铝酸钠溶液中硫化物危害及其防治

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇铝酸钠溶液中硫化物危害及其防治范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：硫化物是铝酸钠溶液中的主要杂质，本文主要探讨铝酸钠溶液中主要杂质来源和在流程中走向分析；硫化物在氧化铝生产中的反应机理或行为；硫化物对氧化铝生产的主要影响；硫化物或铝酸钠溶液中含硫离子的消除措施。

关键词：铝酸钠溶液；硫化物；

【分类号】：TF821

1 前言

工业铝酸钠溶液分解是在多组分解体系内进行的，在Al（OH）3结晶长大的过程中，杂质的存在对其有很大的影响，铝酸钠溶液中除氧化铝和苛性碱外，其它物质均可认为是杂质[1]。这些杂质包括氧化硅、碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、钾离子、有机物和其它微量杂质等。铝酸钠中这些杂质的存在，对分解过程极为不利，无机盐杂质包裹在晶体表面会降低晶体活性，阻止晶体进一步长大，影响二次成核、颗粒附聚，有的杂质甚至还会进入晶体，影响氢氧化铝产品的质量，其次，增加Al（OH）3在铝酸钠溶液中的平衡溶解度，从而降低了溶液产出率，其中有些还会造成产品的细化。

2 铝酸钠溶液中硫化物的来源

在氧化铝的过程中，循环母液中总存在一定量的硫酸钠杂质，它主要来自于铝土矿、石灰、燃煤、补碱等[2]。基于硫酸钠的来源，在氧化铝厂中该杂质的影响是不可避免的，因为它是从铝土矿带入的，硫酸钠来源于铝土矿中以硫化亚铁形式存在的硫及其氧化物，结晶型黄铁矿在高压溶出过程中没有任何变化，不太稳定的含硫矿物能被碱分解，硫化物在溶液中的最终氧化物是硫酸钠。

3 硫化物在氧化铝生产中的行为

铝土矿中硫主要是以黄铁矿（FeS2）形态存在，而且多数呈胶质态―胶黄铁矿和胶黄铁矿―黄铁矿的过渡型变体。在拜耳法溶出过程中生成可溶的、介稳的和稳定的二价和三价铁的羟基硫化物的复杂配合物。胶黄铁矿更易被碱液分解，黄铁矿与铝酸钠溶液的反应伴随着复杂的氧化还原过程，硫主要以S2-进入溶液，约占全部硫含量的90%～94%，其余为S2O32-、SO32-、SO42- 及S22- 等。这些离子被空气氧化，最后转变为SO42-。反应的固相产物包括FeS、硫铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿等。铝土矿中还含有石膏（CaSO4），而CaSO4 在NaOH 液中转变为Na2SO4[3]。硫酸钠杂质在铝酸钠溶液中的存在，增加了铝酸钠溶液的粘度，提高了铝酸钠溶液的稳定性，对氧化铝生产过程中溶出、种分、蒸发等工序有不同程度的影响。

4 硫化物对氧化铝生产的主要影响

生产流程中硫的积累使种分分解率下降；硫化物的积累，引起溶液中可溶性铁的浓度增高，氢氧化铝被污染；硫化物和硫代硫酸盐的硫会加剧对钢设备的腐蚀。更重要的是当生产流程中硫酸钠积累到一定数量时，由于析出的硫酸钠结晶，将严重影响正常的生产操作，温度对硫酸钠的溶解度有显著影响，升高温度可增加其在铝酸钠溶液中的溶解度。硫酸钠对分解的造成的影响主要体现在以下几个方面：

1、硫酸钠的存在不利于种子分解，降低种子分解率，且它们的影响在分解初期较强，含量越高越不利于晶种分解率的提高。铝酸钠溶液中硫酸钠的存在对种子分解所得产品粒度有一定的影响，硫酸钠的存在使种分产品氢氧化铝的粒度细化。

2、分解温度制度不同，硫酸钠对溶液分解率的影响也不同，在分解首温一定的条件下，分解末温升高有利于消除硫酸钠对分解率的不利影响。

3、硫酸钠在分解前期均对分解率有不利影响，但随着分解末温的降低，分解深度的增加，硫酸钠对分解率的影响逐渐减小。对产品粒度的影响与降温制度有密切关系，分解末温过高时硫酸钠杂质会导致产品细化，但随着分解末温的降低，硫酸钠一般不会造成产品粒度的降低。

