第一篇铝冶金第3章.ppt

生活永远大于我们对于生活的认识和理解。 氧化铝生产工艺 1拜耳法生产氧化铝 2烧结法生产氧化铝 本章主要内容： 拜耳法生产氧化铝工艺介绍 拜耳法生产氧化铝基本原理 拜耳法生产氧化铝流程及各工序 3.1 拜耳法生产工艺简介 拜耳法生产成本低，经济效益好，流程简单，因此， 碱法以拜 耳法为主。目前全世界90%以上的氧化铝是用拜耳法生产的。 拜耳法流程 拜耳法生产氧化铝详细工艺流程 拜耳法生产氧化铝的基本原理： （l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。 （2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。 交替使用这两个过程，就能够每处理一批矿石便得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。 用反应方程式表示如下： Al2O3（1或3）H2O＋2NaOH＋aq 2NaAl(OH)4＋aq 1循环效率（E） 指一吨Na2O在一次拜耳循环中所产出的Al2O3量（吨）。 E的数值越高表明碱的利用率越好。 A=1.645(N/α2-N/α1)=1.645N(α1-α2)/α1α2 E=A/N=1.645(α1-α2)/α1α2 2循环碱量（1/E) 指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量（不包括碱损失）。 由此可知，溶出时循环母液α1愈大，溶出液α2愈小，循环效率则愈高，而生产一吨氧化铝所需的循环碱量越小。 3.1.3 拜耳法基本过程 拜耳法的生产工艺核心主要阶段由铝土矿的溶出、晶种分解和氢氧化铝的煅烧三个组成。 全流程主要加工工序为：矿石的破碎及湿磨、高温高压溶出、矿浆稀释、赤泥沉降分离与洗涤、晶种分解、氢氧化铝与泥渣的分离洗涤、母液蒸发、碳酸钠的苛化和氢氧化铝煅烧等。 拜耳法生产氧化铝各工序 原矿浆制备 高压溶出 赤泥分离、洗涤 晶种分解 氢氧化铝分离、洗涤 氢氧化铝煅烧 1.原矿浆制备 原矿浆制备的工艺流程 矿石破碎 配矿 配碱 配石灰 原矿浆液固比调整 预脱硅 原矿浆制备工艺流程 原矿浆制备工序的主要设备包括：带式输送机、球磨机、矿浆磨、螺旋分级机。 2.高压溶出 （1）高压溶出的目的： 高压溶出的目的就是用苛性碱溶液将铝土矿中的氧化铝溶出，生成铝酸钠溶液，有效地提取铝土矿的氧化铝。使溶液充分脱硅，避免过量的SiO2影响，把苛性碱的消耗减至最少。 工业生产中一般采用循环母液来溶出铝土矿。为了加快氧化铝水合物（特别是一水硬铝石）的溶出速度，添加石灰(除钛），并且把铝土矿、石灰、循环母液磨制成矿浆后在溶出设备中完成溶出过程。 （2）铝土矿中各组分在溶出过程中的行为： 铝土矿中主要的组分：氧化铝水合物、氧化硅、氧化铁、氧化钛。 1）Al2O3水合物： Al2O3水合物与苛性钠发生的反应是溶出过程的主反应。 三水铝石型铝土矿中的Al(OH)3与NaOH在常压下即可反应， 反应方程式如下： Al(OH)3＋NaOH+aq＝NaAl(OH)4＋aq 一水软铝石型或一水硬铝石型铝土矿中的AlOOH在相应的高 温（高压）及高碱浓度下发生下列反应： γ(α)-A1OOH＋NaOH＋aq＝NaAl(OH)4＋aq 含在某些一水硬铝石型铝土矿中的刚玉在一般工业高压溶出条件下与苛性钠不发生作用而残留于赤泥中。 因此氧化铝水合物与苛性钠发生的反应是溶出过程的主反应。 2）SiO2水合物： 铝土矿的SiO2与苛性碱反应，以硅酸钠的形式进入溶液： SiO2.nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aq 硅酸钠在溶液中与铝酸钠相互作用，生成铝硅酸钠（钠硅渣）： 2NaAlO2+2Na2SiO3+aq = 3 Na2O.Al2O3.2SiO2.2H2O +4NaOH 钠硅渣进入赤泥造成NaOH和Al2O3的损失，损失与矿石中的 SiO2量成正比。因此，SiO2是铝土矿中最有害的杂质。 因此，拜耳法只适合处理含SiO2较少（5%~8%以下）的矿石。 由于铝土矿中的氧化硅一般以石英（SiO2），蛋白石（SiO2.nH2O）、高岭石（Al2O3.2SiO2.2H2O）、叶腊石（Al2O3.4SiO2.H2O）等形式存在。 故SiO2在溶出过程的行为取决于它的矿物组成、溶出温度和溶出过程的时间。 对于无定形的蛋白石，不仅易溶于苛性碱溶液，而且还能溶于碳酸钠溶液，其反应方程式如下： SiO2.nH2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aq SiO2.nH2O+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+CO2+aq 游离状态的SiO2和石英只有在较高温度下，才开始和铝酸钠溶液起反应。