贵州高硫型铝土矿的最佳溶出条件分析.pdf

第6 0 卷第2 期 2008 年5 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e ￡l s V 0 1 ．6 0 ．N o ．2 M a y 2008 贵州高硫型铝土矿的最佳溶出条件分析 何婷8 ，黎志英b 贵州大学a ．职业技术学院b ．材料科学与冶金工程学院，贵阳5 5 0 0 0 3 摘要通过对高硫型铝土矿多元素正交试验结果的极差和方差分析．研究氧化铝和碗溶出率与各因素之间的关系，确定溶 出最佳条件。结果表明，温度2 6 0 “ C ，碱浓度1 9 5 9 ／L ，石灰添加量1 2 ％，时间5 0 r a i n 为溶出最佳条件。在此条件下，氧化铝溶出率 不低于8 8 ％．硫的溶出率不高于1 3 ％。 关键词冶金技术；高硫铝土矿；正交试验；数学模型；溶出最佳条件 中图分类号T F 8 2 1 ；T F S 0 3 ．2 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 2 0 0 6 8 一0 3 我国有较丰富的高硫铝土矿资源，主要分布在 贵州和山东。贵州高硫型铝土矿6 0 ％以上属于高 品位铝土矿，且平均含硫量为1 ％左右。这种高硫 型高品位铝土矿适用于拜耳法处理。想要减轻氧化 铝生产过程中的脱硫负担，减少脱硫剂用量，降低除 硫费用，最有效的措施是控制适宜的溶出条件，在保 证有较高氧化铝溶出率的前提下，使矿石中的硫尽 可能少地进入溶出液。研究的宗旨是通过多因素正 交试验和回归计算分析，寻求最佳溶出条件，建立溶 出过程中氧化铝溶出率、硫溶出率的数学模型，分析 出各因素对氧化铝溶出率、硫的溶出率的影响程度， 为指导生产提供依据。 1实验方法 1 ．1 试验原料 试验所用高硫铝土矿采于贵州清镇猫场，主要 成分见表1 。石灰有效C a O 含量8 7 ．1 8 ％。溶出碱 液取自中铝贵州分公司氧化铝厂蒸发母液，调配合 格后供试验使用。 表1 矿样的化学成分 ’Table1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fo r e 壁坌型 旦璺堕曼垒皇垒堡 含量／％ 6 8 ．4 43 ．2 25 ．8 41 ．1 01 1 ．7 2 1 ．2 试验方案及试验条件 采用L 1 8 6X3 6 正交试验方案，考查石灰添加 量，溶出温度，苛性碱浓度和溶出时间对氧化铝溶出 收稿日期2 0 0 6 0 4 2 8 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 0 2 6 4 0 0 1 作者简介何婷 1 9 7 7 一 ，女，湖南汝城县人，讲师，硕士，主要从 事数学分析与数据库等方面的研究。 率、硫溶出率的影响。因素与水平选取为 [ C a O ] ／％ 石灰添加量 8 ，1 0 ，1 2 ，1 4 ，1 6 ，1 8 ；T ／c 溶出温度 2 4 0 ，2 6 0 ，2 8 0 ；N k ／ g L - 1 苛性碱浓 度 1 9 5 ，2 1 5 ，2 3 5 ；r ／m i n 溶出时间 5 0 ，7 0 ，9 0 。 2 试验结果与分析 2 ．1 正交试验结果 正交试验结果如表2 所示。， 2 ．2 极差分析 对氧化铝溶出率弧的极差分析如表3 所示。 表3 表明，较优水平影响主次为B A D C ，即 B 3 A 3 D 3 C 3 。 对硫溶出率T 】s 的极差分析如表4 所示。表4 表明，较劣水平影响主次为B C D A ，即B 1 C 1 D 1 A 5 。‘ “ 2 ．3 方差分析 。 各因子对’7 1 A 影响的方差分析结果如表5 所 示。由表5 可知，各因子对讥影响的方差分析结 果与极差分析相同，即B 3 A 3 D 3 G 。 预计最优指标叼第 [ 8 9 ．2 6 8 9 ．5 0 8 6 ．2 0 8 6 ．9 8 一3 8 6 ．1 1 ] ／1 0 0 9 3 ．6 1 ％。 各因子对稻影响的方差分析结果如表6 所示。 由表6 可知，各因子对枯影响的方差分析结果与极 差分析相同，即B 1 C 1 D 1 A 1 。 ， 预计最差指标可爹 [ 1 5 ．0 7 1 0 ．7 7 1 2 ．4 1 1 4 ．9 2 一3 1 5 ．4 1 ] ／1 0 0 6 ．9 4 ％。 7一 2 ．4 多元线性回归分析 线性回归分析之目的，是求出各因子对氧化铝 溶出率似、硫溶出率秘影响的数学模型，并由此获 取氧化铝溶出的最佳条件和硫溶出的最差条件。