——．沈阳理工大学硕士学位论文
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ｔｈｅｌｏｗｅｒｐＨｗｏｕｌｄｍａｋｅＡ１０２。ｉｎｔｏ
Ａｌ（０Ｈ）２＋ａｎｄＡｌ（ＯＨ）３，ａｎｄｍａｋｅＨ２Ｓｉ０４２‘ｉｎｔｏ
Ｈ３Ｓｉ０４。ａ１１ｄＨ４Ｓｉ０４，ｗｍｃｈｅｘｉｓｔｅｄｉｎｓｏｌｉｄｐｌ琊ｅ，Ｗｈｅｎ
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Ｋｅｙ、Ｖｏｒｄｓ：ｐＨＶａｌｕｅ；ｐｏｌｙｌｎｅｒｉｃｓｐｅｃｉｅｓ；ａｌｕｍｉｎａｔｅｉｏｎ；ｓｉｌｉｃａｔｅｉｏｎ
第１章绪论
第１章绪论
１．１引言
口腔科学
在自然界和工业生产中的铝矿物绝大部分含有硅的成分，硅的含量在氧化铝生产过程中有着非常重要的影响，硅的存在引起氧化铝和氧化钠的损失，在分解过程中析出，造成氧化铝产品质量的下降，不 能达到生产高品质氧化铝的要求，所以氧化铝的碱法生产工艺实际上是氧化铝和氧化硅的分离过程，在评价铝土矿质量指标中除氧化铝的含量外，更重要的是其刖Ｓ（铝硅比）。溶出液中的硅量指数越高，炭分时才能得到更多符合要求的氧化铝产品，整个生产流程中的物理流量和机械损失才越低，同时硅含量的降低也可以减轻蒸发时的结垢现象，所以要保证产品的质量，必须进行深度脱硅，使硅含量降低到最低，而硅和铝在碱液中的存在特性很相近，这样就加大了氧化铝中硅的脱除难度。加之我国的铝矿资源中硅含量高的影响致使氧化铝生产的成本较高，为此国内在氧化铝生产中越来越重视氧化硅的脱除研究，从原来的溶液脱硅（将溶液中存在的硅酸根离子转化成硅的沉淀化合物使之从溶液中脱除掉，为固．液脱硅），扩展到原料脱硅（将含硅低和含硅高的不同铝矿物以选矿的方式分离开，为固一固脱硅），再到过程脱硅（通过溶出的形式使含铝的化合物形成溶液，而含硅化合物转化为固体残渣，以达到分离的目的，为固．液脱硅），同时对生产过程中的各个环节的技术措施进行优化，进行一系列的技术创新，尽力避免生产过程中二氧化硅杂质所造成的种种不良影响。 可见在氧化铝生产的整个过程中脱硅贯穿于始终，在初始对于原料进行脱硅是为了减少进入生产流程中的Ｓｉ０２的含量；在生产过程中对硅的脱除目的是在于降低流程中Ｓｉ０２的循环量；最后溶液脱硅是氧化铝生产工艺中实现硅铝分离的最后环节，决定着氧化铝的质量等级，决定了最后氧化铝的工业生产应用，所以本课题对于硅铝溶液分离过程进行系统细致的研究，将有意于为工业实践生产提供理论指导，使脱硅技术得以创新，脱硅概念得到拓展【¨。
本课题对于硅铝溶液的分离研究主要是通过酸碱度对硅铝溶液中离子的性质行为的影响，来寻一种最佳的生产工艺使硅和铝以不同形态从溶液中分离出来，
布莱克斯科尔斯
．１．
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为脱硅技术开辟一条新的途径，消除二氧化硅对生产过程中的影响，优化中国氧化铝工业的技术经济指标。
１．２硅、铝工业化生产现状
