高铁高硅铝土矿拜耳法生产氧化铝试验研究

高铁高硅铝土矿拜耳法生产氧化铝试验研究

张正林1 熊 林1 徐 强2

（1.中国铝业股份有限公司广西分公司，广西 平果 531499； 2. 浙江大学浙江加州国际纳米技术研究院，浙江 杭州 310058）

【摘 要】目前广西氧化铝生产的铝土矿其氧化铝含量52%～54%，铝硅比9左右。由于铝土矿资源的减少，对低品位的铝土矿使用成为解决资源短缺的主要措施。文章针对拜耳法氧化铝生产工艺进行了低品位铝土矿生产氧化铝试验，溶液为广西氧化铝生产企业的母液，采集制备铝硅比为6.9的低品位铝土矿矿样，根据铝土矿高铁高硅的物相性质，不同条件下的溶出试验、赤泥分离沉降试验。经过试验研究，高铁高硅的铝土矿只要采取合适的生产技术条件，完全满足拜耳法氧化铝生产工艺。该试验研究解决了铝土矿资源相关不足的问题，对氧化铝生产应用具有积极意义。

【关键词】铝土矿；氧化铝；溶出；沉降

【中图分类号】TF8 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2019)06-0021-05

Experimental Study on Bayer Process for Alumina Production from

High Iron and High Silicon Bauxite

Abstract: At present, the alumina content of bauxite produced by alumina in Guangxi ranges from 52% to 54%, and the ratio of alumina to silicon is about 9. Due to the reduction of bauxite resources, the use of low-grade bauxite has become the main measure to solve the shortage of resources. In this paper, low-grade bauxite is used to produce alumina in Bayer alumina production process. The solution is the mother liquor of Guangxi alumina production enterprises. Low-grade bauxite samples with Al/Si ratio of 6.9 are collected and prepared. According to the phase properties of high-iron and high-silicon bauxite, dissolution test under different conditions and red mud separation and sedimentation test are carried out. The experimental results show that the bauxite with high iron and silicon content can completely meet the production process of alumina by Bayer process if the appropriate production conditions are adopted. The experimental study has solved the problem of insufficient bauxite resources, and has positive significance for the production and application of alumina.

Key words: bauxite; alumina; digestion; settling

1 前言

广西的氧化铝生产都采用的是拜耳法技术生产，其设计生产对铝土矿的要求是氧化铝含量大于56%，A/S在12左右。经过近十多年的生产开采，铝土矿也不断减少，目前已探明可使用的铝土矿的使用年限约7～10年，并且品位也大幅度降低，经过十多年的生产实践及技术进步，广西各企业有效的使用各类铝土矿，对不同品位的铝土矿进行掺配使用，目前使用的铝土矿的质量为：氧化铝含量＞（52%～54%），A/S＝（9±0.5）。

整体上来看，中国铝土矿资源较为丰富，铝土矿保有基础储量在世界上居第七位，储量在世界上居第八位[1]。截至到2006年，保有的资源储量为27.76亿吨，其中储量5.42亿吨，基础储量7.42亿吨，资源量20.35亿吨，主要分布在山西、河南、广西、贵州4省区，其资源储量占全国的90.9%，其中

广西占15.5%，百色市累计查明资源储量7.136亿吨，占广西资源储量总量99.67%；其中，县域分布最多为靖西市3.012亿吨，占百色市资源储量总量42.07％；其次平果县2.381亿吨，占百色市资源储量总量33.26%；再次为德保县1.063亿吨，占百色市资源储量总量14.85%。崇左市、贵港市、南宁市一带的铝土矿主要为铁铝共生矿，其特点为高铁高铝高硅，其品位较低，其铝硅比为2.5～7.5，目前的利用率较低。

广西经过十多年的氧化铝大规模生产，已消耗了大量的铝土矿，其资源量已日渐枯竭，探明可使用的铝土矿的使用年限约7～10年，因此获取新的铝土矿资源，并能用于当前的生产流程成为了企业的重点工作及技术攻关课题。广西百色平果、德保、靖西、那坡有较大储量的铝土矿，但在各个矿区都建有氧化铝厂：中国铝业广西分公司（年产氧化铝250万吨），广西华银铝业公司（年产氧化铝220万吨）、靖西信发铝厂（年产氧化铝270万吨），广西田东锦鑫化工有限公司

