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第四章 烧结法生产氧化铝 4.1 碱石灰烧结法的原理和工艺流程 4.2 烧结法工序 生料浆的制备 熟料烧结 熟料溶出 铝酸钠溶液脱硅 分解制备氧化铝 4.1 碱石灰烧结法的原理和基本流程 烧结是使原料中的Al2O3转变为易溶于水或稀碱液的化合物(Na2O·Al2O3)从而使二氧化硅和氧化铁、氧化钛等杂质转变为不溶于水或稀碱液的铁酸钠、原硅酸钙、钛酸钙等化合物，以便在下一步溶出过程中将有用成分和有害杂质分离出来。 * * * Al2O3+Na2O → NaAlO2 → NaAlO2 焙烧 溶解 生料浆的制备 熟料烧结 熟料溶出 铝酸钠溶液脱硅 分解：种分+碳分 氢氧化铝分离、洗涤 氢氧化铝焙烧 碳分母液蒸发 烧结法工艺流程 烧结法 配料：为了保证炉料中各组分在烧结时能生成预期的化合物，因此各组分间必须严格地保持一定的配合比例，即配料。 配料指标：烧结法生料浆的配料指标主要根据烧结反应来确定。即使各原料经烧结过程形成Na2O·Al2O3 和Na2O·Fe2O3，以及2CaO·SiO等。 碱比是指生料浆中氧化钠与氧化铝和氧化铁的分子比。 钙比是指生料浆中氧化钙与氧化硅的分子比。 1 生料浆的制备 烧结法 2 熟料烧结 烧结过程的目的就是要使调配合格后的生料浆在熟料烧结窑中高温烧结，使生料各成分互相反应。使其中的Al2O3尽可能转变成易溶于水或稀碱溶液的Na2O·Al2O3，而使Fe2O3转变成易水解的Na2O·Fe2O3，SiO2等杂质转变为不溶于水或稀碱溶液的2CaO·SiO2，并形成具有一定容积密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便在溶出过程中将有用成份与有害杂质较好的进行分离，最大限度提取氧化铝和回收碱。 烧结法 熟料烧结主要反应 烧结过程中硫的行为和脱硫措施 烧结过程工艺 影响熟料的主要因素 2 熟料烧结 烧结法 熟料烧结主要反应 烧结过程中硫的行为和脱硫措施 烧结过程工艺 影响熟料的主要因素 熟料烧结发生的主要反应是： (1) A12O3与Na2CO3反应，生成铝酸钠固溶体； (2) SiO2与CaO反应，生成2CaO·SiO2； (3) Fe2O3和Na2CO3反应，生成铁酸钠固溶体。 (4) TiO2和CaO烧结反应的生成物是CaO·TiO2(钙钛矿)。 另外还发生副反应 2 熟料烧结 烧结法 熟料烧结主要反应 烧结过程中硫的行为和脱硫措施 烧结过程工艺 影响熟料的主要因素 2 熟料烧结 硫对氧化铝生产造成的危害 （1）生料中含有的硫能使碱耗增加。 （2）熟料中的Na2SO4升高对大窑操作带来困难。 （3）母液中Na2SO4含量升高给蒸发操作带来困难，并且增加汽耗。 排硫措施：加固体还原剂（生料加煤） 烧结法 熟料烧结主要反应 烧结过程中硫的行为和脱硫措施 烧结过程工艺 影响熟料的主要因素 2 熟料烧结 五个阶段 烘干 预热 分解 烧成 冷却 烧结法 3 熟料溶出 熟料溶出的目的就是将熟料中的A12O3和Na2O最大限度地溶解于溶液中，制取铝酸钠溶液（粗液），而熟料中的原硅酸钙转入固相赤泥中。实现有用成份氧化钠和氧化铝与杂质进行分离，并为赤泥分离洗涤创造良好的条件。 烧结法 3 熟料溶出 溶出率的计算： 根据洗净后的赤泥组成计算出的Al2O3和Na2O 的溶出率(ηA净和ηN净)是衡量熟料溶出过程好坏的标志。（以CaO作内标） A12O3熟 —熟料中A12O3含量 A12O3泥 —赤泥中A12O3含量 Na2O熟 —熟料中Na2O含量 Na2O泥 —赤泥中Na2O含量 烧结法 2 熟料溶出 熟料溶出的主要反应 溶出时原硅酸钙的行为和二次反应 熟料溶出工艺 烧结法 3 熟料溶出 熟料溶出的主要反应 溶出时原硅酸钙的行为和二次反应 熟料溶出工艺 溶出用的原液：赤泥洗液、氢氧化铝洗液、一定数量的碳分母液调配而成的调整液。 1. 铝酸钠（Na2O·Al2O3） 2. 铁酸钠（Na2O·Fe2O3） Na2O·A12O3+4H2O+aq=2NaAl(OH)4+aq Na2O·Fe2O3+2H2O+aq=2NaOH+Fe2O3·3H2O↓+aq 烧结法 3 熟料溶出 熟料溶出的主要反应 溶出时原硅酸钙的行为和二次反应 熟料溶出工艺 溶出过程中的二次反应　　　 2CaO·SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2Ca(OH)2↓ 2CaO·SiO2+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+2NaOH+2CaC