节约矿产资源,延长矿山使用寿命,以缓解明矾石供应紧张局面。 
  二、功能分析 
  1.硫酸铝、钾不平衡的原因。由于我矿的明矾石在焙烧过程中,是通过煅烧工序使矿石复合物的结构进行破坏,软化矿石,形成熟石,使下工序容易得到KAI(SO4)4明矾的主要成份,但在煅烧高温的过程中,明矾石中的Al2(SO4)3分解为Al2O3和SO2,其中有部分Al2(SO4)3脱去SO2,使之成为活性较差的氧化铝,不会和自身的K2SO4发生反应,造成在明矾浸出液、母液水中都有过剩K2SO4,同时在加温浸出、结晶等过程中由于部分明矾水解形成Al(OH)3,也产生了少量过剩的K2SO4,二部分累加,使母液水中的K2SO4在不断的累积中产生过剩,导致浸出液中的钾白白流失,造成浪费,使原矿石的回收率低下。 
  2.利用化学原理,合理回收K2SO4。明矾是由K2SO4,Al2(SO4)3按其摩尔比为1:1所组成的复盐,而生产过程中造成K2SO4的过剩,相对于Al2(SO4)3来说就造成不足,使之无法按比例结晶成明矾。由于K2SO4的多余,就为Al2(SO4)3的补加提供技术依据,为解决“水浸法”这一问题,就要通过补加一定数量的硫酸铝(Al2(SO4)3)的方法,使其浸出液中的铝、钾达到平衡,提高明矾回收率,节省原矿石,延长矿山使用寿命,增加明矾产量,从而提高经济效益的目的。 
  3.效益分析。根据炼矾各厂实际补加数据,以每池增产明矾0.39吨/池计算,明矾成本平均为1000元/吨(平均补加量为1.3吨/池,硫酸铝价格为225元/吨)即0.39T×1000元/吨-1.3T×225元/吨为每池增加效益97.5元;2011年度炼矾各厂共补加硫酸铝1291.60吨(即1291.60吨÷1.3 吨=993.3池,0.39吨×993.3池=387.3吨),多产明矾387.3吨,增加效益38.7万元,相当节约标矿1250吨。可见通过补加硫酸铝经济效益是显著的,同时也节省了矿石,缓解矿产资源紧张局面和延长矿山的使用寿命。 
  三、技术支撑 
  (一)运用化学知识求解 
  根据理论依据和一些零星的生产实践经验,K2SO4过剩量按铝、钾差额折算在浸出液中大于90克/升,母液水中大于100克/升,就可判断为明矾母液水中的Al2(SO4)3不足,同理,就存在K2SO4过剩,而K2SO4的过剩,即需补加硫酸铝平衡。按池用矾砂量平均12吨计算,则每池过剩钾量折明矾1吨。因此要达到铝钾平衡,需补加7.2%的硫酸铝量为1.5吨,考虑到系统过程中钾的损失等因素和留有差额的原则,补加7.2%的硫酸铝量为1吨左右为最佳,并要求在实际操作中,需根据砂质的好坏、池体积的大小,以及用砂量的多少进行适量调整和控制补加量,使之达到最佳效果。 

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