【收稿日期】2019-04-05

【作者简介】张正林（1976－），中国铝业股份有限公司广西分公司高级工程师，研究方向为有色金属冶炼生产技术研发及管理；熊林（1972－），中国铝业股份有限公司广西分公司高级工程师，研究方向为有色金属冶炼生产技术管理；徐强（1986－），浙江大学浙江加州国际纳米技术研究院讲师，研究方向为功能材料研究及应用。

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（年产氧化铝86万吨），广西天桂铝厂（年产氧化铝120万吨），可见广西区的铝土矿资源也非常紧张。另外在贵港有大量的铁铝共生三水铝土矿，其特点是矿石中Al2O3含量为20%～25%，Fe2O3含量为40%～48%，平均A/S比约为2，品位较差。在崇左由大量的一水硬铝石，其特点是高铁高硅，Al2O3含量为40%～50%，SiO2含量为5%～8%，Fe2O3含量为26%～32%，平均A/S约6～7。在这两个地区均没有建厂，如何有效获取和使用这些铝土矿资源，开展相应的技术研究是非常必要的。

2 拜耳法生产氧化铝工艺

氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。碱法生产氧化铝的基本过程如下。

图1 碱法生产氧化铝基本过程

碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和联合法等多种流程。

拜耳法是直接用含有大量游离NaOH的循环母液处理铝矿石，以溶出其中的氧化铝而获得铝酸钠溶液，并用加晶种搅拌分解的方法，使溶液中的氧化铝以Al(OH)3状态结晶析出。种分母液经蒸发后返回用于浸出另一批铝矿石。矿石中的主要杂质SiO2是以水合铝硅酸钠（Na2O…… Al2O3•1.7SiO2•nH2O）的形式进入赤泥，造成Al2O3和Na2O的损失[2]。因此，拜耳法适合处理高品位铝矿，铝硅比A/S大于9。

拜耳法的实质就是使下一反应在不同的条件下朝不同的方向交替进行：

拜耳法生产氧化铝的工艺流程是由许多工序组成的，其中主要有铝土矿的溶出、沉降、晶种分解和分解母液的蒸发四个工序，如图2所示的生产工艺流程图[3]。

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（a）Na2O-Al2C3-H2O系中的拜耳法循环图

（b）拜耳法生产氧化铝的基本流程图

图2 氧化铝生产流程图

3 高铁高硅铝土矿生产氧化铝试验思路

3.1 氧化铝生产工艺选择

由于是高铁高硅铝土矿，只有综合有效的利用铝土矿里的有价物质，才能获得较好的效益，因此对该矿石的利用，必须对铝和铁都进行回收。

工艺路线1：先铁后铝路线，将高铁高硅铝土矿先进行磁选将铁回收，再将选铁后的铝土矿进行氧化铝生产，该路线经过试验，受矿物的影响，铁回收率较低，该路线不经济，不可行。

工艺路线2：先铝后铁路线，将高铁高硅铝土矿先进行氧化铝生产试验，在对氧化铝生产的赤泥进行选铁试验，经过大量的生产实践及文献，铁矿石在经过高温后，其物相都会发生变化，通过磁选就可有效地回收铁，因此该路线主要是进行氧化铝生产试验。

3.2 氧化铝生产试验思路

氧化铝生产的主要有磨矿、溶出、沉降分离、晶种分解、煅烧、蒸发等六大工序。其中磨矿是物理过程，只需要选择好磨矿设备就行了，不需要试验。晶种分解、煅烧、蒸发与矿石无关，也不需要试验，因此该生产试验主要是进行溶出和赤泥沉降试验。

4 高铁高硅铝土矿的化学成分及矿物

组成研究

4.1 铝土矿样品的制备

通过到现场进行多种铝土矿样品采集，共获得矿样300kg。经破碎、缩分、细磨（全部过60目筛）及混匀后，调配至A/S为6.9，作为试验用铝土矿。

4.2 铝土矿的化学成分

采用原子吸收光谱仪（AAS）、X荧光光谱分析仪（XRF）以及碳硫分析仪等对试验铝土矿进行了化学成分分析，分析结果如表1所示。

表1 试验铝土矿的主要化学组成 %

Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 K2O Na2O CaO MgO 45.61 6.61 28.90 4.43 0.17 0.03 0.15 0.064 P2O5 S MnO Zr Ga Cr Zn Sr 0.26

