2——氧化铝改过.ppt

铝 冶 金 第一讲 氧化铝的生产 1.绪论 2.氧化铝生产工艺 3.氧化铝生产新技术和综合利用 第二讲 铝电解 1.绪论 2.铝电解用原材料 3.铝电解生产基本理论知识 4.铝电解生产工艺及设备 第一讲 氧化铝的生产 1.1 绪论 氧化铝及其水合物 氧化铝生产方法 铝土矿 铝矿 （1） 铝土矿（Bauxite) 铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合矿，是现代电解法炼铝的原料。 铝土矿的化学成分质量分数和主要矿物成分 铝土矿类型 世界铝土矿的主要类型是三水铝石型，其次是一水软铝石型和一水硬铝石型。 铝土矿的储量 全世界为245亿吨，可满足今后150年需要，80%集中在几内亚、澳大利亚、巴西、加勒比海地区、印度、印度尼西亚和东欧等处于热带和亚热带的国家和地区，多数为三水铝石型。 中国的铝土矿资源丰富，分布甚广，主要在山西、河南、贵州、广西和山东。 我国铝土矿的特点高硅、高铝和低铁，为一水硬铝石型，矿石中铝硅比在4～7之间[m(Al2O3)/ m(SiO2)]。福建、河南和广西有少量的三水铝石型铝土矿。 铝土矿的可溶性 碱液溶出次序：三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型。 铝土矿质量评价标准： A、矿石类型 B、矿石中可溶性氧化铝含量 可溶性氧化铝含量是由氧化铝总量减去由氧化硅生成羟基方钠石化合物所损失的氧化铝量。 （2）红柱石、霞石 红柱石、硅线石和蓝晶石：Al2O3·SiO2 霞石: (Na, K)2O· Al2O3·SiO2 （3）长石和高岭石 （4）明矾石矿 铝土矿的铝硅比 铝土矿中的硅是碱法处理铝土矿制取氧化铝过程中最有害的杂质，铝土矿的铝硅比是衡量铝土矿质量的主要指标之一。 铝硅比是指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅的质量比：即 A/S=矿石中的氧化铝质量/矿石中的二氧化硅质量。 通常写为：A/S= Al2O3/ SiO2 氧化铝生产方法 碱法 酸法 酸碱联合法 热法 碱法生产氧化铝 碱法生产氧化铝，就是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的氧化铝水合物和碱反应生成铝酸钠溶液。铝土矿中的铁、钛等杂质和绝大部分的二氧化硅则成为不溶性的化合物进入固体残渣中。这种残渣被称为赤泥。铝酸钠溶液与赤泥分离后，经净化处理，分解析出A1(OH)3，将A1(OH)3与碱液分离并经过洗涤和焙烧后，即获得产品氧化铝。 目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。 酸法生产氧化铝 酸法生产氧化铝就是用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处理铝矿石，得到含铝盐溶液，然后用碱中和这些盐溶液，使铝成氢氧化铝析出，焙烧氢氧化铝或各种铝盐的水合物晶体，便得到氧化铝。 用酸法处理铝矿石时，存在于矿石中的铁、钛、钒、铬等杂质与酸作用进入溶液中，这不但引起酸的消耗，而且它们与铝盐分离比较困难。氧化硅绝大部分成为不溶物进入残渣与铝盐分离，但有少量成为硅胶进入溶液，所以铝盐溶液还需要脱硅，而且需要昂贵的耐酸设备。 用酸法处理分布很广的高硅低铝矿(如粘土、高岭土、煤矸石和煤灰)在原则上是合理的，在铝土矿资源缺乏的情况下可以采用此法。 酸碱联合法生产氧化铝 铝酸钠溶液 铝酸钠溶液成分 铝酸钠溶液分子比 铝酸钠溶液结构 铝酸钠溶液诱导期 铝酸钠溶液稳定性及其影响因素 铝酸钠溶液 工业铝酸钠的主要成分是NaAl(OH)4、NaOH、Na2CO3、Na2SiO4等。通常把NaAl(OH)4中的Na2O叫做化合碱；把NaOH中的Na2O叫做游离碱，把Na2CO3中的Na2O叫做碳酸碱。 把化合碱与游离碱之和叫做苛性碱，并把碳酸碱和苛性碱统称为全碱。 铝酸钠溶液分子比 铝酸钠溶液的苛性比是指溶液中的苛性碱与氧化铝的摩尔比，用αk表示： 苛性比（ αk ）=苛性碱（Na2O）（mol）/氧化铝（Al2O3）（mol）=苛性碱（g）/氧化铝（g）×1.645 铝酸钠溶液结构 通过对铝酸钠溶液进行的大量的研究揭示，铝酸钠溶液是离子真溶液，铝酸钠溶液能够完全解离为钠离子和铝酸根离子。关于铝酸钠溶液的结构问题，实质是指铝酸根离子的组成及结构。根据近年来的研究结果，可归纳为以下几点： （1）在一定温度下，中等浓度的铝酸钠溶液中，铝酸根离子是以Al(OH)4-为主。据此，从铝或氢氧化铝转入溶液的阳离子A13+与4个OH-化合时形成Al(OH)4-。3个OH-离子与阳离子A1 3+以正常的价键结合，而第4个OH-离子则以配价键结合Al(OH)4-离子有正规的四面结体构。 （2）在稀溶液中且温度较低时，铝酸根离子以水化离子[Al(OH)4-](H2Ｏ)x形式存在； （3）在较浓的溶液中或温度较高