拜耳法生产氧化铝.ppt

拜耳法生产氧化铝 第一节 拜耳法的原理和基本流程 一、拜耳法基本原理和实质 拜耳法是拜耳在1889～1892年发明而命名的，它在处理铝硅比高的铝土矿时，流程简单、产品质量好，因而成为工业氧化铝最基本和主要的生产方法。拜耳法的基本原理有两条： ⑴ 用NaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液在添加晶种，不断搅拌和逐渐降温的条件下，溶液中的氧化铝便呈Al(OH)3析出。 ⑵ 分解得到的母液（主要含NaOH），经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的一批铝土矿。 交替使用这两个过程就能够连续地处理铝土矿，从中不断产出纯的Al(OH)3产品。 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： Al2O3·xH2O+2 NaOH+(3-x)H2O=2 NaAl(OH)4 首先是在高温条件下用NaOH溶液溶出铝土矿，将其中氧化铝水合物溶出.使反应向右进行得到铝酸钠溶液，铁、硅等杂质则进入残渣赤泥中；往彻底分离赤泥后的铝酸钠溶液中添加晶种，在不断搅拌和逐渐降温的条件下进行分解，使反应向左进行析出Al(OH)3，并得到含NaOH的母液；母液经蒸发再返回用以溶出新的一批铝土矿；Al(OH)3经煅烧后便得到产品氧化铝。 二．拜耳法的循环效率和循环碱量 循环效率是指1吨Na2O在一次拜耳法循环中所产出的Al2O3的量（吨），用E表示。它反映了碱在循环中的利用程度，E的数值越高，说明碱的利用率愈好。 E=1.645 ［t·AI2O3 /(t ·Na2O)］ 循环碱量是指生产1吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量（不包括碱损失）。它是E的倒数，常用N表示。 N==0.608 ［t· Na2O/ (t ·AI2O3)］ 上两式中，α1——循环母液的苛性比值 α2——溶出液的苛性比值 利用上述公式可计算出生产1吨氧化铝理论上应配的碱量。 例题：某氧化铝厂在生产过程中所控制的指标为α1=3.04 α2=1.65，计算生产1t氧化铝理论上应配的碱量和循环效率。 答案： N=0.608 =1..95［t· Na2O/ (t ·AI2O3)］ E=1/N=1/1.95 =0.513 ［t·AI2O3 /(t ·Na2O)］ 三、拜耳法生产流程拜耳法生产流程如下图：（拜耳法基本流程图） 拜耳法流程中主要的工序有 破碎，湿磨溶出，稀释，沉降分离赤泥，赤泥洗涤，晶种分解，煅烧，蒸发和苛化。 破碎： 将矿石及其它生产原料破碎成要求粒度，通常分为粗碎，中碎，细碎三段，设备主要有鄂式，圆锥式。辊式和冲击破碎机。 湿磨 ：将铝土矿按配料要求配入石灰和循环母液磨制成合格的原矿浆，设备有球磨机。 溶出： 在高温、高压条件下，使铝土矿中的氧化铝水合物从矿石中溶解出来，制得铝酸钠溶液，而铁硅等杂质则进入残渣赤泥中。采用的设备是高压溶出器。 稀释 ：溶出后的浆液，用赤泥洗液加以稀释，以进一步脱除溶液中的硅，且重要的是为沉降分离赤泥和晶种分解创造必要条件。采用的设备常有搅拌装置的稀释糟。 沉降分离赤泥： 稀释后的溶出浆液送入沉降槽处理，以使铝酸钠液和赤泥分离开来。 赤泥洗涤：沉降分离出来的赤泥浆液，必须加水洗涤，以回收赤泥附液中的有用成分（碱和氧化铝）。洗涤次数一般为5~8次，洗涤设备使用沉降槽。 晶种分解：将分离后的铝酸钠精液送入分解槽内，加入 A1(OH)3晶种，不断搅拌并逐渐降低温度，使之分解析出A1(OH)3并得到含有NaOH的母液。 煅烧 ：用煅烧设备在高温下将A1(OH)3的附着水，结晶水除去，以获得合格的氧化铝。目前煅烧设备有回转窑，循环流态化煅烧炉和沸腾闪速煅烧炉。 蒸发 ：种分母液需在蒸发器中浓缩，以提高其碱浓度，保持循环体系中水量平衡，使母液达到符合拜耳法溶出的要求。 苛化： 在蒸发时还有一定数量的Na2CO3·H2O从母液中结晶折出，将其分离出来用Ca(OH)2苛化成NaOH，与蒸发母液一同送往湿磨配 第二节 铝土矿溶出过程 高压溶出是用循环母液溶出磨细的铝土矿，目的是将铝土矿中的氧化铝水含物溶解成铝酸钠溶液，并使杂质尽可能地残留于赤泥中。 一、溶出过程的主要反应 一般可将溶出反应分为二大类，一类是氧化铝水化合物的溶出反应，另一类是杂质矿物在溶出过程中的反应。 1：三水铝石和一水铝石在溶出时的反应 Al2O3·3H2O+2NaOH =2NaAl(OH)4 Al2O3·H2O+2N