目前国际市场对于硅的需求量仍然很大，竞争也激烈。中国的工业硅的生产，经过近五十年发展，现在的产能、产量和出口量均居世界首位，但就整个硅工业来说，还不是参与国际竞争的优势产业，多年来工业硅的生产的产品质量不高，化学用硅比例小，出口价格低，这样使得我国硅工业的生产和出口效益一直欠佳，严重制约我国硅工业的发展。因此对于硅的生产需要加大科技投入，促进技术进步和科技创新，从而推进产业结构调整，实现产业结构由高消耗向高效率、粗加工向精细加工的转变，提高产品质量，开发新品种，增加产品竞争力，降低产品的综合能耗，做好节能减排和废渣废料的回收利用，发展循环经济。
我国氧化铝的产量长期不能满足国内市场需求，需要大量进口来补充，因此我国氧化铝工业有很大的发展空间，针对国内铝土矿资源的限制，我们需要不断探索新的途径，来发展我国氧化铝产业。我国煤资源丰富，研究发现工业生产中产生的粉煤灰中含有大量的氧化铝，发展以粉煤灰为原料制取多用途的超细氧化铝，氢氧化铝，扩展了粉煤灰的综合利用，是废弃物再利用减轻环境污染问题，同时也缓解了铝土矿资源日益紧张的状况，为铝工业生产开拓了一条取之不尽的矿物资源。 １．２．１氧化铝的生产现状及研究现状
１．我国氧化铝的生产现状
三部门联合发布9个新职业我国氧化铝的生产成本偏高主要是受铝土矿资源特点的影响，铝土矿主要分为两种，一种是易于开采的矿床埋藏较浅的红土型铝土矿，另一种是矿床埋藏较深开采难度较大的沉积型铝土矿。在我国铝土矿主要以沉积型为主，这样就加大了开采的难度和成本。此外，我国铝土矿储量的９８％左右是一水硬铝石型铝土矿，这种铝土矿具有低铝、高硅、低铁、难容、电率低等特点，这样国内的铝土矿资源生产氧化铝难以采用国外常用的拜耳法生产技术，因为国外的铝土矿多为铝硅比较高的三水硬铝石，在国内氧化铝的生产只能采用混联法和烧结法，造成生产过程中的能耗高，流程工艺复杂，生产周期长以及生产成本高的问题，同时国内的风化壳型铝土矿共生和伴生多种矿产，这样种种的问题和现状更增加了氧化铝
第１章绪论
工业生产的难度和生产成本。
２．从粉煤灰中提取氧化铝的研究现状
面对我国氧化铝生产的现状，研究发展从粉煤灰中提取氧化铝，其工艺主要有：酸浸法、浓碱溶出法、石灰石烧结法、电热直接还原法、气体氯化法【２】等，其中比较成熟的是前三种，下面就它们的工艺流程简述如下：
依稀大地湾①酸浸法提取氧化铝刚
此方法利用酸从粉煤灰中溶出铝，主要用浓酸（ＨＣｌ、ＨＦ或Ｈ２Ｓ０４）为溶出剂，以ＮＨ４Ｆ作为助溶剂与粉煤灰混合，搅拌、加热至沸腾，使粉煤灰中的铝溶出来，再对含铝的溶出液进行除杂处理，以铝盐的形式沉淀析出，经干燥煅烧得到氧化铝产品。此方法适用于碱性较低的粉煤灰，在溶出铝的同时还可以回收多种金属，但铝的溶出率不高，生产过程中所用的浓盐酸挥发性高对环境产生二次污染，虽可提高溶出率但对设备要求高，增加生产成本。从综合经济效益出发，此方法所获得的氧化铝提取率低，成本高，很少被采用。
②碱法提取氧化铝嘲
粉煤灰中主要的矿物相为石英（Ｓｉ０２）和莫来石（３Ａ１２０３·２Ｓｉ０２），提取舢２０３的实质是将莫来石中的铝溶出来，杂质硅以固体形式析出，从而达到硅铝的分离，完成氧化铝的生产。盐盆
具体工艺流程中，先对粉煤灰进行预处理，用碱液在一定条件下与粉煤灰进行反应，使莫来石溶解，将铝和硅溶出来，再对溶出液进行处理，形成铝和硅的沉淀，此后加酸使铝、硅分离，得到的滤液浓缩得到ＡｌＣｌ３·６Ｈ２０晶体，加热分解可得础２０３产品。
