摘要
随着我国铝土矿的快速消耗，优质铝土矿资源日趋枯竭，利用含钾的中低品位铝土矿已迫在眉睫。由于我国氧化铝生产过程中，部分钾离子会逐渐富集在循环液中，最终通过氧化铝产品进入电解铝生产过程中，导致电解质的电导率下降、初晶温度降低等问题。因此，明确钾在拜耳流程中的行为并在此基础上进行提钾研究，对铝工业发展具有重要作用。 本文对含钾铝土矿溶出过程的氧化钙添加量、溶出时间、溶出温度、苛碱浓度和含钾铝酸钠溶液种分过程中的 K2O 浓度、晶种添加量、分解末温、αk等条件对钾的行为进行了研究，对硝酸钠和四苯硼钠在含钾铝酸钠溶液中不同条件下的提钾效果进行了研究。本文主要研究内容如下： （1）在溶出过程中，增加氧化钙的添加量、延长溶出时间、提高溶出温度都能明显提高钾的溶出率；在工业生产氧化铝条件下钾的溶出率为 45.76%。钾离子主要跟硅酸盐、硫等结合以Vishnevite（Na6.5K1.02Ca0.12(Si6Al6O24)(SO4)0.96(H2O)2）和Hauyne（K1.6Ca2. 4Na4.32(Al6Si6O24)(SO4)1.52）形式进入赤泥。钾溶出过程受界面化学反应过程控制，实验条件下的化学反应活化能为 41.85 KJ/mol。 （2）含钾铝酸钠溶液种分过程中，增大晶种添加量、提高分解原液中 K2O浓度、降低分解末温、降低原液αk都能提高种分分解率。其中K2O浓度为110 g/L的分解率比K2O浓度为 30 g/L 的分解率高了 7.1%。增大晶种添加量、升高分解末温、增大原液 αk，产品的粗粒度颗粒会增多，但是分解原液 K2O 浓度的增大却会使种分产品的细粒度颗粒含量增多。含钾铝酸钠溶液种分过程中，减小分解原液中的 K2O 浓度、增大晶种添加量、升高分解末温、降低原液 αk均能降低氢氧化铝产品中的钾含量，当原液中 K2O 浓度为 110 g/L 时产品中钾的百分含量达到最高，为 0.0138%；分解原液中 K2O 浓度为 70 g/L 时，约0.19%的钾会经分解过程进入氢氧化铝产品中。 （3）硝酸钠提钾过程中，降低反应温度、增大NO-3和K+的摩尔比、增大苛碱浓度可以增大提钾率；在本实验条件下，最佳提钾条件为CNa2O=260 g/L、摩尔比NO-3：K+=1.5、反应温度 25℃；此时钾的提取率为 59.88%。在四苯硼钠提钾过程中，降低反应温度、增加反应时间、降低苛碱浓度有利于钾的提取。在本实验中，最优提钾条件为苛碱浓度 160 g/L、反应温度 40℃、反应时间 200 min，此时提钾率为 75.30%。综合对硝酸钠和四苯硼钠的提钾效果进行比较：硝酸钠更适合在钾含量大且高碱浓度条件下提钾，而四苯硼钠的提钾率更高。
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