根 万方数据 第2 期 何婷等贵州高硫型铝土矿的最佳溶出条件分析 6 9 据计算结果，得到回归方程 1 和 2 ，式中弧，裆 表示石灰添加量C a O ／％，溶出温度T ／ C ，母碱浓 分别为氧化铝和硫的溶出率；X A ，X B ，X c ，X D 分别 度N 女／ g ‘L _ 1 ，溶出时间r ／m i n 。 ‘ 表2L ，。 6 X3 6 高压溶出试验结果表 。Table21 ．1 R 6 3 6 e x p e r i m e n t a lr e s u l t sf o rh y p e r b a r i cl e a c h 。。 溶出条件溶出液成分／ g L 。 溶出率／％ “⋯ C a O ／％ N t ／ g L 一1 T ／cr ／r a i n A 1 2 0 3N i．N T M 私驰 1 1 8 ．0 1 1 9 5 3 2 8 0 2 7 0 2 0 0 ．11 9 0 ．0 0 2 2 2 ．7 56 ．4 8 0 98 8 ．4 21 6 ．7 0 2 1 8 ．0 2 2 1 5 1 2 4 0 1 5 0 2 1 8 ．4 12 0 0 ．0 02 3 0 ．7 54 ．6 9 4 5 7 8 ．0 21 0 ．1 4 3， 1 8 ．0 3 2 3 5 2 2 6 0． 3 9 02 5 2 ．3 8 2 2 2 ．5 02 5 6 ．0 04 ．8 5 5 18 8 ．3 71 8 ．3 7 4 2 1 0． 1 1 9 5 2 2 6 0 1 5 0 2 0 9 ．61 9 0 ．0 02 2 0 ．5 0 6 ．4 0 1 68 7 ．6 81 1 ．6 8 5 2 i 0 2 2 1 5 3 2 8 0 3 9 0 2 2 0 ．9 72 0 5 ．0 02 4 8 ．0 04 ．9 2 4 2 8 9 ．9 22 1 ．6 3 6 2 1 0 ‘ 3 2 3 5 1 2 4 0 2 7 0 2 3 9 ．2 8 2 1 5 ．0 02 4 3 ．0 54 ．7 3 5 48 0 ．3 01 3 ．3 2 7 3 1 2 1 1 9 5 1 2 4 0 3 9 0 2 0 9 ．3 11 8 8 ．0 01 9 7 ．7 5 6 ．3 5 5 48 7 ．3 88 ．7 6 8 3 1 2 2 2 1 5 2 2 6 0 2 7 0 2 3 2 ．4 72 0 2 ．5 02 3 1 ．7 54 ．7 9 1 88 9 ．3 31 5 ．0 1 9 3 1 2 3 2 3 5 3 2 8 0 ， 1 5 0 2 5 6 ．3 82 2 5 ．0 0 2 6 1 ．1 54 ．9 6 2 79 1 ．0 82 2 ．9 1 1 0 4 1 4 1 1 9 5 1 2 4 0 1 5 0 2 0 0 ．8 21 8 0 ．0 02 2 3 ．0 06 ．3 3 6 47 8 ．7 5 7 ．5 6 l l 4 1 4 2 2 1 5 2 2 6 0． 3 9 0 2 3 1 ．0 62 0 2 ．5 02 3 1 ．7 54 ．8 0 9 08 8 ．1 41 5 ．8 7 1 2 4 1 4 3 2 3 5 ’ 3 2 8 0 ． 2 7 0 2 5 4 ．9 62 3 0 ．0 0 2 5 6 ．2 54 ．9 8 0 79 0 ．1 22 3 ．6 7 1 3 5 1 6． 1 1 9 5 3 2 8 0 3 9 0 2 1 0 ．8 11 8 5 ．0 02 2 9 ．5 06 ．4 9 1 2 8 8 ．9 l1 7 ．3 5 。1 4 。 5 1 6 2 2 1 5 1 2 4 0 2 7 0 2 2 4 ．0 8 2 0 5 ．0 02 1 5 ．0 04 ．7 0 8 58 2 ．5 81 0 ．8 4 1 5 5 1 6 3 2 3 5 2 2 6 0 1 5 0 2 5 2 ．1 42 2 7 ．5 0 2 3 2 ．0 04 ．8 2 1 98 8 ．2 11 6 ．9 7 1 6 6 1 8 1 1 9 5 2 2 6 0 2 7 0 2 0 7 ．1 01 7 7 ．0 02 2 3 ．5 06 ．4 1 2 68 5 ．1 31 2 ．3 8 1 7 6 1 8 2 2 1 5 3 2 8 0 1 5 02 3 1 ．5 3 2 0 2 ．5 02 4 7 ．5 04 ．8 9 6 28 8 ．5 72 0 ．2 3 1 8 6 1 8 3 2 3 5 1 2 4 0 3 9 0 2 3 8 ．7 52 2 0 ．0 02 2 8 ．2 5 4 ．7 5 2 07 9 ．1 31 4 ．0 2 表3 极差分析表 T a b l e3A r l a l y z i n go fr a n g e 因子1 丁■广了F ■『_ i 1 r A { [ c a O ] ／％} 8 4 ．