0.019

0.060

0.037

0.0051

0.10

0.0048

0.0039

从表1可以看出，该混合矿样Al2O3含量为45.61%，SiO2

含量为6.61%，Fe2O3含量为28.9%，试验铝土矿的A/S为6.9。

4.3 铝土矿的矿物组成

采用X-射线衍射仪（XRD），结合上述化学成分分析结果，对该混合铝土矿矿样进行了矿物学组成研究。图3为试验铝土矿的X-射线衍射图，表2为该矿的主要物相组成。

I-伊利石 K-高岭石 B-一水软铝石 G-三水铝石 D-一水硬铝石 Go-针铁矿

H-赤铁矿 A-锐钛矿 R-金红石 Q-石英

图3 试验铝土矿的X-射线衍射曲线

表2 试验铝土矿的主要矿物组成/%

一水硬 一水软 三水

铝石 铝石 铝石 赤铁矿 针铁矿 高岭石 石英

伊利石 锐钛矿 金红石 36.0 2.0 14.0 25.0 4.5 9.6 1.5

1.5

3.0

1.4

从表2可以看出试验铝土矿中主要的含铝矿物包括一水硬铝石、一水软铝石及三水铝石，主要的含硅矿物为高岭石。

5 试验铝土矿的拜耳法溶出性能试验

5.1 试验设备和方法

溶出试验在熔盐加热的钢弹溶出器内进行，控温精度为±0.1℃。

溶出赤泥中Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、Na2O及K2O的含量用X荧光光谱测定。

根据铝土矿及溶出赤泥的铝硅比，计算氧化铝的溶出率，具体计算公式如下[4]。

氧化铝实际溶出率：

h(A/S)矿-(A/S)泥A=(A/S)´100%

矿氧化铝相对溶出率：

h=(A/S)矿-(A/S)泥A相(A/S)´100%

矿-1式中：

(A/S)矿——矿石中Al2O3与SiO2的质量比； (A/S)泥——赤泥中Al2O3与SiO2的质量比。

5.2 主要试验结果

5.2.1 石灰添加量对拜耳法溶出赤泥A/S和N/S的影响

在溶出温度260℃、溶出时间60min的条件下，采用广西某企业的母液，对试验铝土矿进行了石灰加入量分别为5%、7%、9%、11%、13%、15%的拜耳法溶出试验，主要试验结果如表3所示。图4为石灰加入量与拜耳法溶出赤泥A/S的关系，图5为石灰加入量与拜耳法溶出赤泥N/S的关系，图6 石灰加入量不同时溶出赤泥的X-射线衍射曲线。

表3 石灰加入量对赤泥A/S和N/S的影响

赤泥成分% 溶出率% 编号 石灰

量% AlA/S N/S 2O3 SiO2 Na2O CaO ηA η相 LSY-1-1 5 23.56 8.30 5.12 6.56 2.84 0.62 58.86 68.84 LSY-1-2 7 14.30 8.96 5.02 10.39 1.60 0.56 76.87 89.90 LSY-1-3 9 11.24 9.04 4.00 13.57 1.24 0.44 81.98 95.87 LSY-1-4 11 10.89 9.05 3.01 16.20 1.20 0.33 82.56 96.55 LSY-1-5 13 11.12 8.79 2.37 18.18 1.27 0.27 81.67 95.50 LSY-1-6

15

11.46

8.45

1.78

20.13

1.36

0.21

80.34

93.96

注：ηA为氧化铝的实际溶出率，η相为氧化铝的相对溶出率。

S/Alime(%)

图4 石灰加入量对溶出赤泥A/S的影响

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N/Slime(%)

图5 石灰加入量对溶出赤泥N/S的影响

图7 溶出温度260℃，溶出时间60分钟条件下溶出液аK与

赤泥A/S的关系曲线

从图6和图7中可以看出，随石灰加入量增加，溶出赤泥A/S呈先迅速下降至最低值后略有升高趋势，而赤泥N/S则随石灰加入量增加持续下降。石灰加入量为11%左右时，溶出赤泥A/S最低，该条件下溶出赤泥A/S约在1.20左右，N/S在0.32左右。综合考虑矿石氧化铝的溶出率、化学碱耗及流程中的物料流量，溶出该矿时，适宜的石灰加入量应为9%～11%。

