参照原矿浆制备工艺条件，以分析纯 NaOH 和分析 纯 Al（ OH） 3 配制循环母液，其化学成分如表 2 所 示：
光谱产生特征吸收的波长范围基本一致，说明二者 之间存在相同的官能团结构，因此称木薯粉为木薯 淀粉。木薯粉的特征峰为： 3420cm － 1 ～ 3250cm － 1 的 － OH、2990cm － 1 ～ 2850cm － 1 的 － CH2 － 、1200cm － 1 ～ 1025cm － 1 的 C － OH 以及 1050cm － 1 ～ 1020cm － 1 的
2011 年第 9 期
轻金属
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为了直观了解铝土矿中有机物在预热和溶出过 程中进入溶液的比例，计算了溶出的有机碳与矿石 中有机碳之比，用 η 表示； 溶出的有机物碳占矿石 质量百分数，用 TOC溶出 表示。
图 4 淀粉结构式［12］
1． 1． 5 润滑油 试验所用润滑油为我国某氧化铝厂为降低压煮
参照氧化铝溶出工艺条件，按照 Rp = 1． 1 进行 配料，以分析纯 NaOH 和分析纯 Al（ OH） 3 配制 Nk = 228g / L，Al2 O3 = 250． 8g / L 铝酸钠溶液。分别加入 压煮器用润滑油 0． 10g、0． 25g、0． 50g、0． 75g，1． 0g 到 50mL 配置好的铝酸钠溶液中，在 260℃ 下溶出 1． 5h，将溶出后液过滤后用 1 + 1 的盐酸酸化至 pH ≈1，煮沸 15min，以除去溶液中的无机碳，冷却定容
图 5 压煮器搅拌轴润滑油红外光谱图
1． 1． 6 其他试试 其他试剂均为分析纯。
1． 2 试验仪器
试验中有机物的分析使用岛津中国有限公司生 产的 TOC － VCPH 型总有机碳分析仪。
1． 3 试验方法
1． 3． 1 铝土矿预热和溶出过程中有机碳进入溶液
的情况
在 100℃ 预 热 采 用 容 积 为 2L 的 高 压 釜。 在
2011 年第 9 期
·氧化铝 氟化盐·
轻金属
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拜耳法氧化铝生产流程溶液中有机物积累研究
陈文汨，冷学坤
（ 中南大学冶金科学与工程学院，湖南 长沙 410083）
摘 要：拜耳法生产氧化铝过程中，有机物在铝土矿预热、溶出、赤泥沉降等工序进入铝酸钠溶液中，随着铝酸钠溶液 的循环，有机物经过积累达到一定浓度后会严重影响拜耳法生产。本文研究了在铝土矿预热、溶出、赤泥沉降等过程 中有机物的行为，进入铝酸钠溶液中有机物的量以及变化规律。试验研究发现： 在预热和溶出过程中，铝土矿中 20% ～ 30% 的有机碳进入溶液，占矿石质量的 0． 04% ～ 0． 07% ，铝酸钠溶液中的有机物主要来源于矿石，少量来源于赤泥 沉降过程使用的添加剂，其他过程带入溶液中的有机物极少。 关键词：有机物； 铝酸钠溶液； 铝土矿； 氧化铝； 拜耳法 中图分类号： TF80 文献标识码： A 文章编号： 1002-1752（ 2011） 09-11-5
国内关于拜耳法生产氧化铝流程中有机物进入
收稿日期： 2011 － 03 － 16
溶液中的量及其变化规律的相关研究不多，本试验 模拟氧化铝溶出以及沉降分离工艺条件，对矿石中 有机物在预热和溶出过程中进入铝酸钠溶液的情 况、在赤泥沉降过程中因加入的絮凝剂进入铝酸钠 溶液中的有机物的情况，以及压煮器搅拌轴润滑油 在搅拌过程中进入铝酸钠溶液的情况进行了系统的 研究，研究结果对与拜耳法生产氧化铝具有十分重 要的意义。
用高压釜在 260℃ 条件下溶出 1． 5h，将溶出后 液稀释到 Nk = 165g / L，在 95℃ 条件下进行沉降，絮 凝剂为 A665 以及木薯粉，A665 絮凝剂的添加量为 30g / t － 干赤泥，而木薯粉的加入量分别为 500g / t － 干赤泥，1000g / t － 干赤泥，2000g / t － 干赤泥。将沉 降后的溶出后液过滤，取过滤后溶液用 1 + 1 的盐酸 酸化至 pH ≈1，煮沸 15min，以除去 溶 液 中 的 无 机 碳，冷却定容后测定其 TOC，将测得的 TOC 换算为 引入的有机碳的质量。 1． 3． 3 压煮器搅拌轴润滑油在高压溶出过程中的 转化行为
A study on build up of organic substances in Bayer liquor
CHEN Wen － mi and LENG Xue － kun
（ School of Metallurgy Science and Engineering， Central South University，Changsha 410083，China）
相关研究结果表明［1 ～ 11］，有机物给拜耳法氧化 铝生产带来一系列不利影响： 使溶液的比重、粘度、 沸点和比热增加，界面张力降低； 使蒸发过程中析出 的一水碳酸钠粒度变细，造成沉降和过滤分离困难； 溶液中的腐殖酸盐等高中分子量有机物含量较高 时，溶液或浆液中往往产生大量泡沫而减少设备容 积； 由于有机物与碱反应生成各种有机钠盐，造成碱 的损失； 对晶种分解造成严重影响，如降低分解率、 加快种分设备内结疤的生成速度、使种分得到的氢 氧化铝带色等。因此研究拜耳法流程中有机物的行 为具有重要的意义。
