铝合金化铣液中溶解铝稳定技术地研究

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1、学校代码10406分类号TP391.4密级学号080083002101题目铝合金化铣液中溶解铝的稳定技术研究作者冯强学科、专业环境工程指导教师魏立安(教授)申请学位日期2011年5月学校代码：10406分类号：TP391.4学号：080083002101南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）铝合金化铣液中溶解铝的稳定技术研究硕士研究生：冯强导师：魏立安教授申请学位级别：硕士学科、专业：环境工程所在单位：环境与化学工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学STUDYFORTHEALUMINUMCHEMICALMILLINGSOLU

2、TIONTOREMOVEDISSOVLEDALUMINUMADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnEnvironmentalEngineeringbyFENGQiangUndertheSupervisionofProf.WEILi-anCollegeofEnvironmentalandChemicalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011南昌航空大学硕士学位论文摘要铝合金化铣液中溶解铝的稳定技术研究摘要随着中国经济

3、的飞速发展，原铝需求量不断增加，国内铝土矿资源日益减少，现阶段能否从含铝的失效溶液中析出溶解铝，并实现失效溶液重新回用，成为实现循环经济可持续发展急需解决的问题，但是到目前为止还没有一个有效的解决方法。本文就失效的铝合金化铣液进行研究分析，在不影响化铣溶液中有效成分的前提下，将溶解铝进行分离，实现回收溶解铝并将失效的化铣溶液再生后，重新回用到铝材化铣工艺的目的。本文对铝合金化铣溶液中各种物质进行了定性与定量分析测定，并对化铣溶液中溶解铝的去除方法进行实验论证，首次提出具有工业应用价值的化铣溶液中溶解铝的去除方法。具体研究结果如下：(1)采用多种

4、方法去除化铣溶液中溶解铝，确定最佳方法。笔者主要采用空气曝气法、超声强化法、CaO结晶法、纯水稀释法、Al(OH)3结晶法来去除化铣溶液中的溶解铝。实验结果表明：采用空气曝气法和超声强化法不能去除化铣溶液中的溶解铝；采用CaO结晶法，铝的去除率能够达到40%以上，但是化铣溶液中增加了非原溶液中物质Ca离子；采用纯水稀释法，能够破坏溶液中氢氧化钠和溶解铝动态平衡，使溶解铝结晶析出；Al(OH)3结晶法对溶解铝的去除率能够达到50%以上，并没有添加新的化学物质到溶液中，不会改变原有的配比，氢氧化钠、硫化钠和三乙醇胺的损失率小于10%，结合实验结果，

5、笔者得到新的实验方法即纯水稀释结晶法。(2)采用单因素实验与正交实验对纯水稀释结晶法进行系统分析，确定出该方法最佳的实验条件及参数设置。1)单因素实验结果表明：最适宜的稀释倍数为1倍-2倍，溶解铝的去除率能达到60%以上；结晶析出的白色固体物质经X-衍射测定，显示该物质99%以上为氢氧化铝晶体。最适宜温度范围控制在35℃-55℃之间，在这一温度范围内溶解铝的去除率在I南昌航空大学硕士学位论文摘要30%-50%之间，反应周期为8-10天。Al(OH)3晶核来自于化铣溶液本身，因而不会引入任何的其他杂质。最适宜的晶核添加量为溶液中溶解铝质量的0.5

6、倍-1倍，实验反应周期仅为5-6天，溶解铝的去除率为50%以上。搅拌机的转速对分解速度的影响不大。只要能够使Al(OH)3晶核在溶液中保持悬浮状态即可。2)正交实验结果表明：笔者采用Design-Expertsoftware7.0.0软件对正交实验进行设计与分析，结果表明：稀释倍数、温度和晶核量三者之间没有交互影响，但三个因素对纯水稀释结晶法均产生显著的影响。三个因素对溶解铝的去除影响为：稀释倍数＞温度＞晶核添加量。即稀释倍数对铝的去除影响最为显著，温度和晶核添加量相对次之。最佳去除效果参数设置是温度为35℃，稀释倍数为2倍，晶核添加量为1.5

7、倍，溶液中的溶解铝去除率稳定保持在50%以上。(3)根据正交实验结果，笔者进行小试试验。最终结果与实验论证一致。由于小试试验后，该方法要应用于工程实践，因此，在装置设计时兼顾生产实际，得出通过升高温度能够将反应时间缩短至48小时，溶液中溶解铝的去除率稳定在35%左右。关键词：铝酸钠稀释结晶溶解铝晶核II南昌航空大学硕士学位论文AbstractSTUDYFORTHEALUMINUMCHEMICALMILLINGSOLUTIONTOREMOVEDISSOVLEDALUMINUMABSTRACTWiththerapiddevelopmentofChi

8、na'seconomy,increasingdemandforprimaryaluminum,decliningdomesticbauxitereso