从图7中可以看出，溶出赤泥A/S随溶出液分子比的增加呈先剧烈下降后趋于平缓的趋势。综合考虑矿石氧化铝的溶出率及系统循环效率，在溶出温度260℃，溶出时间60分钟条件下，适宜的溶出液分子比为1.43左右，该条件下溶出赤泥A/S为 1.16左右，N/S为0.30左右。氧化铝实际溶出率约为83%，相对溶出率约为97%。

在溶出温度270℃、溶出时间45min、石灰加入量为11%的条件下，采用中国铝业广西分公司的母液，对试验铝土矿进行了平衡溶出试验，主要试验结果如表5所示。图8为溶出液аK与赤泥A/S的关系曲线。

表5 溶出温度270℃、溶出时间45分钟时矿石平衡溶出试验结果

矿石溶出液成分/g/L 赤泥成分/% 溶出率/% g/L-аK A/S N/S

Na2OT Al2O3 Na2OK Al2O3 SiO2 Na2O ηA η相 母液

LSY-14-5 437.6 223.87 264.0 206 1.28 11.52 8.47 2.54 1.36 0.30 80.29 93.89 LSY-12-1 405.6 224.31 253.4 212 1.38 10.94 9.10 2.75 1.20 0.30 82.58 96.57 LSY-12-2 376.0 194.12 220.8 191 1.42 10.81 9.12 2.76 1.19 0.30 82.82 96.86 LSY-12-3 348.8 198.19 210.8 189 1.47 10.54 9.07 2.76 1.16 0.30 83.16 97.25 LSY-12-4 323.8 213.82 218.8 202 1.52 10.59 9.17 2.72 1.15 0.30 83.26 97.37 LSY-12-5 300.4 231.87 227.8 220 1.59 10.68 9.13 2.82 1.17 0.31 83.05 97.12 LSY-12-6 279.6 224.01 214.4 213 1.63 10.28 9.12 2.69 1.13 0.29 83.66 97.84 编号

（图形右侧5、7、9、11、13、15表示石灰加入量为5、7、9、11、13、15%） Can-钙霞石 D-一水硬铝石 Hy-水化石榴石 H-赤铁矿 CT-钙钛矿

图6 石灰加入量不同时溶出赤泥的X-射线衍射曲线

1.81.71.61.5A/S从图6中可以看出，石灰加入量小于9%时，溶出赤泥中可明显见到未反应的一水硬铝石的衍射峰；石灰加入量大于9%时，赤泥中一水硬铝石峰消失。随着石灰加入量的增加，赤泥中的钙霞石的峰在不断降低，而水化石榴石峰在不断增强，说明随着石灰添加量的增加钙霞石在不断地向水化石榴石转化，这是赤泥N/S随石灰添加量增加而降低的原因。 5.2.2 溶出液аK对拜耳法溶出赤泥A/S和N/S的影响

在溶出温度260℃、溶出时间60min、石灰加入量为11%的条件下，采用广西某企业的母液，对试验铝土矿进行了平衡溶出试验，主要试验结果如表4所示。图7为溶出液аK与赤泥A/S的关系曲线。

表4 溶出温度260℃、溶出时间60分钟时矿石平衡溶出试验结果

编号 LSY-7-1 LSY--7-2 LSY--7-3 LSY--7-4

矿石g/L-母液 405.6 376.0 348.8 323.8

溶出液成分/ g/L Na2OT Al2O3 Na2OK 206.59 215.61 225.85 228.52

233.2 241.4 241.0 236.6

192 204 209 214

аK 1.35 1.39 1.43 1.49

赤泥成分 /% Al2O3 SiO2 Na2O 12.07 11.19 10.62 10.75

8.77 9.12 9.21 9.22

2.81 2.89 2.77 2.81

A/S N/S 1.38 1.23 1.15 1.17

0.32 0.32 0.30 0.30

溶出率 /% ηA 80.05 82.22 83.29 83.10

η相 93.62 96.15 97.40 97.18

1.41.31.21.111.251.31.351.41.451.5digestion αk1.551.61.651.7 图8 溶出温度270℃，溶出时间45分钟条件下溶出液аK与