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陈文汨，冷学坤：拜耳法氧化铝生产流程溶液中有机物积累研究
2011 年第 9 期
图 1 铝土矿 XRD 图谱
成分 铝土矿
表 1 铝土矿主要化学成分
Al2O3 60． 37
SiO2 6． 11
Fe2O3 15． 43
TiO2 3． 50
总碳 0． 37
wt，%
A/S 9． 88
1． 1． 2 母液 为避免母出液中的 TOC（ 有机碳） 换算为苛性
碱浓度为 170g / L 的溶出液的 TOC，以 TOCS 表示：
TOCS
=
170 × 溶出液中的 TOC 溶出液中的苛性碱浓度
η
=
溶出的有机碳 矿石中的有机碳
×
100%
TOC溶出 （ wt% ）
= 溶出的有机碳 × 100% 矿石质量
研究温度对于有机物进入溶液的影响时，取铝 土矿 12． 6g，CaO1． 0g，Al（ OH） 37． 6g，加入自制铝酸 钠溶液 50mL，分别在 100℃ 、160℃ 、200℃ 、230℃ 、 260℃ 下溶出 1． 5h，将溶出液过滤，取过滤后溶液用 1 + 1 的盐酸酸化至 pH≈1，煮沸 15min，以除去溶液 中的 无 机 碳，冷 却 定 容 后 测 定 其 TOC，将 测 得 的 TOC 换算为引入的有机碳的质量。
－C －O －C －。
表 2 循环母液主要化学成分
成分
Al2O3
Nk
母液
114
228
g/L
Rp 0． 5
1． 1． 3 石灰 试验所采用的石灰为分析纯碳酸钙在 1100℃
下煅烧 60 分钟所得。 1． 1． 4 木薯粉
木薯粉也称木薯淀粉，其价格低于淀粉，在氧化 铝沉降过程中作为天然高分子絮凝剂加入稀释矿浆 中强化赤泥在铝酸钠溶液的沉降过程，试验所用木 薯粉为我国某氧化铝厂在氧化铝沉降过程中所添加 的木薯粉，木薯粉以及可溶性淀粉的红外光谱图如 图 2，图 3 所示。淀粉是一种多糖，结构式［12］如图 4 所示。木薯粉具有与淀粉相似的官能团结构，从红 外光谱图中可以看出，木薯粉与可溶性淀粉的红外
1 试验
1． 1 试验原料 1． 1． 1 铝土矿
试验所用铝土矿来自广西某地，经过烘干后磨 细混匀，其化学成分以及 XRD 衍射图谱如表 1、图 1 所示，从图 1 可以看出： 铝土矿中铝是以一水硬铝石 的形式存在，硅主要以高岭石形式存在，铁主要以针 铁矿以及赤铁矿两种形式存在，矿石中的钛是以锐 钛矿的形式存在。
Abstract： In Bayer process，organic substances enter into sodium aluminate solution during the slurry pre － heating，digestion and red mud settling． With the circulation of Bayer liquor，the organic amount reaches a certain level and then seriously affects the alumina production． In this paper，a study was conducted on behavior of organic substances during the slurry pre － heating，digestion and red mud settling． The results showed that about 20% ～ 30% organic substances in the bauxite entered into the sodium aluminate solution during the slurry pre － heating and digestion． The organic substances of Bayer liquor mainly came from bauxite，little came from the red mud settling additives and seldom from other process operations． Key words： organic substance； sodium aluminate solution； bauxite； alumina； Bayer process
拜耳法生产氧化铝都面临着如何控制铝酸钠溶 液中有机物的问题。在铝土矿预热和溶出时，有机 物与碱液反应进入矿浆，进入溶液的有机物的量取 决于铝土矿类型和处理条件。除此之外，工艺过程 中加入的絮凝剂、去沫剂以及压煮器搅拌轴润滑油 等工艺操作过程也能带入有机物。随着溶液的不断 循环，有机物在溶液中不断积累，当有机物的总量在 溶液中达到一定量之后就会影响拜耳法生产。