9 48 5 ．9 78 9 ．2 68 5 ．6 78 6 ．5 78 4 ．2 8 4 ．9 83 1 9 B T ／℃8 1 ．0 3 8 7 ．8 l8 9 ．5 0一 一 一8 ．4 71 0 ．7 9 C [ N k ／ g L ，1 ] 8 6 ．0 58 6 ．0 98 6 ．2 0 ’ 一一一0 ．1 5 ’0 1 9 D r ／n i l a 8 5 ．3 98 5 ．9 88 6 ．9 8 一一一1 ．5 92 ．0 3 较优水平影响主次B A D C ，即B 3 A 3 D 3 C 3 。 ， 表4 叼s 极差分析表 T a b l e4A n a l y z i n go fT ／sr a n g e 一一 水平 极差 因子1 i 丁■广■i f F A { [ C a O ] ／％} ；1 5 ．0 71 5 ．5 41 5 ．5 91 5 ．7 01 5 ．0 51 5 ．“O ．5 4 0 ．3 5 B T ／ C C [ N t ／ g - L 。1 ] D r ／m A n 9 ．6 5 5 ．8 0 1 ．0 8 1 2 ．2 9 7 ．3 9 1 ．3 8 ’ 较劣水平影响主次B C D A ，即B l C 1 D 1 A 5 。 表5帆方差分析表 ， 表6t l s 方差分析表 T a b l e5A n a l y z i n go f 讹v a r i a n c e T a b l e6A n a l y z i n go f 船v a r i a n c e 橐翥喜曩毛星；嚣统计量显著水平来源方和S度， 动S ’ A 4 2 ．0 858 ．4 21 ．7 9显著 B2 4 1 ．1 3 21 2 0 ．5 61 0 ．9 2高度显著 C0 ．0 720 ．0 41 ．7 6影 宦甚微 D 7 ．7 523 ．8 81 ．7 6影碹甚微 误差 2 7 ．0 76 一 一一 总和3 1 8 ．1 31 7 一一一 一 一 一 一 一 一 ， 一 一 一 2 l O 4 2 0 O 8 6 2 1 1 5 2 2 0 6 3 5 5 5 l l l 7 l 2 7 4 9 O 2 4 l 1 l 万方数据 7 0有色金属第6 0 卷 ’饥 一4 2 7 ．3 3 3 7 9 0 ．0 0 7 9 3 9 8 叉▲3 0 ．4 2 6 4 3 5 X a 2 6 ．8 2 8 7 9 X A 一0 ．0 0 6 3 6 2 5 X B 2 3 ．5 2 0 2 5 X n 0 ．0 0 0 0 8 7 5 X c 2 0 ．0 3 3 8 7 5 X c 0 ．0 0 0 5 1 2 5 X 0 2 0 ．0 3 2 X D 1 私 一3 6 ．6 7 0 ．0 0 6 1 8 5 x a 。一0 ．2 5 3 0 9 3 5 X ▲2 3 ．3 3 6 2 0 X a 0 ．0 0 1 3 6 2 5 X B 2 0 ．4 6 7 2 5 X B 一 0 ．0 0 0 7 7 5 X c 2 O ．4 7 8 2 5 X c 0 ．0 0 0 3 5 X 0 2 0 ．0 2 2 X D 。 2 ’ 取X A ，X B ，X c ，X D 的最佳条件，即1 2 ％C a O ， 2 8 0 * 2 ，M 2 3 5 9 ／L 和9 0 m i n 代入回归方程得横 9 1 ．9 2 ％。又取X A ，X s ，X c ，X D 的最差条件，即 8 ％C a O ，2 4 0 ℃，N k 1 9 5 9 ／L 和5 0 m i n 代人回归方 程得1 7 争 6 ．8 9 3 ％。均与极差方差分析预计结果 相近，证明所求回归方程正确。 2 ．5 溶出最佳条件分析 所谓最佳溶出条件，就是使氧化铝溶出率尽可 能的高，同时又使硫溶出率尽可能的低的溶出条件。 由回归方程计算可知，当溶出条件为[ C a O ] 1 2 ％， 参考文献 T 2 8 0 ℃，N k 2 3 5 9 ／L ，r 9 0 m i n 时，氧化铝溶出 率尽管最高 私 9 1 ．9 2 ％ ，但在此条件下，硫的溶 出率也较高 7 ／s 2 3 ．1 2 ％ 。当溶出条件为[ C a O 8 ％，T 2 4 0 ℃，N k 1 9 5 9 A ，r 5 0 m i n 时，尽管 硫的溶出率最低 7 ／s 6 ．9 3 ％ ，然而氧化铝的溶出 率也较低 弧 7 8 ．8 5 ％ ，故以上溶出条件均不符 合最佳溶出条件的要求。 ” 根据回归方程详细计算及结合氧化铝生产实际， 在试验条件下贵州高硫铝土矿最佳溶出条件为[ C a O ] 1 2 ％，T 2 6 0 “ 2 ，M 1 9 5 9 ／L ，r 5 0 m i n ，此时氧化 铝溶出率大于8 8 ％，硫溶出率不高于1 3 ％。 