赤泥A/S的关系曲线

从图8中可以看出，与溶出温度260℃、溶出时间60分钟条件下的试验结果相似，即溶出赤泥A/S随溶出液分子比的增加呈先剧烈下降后趋于平缓的趋势。该溶出条件下，适宜的溶出液分子比也在1.43左右，该条件下溶出赤泥A/S 1.20左右，N/S0.30左右。

综合上述试验结果，采用260℃～270℃的溶出温度范围，溶出时间大于45分钟，石灰添加量11%左右条件下，试验铝土矿适宜的溶出液分子比应为1.43左右。此条件下溶出赤泥A/S为 1.16～1.20，N/S 为0.30左右。

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5.2.3 溶出时间对拜耳法溶出赤泥A/S和N/S的影响

采用中国铝业广西分公司的母液，在石灰加入量为11%，溶出温度 260℃的条件下，进行了溶出时间分别为30min、45min、60min、75min的溶出试验，主要结果如表6所示。

表6 溶出时间对赤泥A/S和N/S的影响

编号 时间溶出液成分/g/L

赤泥成分/% 溶出率/% min NaOаK

NaA/S N/S 2OT Al23 Na2OK Al2O3 SiO22O ηA η相 LSY-3-1 30 214.28 223.2 194 1.43 10.84 8.90 2.51 1.22 0.28 82.35 96.30 LSY-3-2 45 222.21 233.2 204 1.44 10.83 9.16 2.79 1.18 0.30 82.87 96.91 LSY-3-3 60 230.19 240.6 210 1.44 10.68 9.19 2.79 1.16 0.30 83.16 97.25 LSY-3-4

75

220.33 233.0 204 1.44 10.55 9.18 2.84 1.15 0.31 83.34 97.47

5.2.4 溶出温度对拜耳法溶出赤泥A/S和N/S的影响

采用广西现场母液，在石灰加入量11%，溶出时间分别为45min、60min的条件下，进行了溶出温度分别为255℃、260℃及270℃的溶出试验，主要试验结果如表7及表8所示。

表7 溶出时间45分钟条件下溶出温度对赤泥A/S和N/S的影响

编号 温度℃

溶出液成分/g/L

NaаK 赤泥成分/% A/S N/S 溶出率/% 2OT Al2O3 Na2OK

Al2O3 SiO2 Na2O ηA η相 LSY-6-1 255 217.32 232.0 206 1.46 11.45 8.91 2.81 1.29 0.32 81.38 95.17 LSY-3-2 260 222.21 233.2 204 1.44 10.83 9.16 2.79 1.18 0.30 82.87 96.91 LSY-4-2 270 215.18 231.6 204

1.45

10.61 9.12 2.86

1.16 0.31

83.14 97.23

表8 溶出时间60分钟条件下溶出温度对赤泥A/S和N/S的影响

编号

温

溶出液成分 /g/L аK

赤泥成分 /%

度℃ NaN/S

溶出率/% 2OT Al2O3 Na2OK

AlA/S

2O3 SiO2 Na2O

ηA η相

LSY-6-2 255 218.29 230.4 204 1.46 11.08 9.06 2.86 1.22 0.32 82.28 96.22 LSY-3-3 260 230.19 240.6 210 1.44 10.68 9.19 2.79 1.16 0.30 83.16 97.25 LSY-4-3 270 222.19 236.1 209 1.46 10.51 9.20 2.76 1.14 0.30 83.44 97.58

从表7和表8可以看出，在上述试验条件下，随着溶出温度提高，溶出赤泥A/S降低，N/S变化不大。 5.2.5 母液浓度对拜耳法溶出赤泥A/S和N/S影响

在石灰加入量为11%，溶出温度260℃，溶出时间60 分钟的条件下，进行了母液苛性碱浓度分别为224g/L、238g/L、258g/L的拜耳法溶出试验，母液的化学成分见表9，母液苛性碱浓度对溶出赤泥A/S和N/S影响的试验结果如表10所示。

表9 母液的化学成分

编号 Na2OTg/ L Al2O3g/ L Na2OKg/ L αK 1# 240.23 120.0 224 3.07 2# 246.76 129.0 238 3.03 3#

