24拜耳法生产氧化铝适用于高品位铝土矿,且存在赤泥渣中氧化铝、氧化钠含量高的问题。我国有大量的高硅一水铝石型铝土矿不能得到高效利用。目前利用拜耳法工艺每生产1吨氧化铝,都会产生1.2~1.4 吨的赤泥。随着铝土矿资源的日益匮乏,矿石品位逐渐降低,从而使得赤泥量增大,氧化铝和碱的损失也随之增大。针对以上问题,本课题组提出了“钙化-碳化法”处理低品位铝土矿及赤泥的新工艺,新工艺能够充分提取资源中的氧化铝及氧化钠,且尾渣易于实现无害化处理。使用钙化-碳化法处理中低品位铝土矿和赤泥,在溶铝过程中会形成大量氧化钠与氧化铝分子比高的铝酸钠溶液,该溶液与拜耳法系统合流难度较大。针对这一问题,本文提出用石灰沉铝,铝酸钙循环用作钙化碳化法钙源的工艺。围绕沉铝过程,钙化过程和碳化过程的热力学、工艺条件及反应机理进行了研究分析,具体研究内容及结果如下:(1)对铝酸钠与石灰反应进行了热力学计算,表明50~100℃的温度区间内,反应可以自发进行,且低温更有利于生成水合铝酸钙。对铝酸钙与硅酸钠反应过程的热力学研究结果表明,在50~300℃的温度区间内,优先生成硅饱和系数较高的水化石榴石,且反应温度的提高有利于反应的正向进行。对水化石榴石碳化分解过程的热力学研究结果表明,硅饱和系数越低碳化分解过程越易进行。(2)以纯物质合成水合铝酸钙作为钙源进行赤泥钙化单因素实验表明,在钙硅比2.5:1、反应温度260℃、液固比5:1、反应时间60 min的钙化条件下,能够取得较优的钙化效果,钠含量可降低到0.12%,铝硅比降到0.72。温度和碱浓度对水化石榴石的硅饱和系数影响较大,钙硅比、液固比及反应时间对硅饱和系数影响较小。(3)通过对钙化渣进行碳化溶铝实验表明:以铝酸钙为钙源钙化过程中,在相对较高的钙化碱浓度下(200 g/L左右)以及200℃以上的钙化温度下,钙化渣硅饱和系数多为0.8~1.0之间,硅向铝酸钙中溶解充分,碳化过程无副反应发生,且并未出现稳定性过强阻碍分解的现象,碳化效果良好。在适宜条件下,溶铝渣中铝硅比可降至0.51,钠碱含量0.3%。溶铝率最高73.79%。钠的提取率达到98%。取得了良好的转型效果。