氧化铝生产培训手册.ppt

氧 化 铝 生 产 山 东 工 业 职 业 学 院 冶 金 学 院 氧化铝及其化学制品的用途 铝电解制备金属铝 90%以上 多品种氧化铝: 电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、磨料、防火剂、造纸、制药等国内外不少氧化铝厂都注意发展多品种氧化铝生产，例如活性氧化铝、低钠氧化铝、喷涂氧化铝、γ—Al2O3、超细α—Al2O3微粉、高纯氢氧化铝及铝胶等，这些供炼铝以外其它用途的多品种氧化铝约占整个氧化铝产量的8%，而品种已达150种以上。 中国的铝工业概况 ●产业规模：世界第三 ●生产厂家：6个氧化铝厂、130多个电解铝 厂、 1100多个铝加工厂 ●2002年产量：541万吨氧化铝、 435 万吨原 铝、275.68万吨铝材 世界氧化铝工业技术发展动态 世界氧化铝工业最优先级研究与开发需求1 1.1 概述 氧化铝及其水合物 氧化铝： 氧化铝外观为白色粉末，结晶状态为六方晶体结构，分 子式通常写为Al2O3，分子量为101.96。 氧化铝是典型的两性氧化物，不溶于水，可溶于无机酸和 碱性溶液，由于其结晶形式不同，在酸、碱溶液中的溶解度及 溶解速度也不同。 氧化铝有多种同素异构体，如：α—Al2O3、β—Al2O3、 γ—Al2O3、δ—Al2O3、θ—Al2O3、K—Al2O3、δ—Al2O3。 而常见稳定结构的氧化铝主要是α—Al2O3、γ—Al2O3。 α—Al2O3性质稳定，熔点2050℃，沸点2900℃，比重3.9~4.0g/cm3。 γ—Al2O3是将各种Al(OH)3加热脱水获得的， γ—Al2O3呈立方晶系。晶格常数α=7.91à。 氧化铝水合物 氧化铝水合物是由OH-、O2-、Al3+构成的化合物，其中并不含水分子，是人们对该种化合物的俗称。 氧化铝水合物是铝土矿中的主要矿物。自然界中OH-、O2-、Al3+构成的化合物主要有三水铝石Al(OH)3 、一水软铝石γ-AlOOH 、一水硬铝石α-AlOOH和刚玉Al2O3 。 氧化铝水合物的化学性质也由于其结构不同而有很大差别。化学活性按下列次序递减： 三水铝石化学活性最大、一水软铝石次之、一水硬铝石较弱、刚玉则是非常稳定的氧化铝。 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 1.3 氧化铝生产方法 4.酸碱联合法生产氧化铝 酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿石中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，然后再用碱法处理。这一流程的实质是用酸法除硅，碱法除铁。 1.4 铝 酸 钠 溶 液 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时，发生Al(OH)4-离子脱水，并能形成[A12Ｏ(OH)6]2-聚离子。 一般生产条件下都用Al(OH)4-表示铝酸根离子。 铝酸钠溶液诱导期 铝酸钠溶液的诱导期即过饱和铝酸钠溶液自发分解析出 氢氧化铝的时间长短。诱导期即是在开头一段时间内溶液 不发生明显的分解，在此期间溶液主要是发生内部变化—离 子聚合或晶核开始形成。 诱导期的长短取决于溶液的组成(浓度、αK杂质和温度) 等因素。αK和浓度高以及有机物等存在时，诱导期长。添 加晶种时也有诱导期，但诱导期的延续时间比不添加种子时 短得多。以至在晶种量较多时延续时间只有几分钟甚至完全 消失