270.75

135.6

258

3.13

表10 母液苛性碱浓度对溶出赤泥A/S和N/S的影响

编号

浓度

溶出液成分/g/L g/L

NaA/S 溶出率/% 2OT AlаK 赤泥成分/% 2O3 Na2OK Al2O3 SiO2 Na2O ηA η相 LSY-27-2 224 163.13 171.8 154 1.47 10.92 9.28 3.03 1.18 82.95 97.00 LSY -27-4 238 215.56 231.6 208 1.48 10.79 9.14 3.22 1.18 82.89 96.94 LSY -27-5 258

232.20 247.0 222

1.48

10.90 9.27 3.19

1.18

82.96 97.02

拜耳法溶出试验结果可得出适宜的溶出条件为：260℃，60min或270℃，45min；石灰加入量为9%～11%；溶出液分子比≥1.43。

在溶出温度为260℃，溶出时间60min，石灰添加量为11%的条件下溶出龙州矿，得出溶出赤泥A/S为1.15～1.18，N/S为0.30～0.32，氧化铝的相对溶出率达97%。

6 溶出赤泥沉降性能试验

赤泥的沉降分离过程是拜耳法生产氧化铝过程的一个重

要环节。在石灰添加量为11%、溶出温度260℃、溶出时间60min的条件下溶出龙州混矿，得到的溶出矿浆分别稀释到稀释液苛性碱浓度为165g/L及180g/L左右，采用Nalco9779絮凝剂进行了赤泥沉降性能试验，主要试验结果如下。

稀释液苛性碱浓度为165g/L左右条件下稀释浆液的沉降结果如表11所示。

表11 絮凝剂添加量对稀释浆液沉降效果的影响

絮凝剂添加量 固含 Na2OK 沉降速度 前5min平均沉降30min压缩液

g/t-干赤泥

g/L g/L m/h 速度m/h 固比 89 79 165 25.20 1.81 2.93 52 77 165 37.80 1.87 3.00 32 87 166 27.49 1.81 2.86 23 85 166 23.85 1.81 2.75 13 77 165 18.90 1.86 3.16 9

85

166

＞15

1.56 3.54

从表11中可以看出，在稀释浆液苛性碱浓度165g/L左右、固含77g/L～87g/L范围内，采用Nalco9779絮凝剂条件下，在添加量仅为9g/t时，赤泥的沉降速度就大于15m/h，前5分钟平均沉速达到了1.56m/h，但上清液浮游物很高，在沉降开始的前30秒内沉降界面非常模糊，难以辨认。

表12 絮凝剂添加量对稀释浆液沉降效果的影响

絮凝剂添加固含 Na2OK 沉降速度 前5min平均30min压缩液浮游物含量

量g/t g/L g/L m/h 沉降速度m/h 固比 g/L 44 91 185 30.24 1.74 3.21 0.108 32 87 185 18.90 1.77 3.20 0.268 70 100 182 24.19 1.64 3.21 0.244 52 101 182 18.90 1.66 3.01 0.246 41 97 182 37.80 1.69 3.05 0.174 28 98 182 ＞15 1.66 3.13

0.346

从表12中可以看出，在稀释浆液苛性碱浓度180g/L左右、固含87g/L～101g/L范围内，采用Nalco9779絮凝剂条件下，在添加量为28g/t时，赤泥的沉降速度大于15m/h，前5分钟平均沉速达到了1.66m/h，但上清液浮游物含量为0.346g/L，相对较高；当添加量提高到40g/t时，前5分钟平均沉速为1.66m/h，上清液浮游物含量低于0.200g/L。综合考虑沉降速度及上清液浮游物含量，上述条件下该矿石溶出后稀释矿浆沉降分离合适的絮凝剂添加量为40g/t-干泥左右。

综合上述试验结果，在推荐铝土矿溶出条件下得到的溶出料浆，稀释到苛性碱浓度175g/L～185g/L、固含100g/L～120g/L范围内，采用Nalco9779絮凝剂，在加入量为50g/t～70g/t-干赤泥，赤泥沉降速度大于9m/h，前5分钟赤泥的平均沉降速度达到1.46m/h以上，沉降30min的压缩液固比为3左右，上清液中浮游物含量不超过0.25g/L。