5 硫化物的消除措施

铝酸钠溶液中含硫杂质的存在，对分解过程产生了很不利的影响，因此，尽可能的除去这些含硫杂质。

5.1 浮选法

刘晰等在选矿过程中将含硫铝土矿经过磨矿后，采用硫酸调节pH为3-6，依次添加抑制剂，活化剂，硅酸盐矿物捕收剂，含硫脉石矿物捕收剂，经过搅拌调浆后进行浮选；经过浮选后，大部分含硫铝土矿中的硅酸盐矿物和含硫脉石被富集到泡沫中作为尾矿，浮选后的矿浆作为精矿。采用此法可以快速实现含硫铝土矿的同步浮选脱硫脱硅，具有流程短，工艺简单的特点。

冯其明等将柱式分离设备（浮选柱）应用于铝土矿浮选除杂过程，包括铝土矿正浮选脱硅、反浮选脱钛、脱铁、脱硫等。以柱式分离设备为特征的浮选除杂方法，充分利用了柱式分离设备分离效果好，富集比高，适应于处理泡沫量大的浮选作业等特征，使柱式分离铝土矿浮选方法比常规浮选设备分离方法更简单，生产成本更低，精矿质量更高。

5.2 碱性铝酸盐溶液浮选法

在生产氧化铝的碱性溶液中进行浮选，对于提高用拜耳法处理的铝土矿的质量是非常有效的。在水介质中浮选铝土矿时，要应用碳酸碱（每吨铝土矿需加10kg碳酸钠）。但在选矿产品脱水时，这种碱又被中和了，故它不能作为循环液使用。因此，将分离铝土矿中的硫化物（主要是硫铁矿及亚硫酸盐）的浮选作业，放在生产氧化铝的洗涤液中进行。这样，可以省掉苏打，保证水的循环使用，减少过滤脱水的环节，从而降低了浮选成本。

5.3 电位调控浮选法

硫化矿浮选体系的固―液―气三相，具有电化学反应活性，利用电位调控（可以是外控电场或是加入药剂）调节和控制硫化矿表面疏化和亲水的电化学反应。我国高硫铝土矿主要硫化物是黄铁矿，其它场为氧化矿及脉石。比起复杂硫化矿体系（如方铅矿―黄铜矿―黄铁矿体系）的电位调控浮选分离，这种矿石的电位调控浮选应更容易实现。这种硫化矿的无捕收剂浮选，比传统的黄药类捕收剂的泡沫浮选分离具有更高的选择性，药剂配方简单，更主要的是节省了大量的药剂费用。如能在铝矿山实现，还减少了浮选药剂对后续氧化铝溶出工艺的影响。

5.4石灰拜尔法脱硫

石灰拜尔法具有与传统拜尔法相媲美的生产工艺。添加石灰既能促使一水硬铝石溶解，又能通过Na2O・TiO2・H2O和Na2O・Al2O3・1.8SiO2・xSO3・nH2O的苛化以及生成CaO・TiO2・H2O、3CaO・Al2O3・xSiO2・（6 - 2x） H2O而减少NaOH的损失，既有利于硫的化合物排除，又可促进针铁矿的裂解提高Al2O3的溶出率，并加速针铁矿向磁铁矿转化，改善赤泥的沉降性能，既能减缓结疤，又有利于赤泥综合利用等等。但也存在某些缺点，如Al2O3溶出率较低，附液损失较大等。

5.5 碱石灰烧结法

在碱石灰烧结法中，向生料中加入固体还原剂（生料加煤）可以消除氧化铁和硫的有害影响。使相当的硫转化为二价硫化物，从赤泥排出。

熟料溶出时，Na2S进入溶液。FeS除少部分被碱溶液分解，使其中的硫再转入溶液外，大部分进入赤泥。在采用用喷入法喂料时，上述反应产生的SO2气体相当完全地被料浆吸收，又以Na2SO4的形态回到炉料中，因此，气相排硫量很少，尚不到生料含硫量的1%。

6 结论

要降低进入铝酸钠溶液中的硫化物，可在选矿阶段通过浮选法除去矿石中较多的硫化物，还可以通过石灰拜耳法脱硫和碱石灰烧结法脱硫，这3种是比较可靠、成本较为低廉的脱硫法，因此目前大部分还是用石灰脱硫。

参考文献

[1]谢世，佟立彬.硫酸钠对铝酸钠溶液分解过程影响的研究[J].沈阳化工学院学报，2003，17（1）：29-32.

[2]王建立，刘彩玫.Na2S04杂质对铝酸钠溶液种子分解的影响[J].河南冶金，2001，47 （6）：11-13.

[3]杨重愚.氧化铝生产工艺学[M].修订版.北京：冶金工业出版社，1993：254-265.