3结论 试验结果的极差和方差分析表明，溶出温度是 影响私和船的主要因素，而其他溶出条件对似和 枯的影响程度各不相同。根据回归方程计算出来 的私和枯与极差、方差分析的预计指标相近。最 佳溶出条件为[ ∞] 1 2 ％，T 2 6 0 * 2 ，N k 1 9 5 9 ／L ， r 5 0 m i n ，此时锄≥8 8 ％，r ／s ≤1 3 ％。 【1 ] 王树禾．数学模型基础[ M ] ．合肥中国科学技术大学出版社，1 9 9 6 1 3 9 1 5 9 ． [ 2 1 魏宗舒．概率论与数理统计教程[ M ] ．北京高等教育出版社，1 9 9 7 3 7 0 4 1 5 ． [ 3 ] 黄桂柱．有色冶金试验研究方法[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 6 5 3 1 0 0 ． [ 4 ] 杨重愚．氧化铝生产工艺[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 3 5 8 9 2 ． O p t i m a lC o n d i t i o nA n a l y s i so fG u i z h o uH i g h - s u l f u rB a u x i t eL e a c h i n gP r o c e s s 只ET i n g “ ．L Iz h i - y i , , 矿 a ．C o l l e g eo fV o c a t i o n a l 死抽，l 岫，6 ．C o l l e g eo fM a t e r i a lS c i e n c ea n dM e t a l l u r g y ， G u i z h o uU n i v e r s i t y ，G u i y a n g5 5 0 0 0 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h er e l a t i o n s h i po ft h el e a c h i n gr a t eo fA 1 2 0 3a n ds u l f u rf r o mB a u x i t ew i t hh i g h s u l f u rc o n t e n tf r o m G u i z h o uo fC h i n aw i t hs y n t h e t i cf a c t o r si si n v e s t i g a t e da n dt h eo p t i m a l l c a c h i n gc o n d i t i o ni sd e t e r m i n e db yr e s u l t a n a l y s i so fm u l t i f a c t o r so r t h o g o n a le x p e r i m e n t sb yv a r i a n c ea n dr a n g e ．T h eo p t i m a lc o n d i t i o nd e r i v e df r o mt h e e x p e r i m e n t a ld a t aa n dt h ea n a l y s i si sl e a c i n g t e m p e r a t u r e2 6 0 ℃，a l k a i c o n s i s t e n c y1 9 5 9 ／L ，C a Od o s a g e1 2 ％ a n dl e a c h i n g t i m e5 0 r a i n ．I nt h eo p t i m u mc o n d i t i o n ，t h el e a c h i n gr a t eo fA 1 2 0 3i sn o tl o w e rt h a n8 8 ％a n dt h a t t h es u l f u ri sn o th i g h e rt h a n1 3 ％． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；B a u x i t ew i t hh i g h s u l f u r ；o r t h o g o n a le x p e r i m e n t ；m a t h e m a t i c a l m o d e l o p t i m a l l c a c h i n gc o n d i t i o n 万方数据