7 结论

将高铁高硅铝土矿进行调制，其A/S控制在6-7进行拜耳法预脱硅生产氧化铝是可行的。适宜的溶出条件为：溶出温度260℃，时间60min或270℃，45min，石灰添加量：9%～11%，溶出液分子比：≥1.43。在溶出温度260℃，溶出时间60min，石灰加入量为11%时，溶出龙州混矿，可得到赤泥A/S为1.15～1.18，N/S为0.30～0.32，氧化铝相对溶出率达97%。

氧化铝产生的赤泥采用添加絮凝剂，沉降性能很好，对氧化铝生产无影响。

（下转第56页）

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2.3 该技术带来的有益效果

（1）结构简单，便于加工，制造成本低；

（2）适用于底部型面落差较大、侧壁型面较复杂的U型梁类零件的模具结构，可大幅减小零件底面及侧壁的回弹，提升零件的制造精度；

（3）在U型梁类零件软工装模具上应用，因零件回弹小，可使手工校正零件的工作量大为减小，可缩短零件制造周期，降低成本。

一点比较小的局部回弹，可以增加一些胎具，用于钣金制作也可以也可处理回弹。

（5）U形弯曲件的几何形状对回弹值有较大的影响。比如，U形件比V形件的回弹要小些，这是因为U形件的底部在弯曲过程中有拉伸变形的成分，故回弹要小些。对于U型弯曲件，可将凸模顶块作成弧形，使制件底部凹入，出模后底部回弹伸直，促使两侧直边向内，以抵消两边向外的回弹。

（6）U形弯曲件必要的时候可以把凸模修整成局部凸起形状，使校正力集中在弯曲的弯角处，对弯曲件的变形区进行整形来减少弯曲件的回弹。

（7）控制模具间隙。弯曲模具的间隙越大，回弹也越大。所以，在调试前应检查板料厚度是否存在较大误差，板料误差越大，回弹值越不稳定，板料厚度和设计要求尽量相符，回弹值较稳定。

3 调试技术分析

回弹现象是弯曲工艺中存在的主要问题，按以上的模具结构可以把回弹降到最小，特别是高强度板的“U”型梁类零件，它不可能一次就可以完全消除回弹变形，需要在后序整形工序做一些品质育成。故在模具调试时应采取一些措施来减少回弹对“U”型梁类零件质量的影响。

（1）在不影响产品性能的情况下，尽量选用弹性模量大和屈服点小的力学性能较为稳定的材料，材料的屈服极限σs愈高、弹性模量E愈小，弯曲变形的回弹也愈大。

（2）模具冲压时，在弯曲过程完成后，用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压，使弯曲变形区横断面上都受到压应力，卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，从而大大减小了回弹，常见的有W形折弯和反向整形的V形折、U形折。另外，当材料厚度大于0.8mm时，塑性较好而且弯曲半径不大时，可以采用摆块结构，使校正力集中在弯曲变形区，减小回弹。当然弯曲力的大小不同，回弹值也有所不同。校正弯曲时回弹较小，因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大很多，使变形区的应力与应变状态与自由弯曲时有所不同。

（3）对于热成型型面复杂的零件。对经过冷作硬化的材料，在弯曲前需要进行软化处理。弯曲冲压所用的材料主要有合金钢、铸铁、碳钢、硬质合金等，在进行弯曲冲压时，如果板料的弹性变形较大，那么在弯曲后极易产生回弹现象，可以在冲压前对板料进行热处理，改变板料内部的应力组织，适当的解决在弯曲过程中的回弹。

（4）软工装的U形零件由于零件制作周期比较短，还有

（上接第25页）

4 结束语

本文模具结构兼具拉延模具及底面带预紧结构成型模具的优点，通过改变传统的拉延模具结构，从凹模底部分割出压料芯，压料芯以氮气弹簧支承，并通过附加导向及限位支撑结构，使得压料芯在冲压方向设计行程内可活动。该结构使零件底面在冲压到底前的一段行程内得到预紧，以消除冲压过程中的底面拱起，从而有效避免冲压到底瞬间底面多余材料堆积或向侧壁流动，从而降低零件底面及侧壁应力，减小底面及侧壁回弹。同时，在该拉延模具调试时采取了一些弯曲模具调试技术来减少回弹对“U”型梁类零件质量的影响。

【参考文献】

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