用碱法制得的ＮａＡｌ０２溶出液中含有大量的杂质硅，为得到高纯度的氧化铝产品需要对溶出液进行纯化处理，此外此法因为用的是浓碱，对设备有较强的腐蚀性，设备投资大。
③石灰石烧结法提取氧化铝凹】
该工艺主要分烧结、熟料自粉化、溶出、脱硅、炭化和煅烧几个部分，具体的生产流程是将粉煤灰和石灰石按比例混合，粉磨后在高温炉内高温烧结，使粉煤灰中的Ａ１２０３和Ｓｉ０２分别与石灰石中的ＣａＯ生成容易溶解在Ｎａ２Ｃ０３溶液中的５ＣａＯ·３Ａ１２０３和不溶性的２Ｃａｏ·３Ｓｉ０２，便于Ａ１２０３的溶出，达到铝和硅、钙的分离
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效果。为了进一步提高产品中Ａ１２０３的纯度，可以再进行溶出液的脱硅处理，得到铝酸钠的精液，
制备高纯度的氢氧化铝和氧化铝产品。
此法大大提高了氧化铝的溶出率，将氧化铝溶解于溶液中，可以调节氧化铝的结晶沉淀条件，得到符合要求的氧化铝的产品。从含铝的溶出溶液中提取超细氢氧化铝，高温煅烧即得到粒度分布比较均匀，分散性好，颗粒接近球状的氧化铝，提高了粉煤灰的综合利用价值，但该法需要的高温条件能耗比较高，工艺成本比较高是这一工艺方法所要解决的问题。
产业结构理论
３．高纯超细氧化铝的研究现状及主要性能、用途
目前国外一些发达国家对于高纯超细氧化铝的研究和生产做了大量的工作，技术水平处于国际领先地位，形成大批量的规模化生产。而在国内氧化铝生产主要为工业氧化铝，高纯超细氧化铝的生产尚未达到产业化水平，产品主要依赖于进口。高纯超细氧化铝是精细陶瓷的重要原料之一，具有优良的性能，除了有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小等特性，还具有纯度高、无硬团聚、粒径细小而分布均匀，烧结性能好等优良的物理、化学性质。随着国内高新技术产业的不断发展，对于这种高性能氧化铝的需求不断增加，从而对于高档次、高附加值氧化铝的研究有着广泛的发展前景…２】。一般来讲，对于颗粒，其尺寸越小，粒径分布越窄，越有利于制备各种高性能指标产品，超细化和高纯化氧化铝的制备研究及应用也显得越来越重要，已成为今后材料发展的一个趋势，其主要应用有以下几个方面：
在宇航工业与材料微电子等高科技领域常用来制造如转子、活塞、多层集成电路基板、多层电容器、微波器件、激光器等，随着科学技术的快速发展，其应用前景广阔。
氧化铝单晶是一种技术密集型产品，广泛应用于红外技术，作为透红外窗口实现光电最佳转换；刚玉单晶是一种新型工业材料，其硬度仅次于金刚石，耐高温，耐磨损，绝缘性好，化学性质稳定，医学中可作为人工关节骨或人工牙齿，有很好的生物兼容性。
以氧化铝为原料的高压钠灯，有节能、高亮度等优点，广泛应用于公共场合的照明。近年来研究发现氧化铝微粒具有反射红外线的功能，用于纺织物中，冬天减少自身红外辐射热损失，有保温效用；夏天能反射日光，减少阳光照射，具
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