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氧化铝厂系列培训教材之一 氧化铝生产基础知识 氧化铝厂生产准备部编 二○○五年六月 第一章 氧化铝生产方法简介 氧化铝生产方法大致可分为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法和热法。但目前用于工业生产的几乎全属于碱法。碱法生产氧化铝的基本过程如下： 焙烧 Al(OH)3 Al2O3 铝酸钠 分解 碱处理 分离 溶液 分离 蒸发 铝矿石───→铝酸钠──→ 母液 循环母液 浆液 赤泥 图1：碱法生产氧化铝基本过程 碱法生产氧化铝又分为拜耳法、烧结法和联合法等多种流程。 拜耳法是直接用含有大量游离NaOH的循环母液处理铝矿石，以溶出其中的氧化铝而获得铝酸钠溶液，并用加晶种搅拌分解的方法，使溶液中的氧化铝以Al(OH)3状态结晶析出。种分母液经蒸发后返回用于浸出另一批铝矿石。矿石中的主要杂质SiO2是以水合铝硅酸钠（Na2O??????Al2O3?1.7SiO2?nH2O）Al2O3和Na2O的损失。因此，拜耳法适合处理高品位铝矿，铝硅比A/S大于9。 烧结法是将铝矿石配入石灰石（或石灰）、苏打（含有Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结得到含固体铝酸钠的物料，用稀碱溶液溶出熟料便得到铝酸钠溶液。经脱硅后的纯净铝酸钠溶液用碳酸化分解法使溶液中的氧化铝呈Al(OH)3析出。碳分母液经蒸发后返回用于配制生料浆。矿石中的主要杂质SiO2是以原硅酸钙（2CaO?SiO2）Al2O3和Na2O的损失。因此，烧结法适合处理高硅铝矿，铝硅比A/S可以为3-5。 拜耳－烧结联合法兼有拜耳法和烧结法流程，兼收了两个流程的优点，获得更好的经济效果。它适合处理A/S为6-8的中等品位铝矿。由于流程较复杂，只有生产规模较大时，采用联合法才是可行和有利的。 酸法是用硝酸、硫酸、盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐的酸性水溶液。然后使这些铝盐成水合物晶体（蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）从溶液中析出，亦可用碱中和这些铝盐的水溶液，成氢氧化铝析出，煅烧后得无水氧化铝。酸法适合处理高硅低铁铝矿，如粘土、高岭土等。但它的缺点是耐酸设备昂贵，酸的回收困难，从溶液中除铁也困难。 酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，再用碱法（拜耳法）处理。这一流程的实质是用酸法除硅，碱法除铁。 热法适合处理高硅高铁铝矿，其实质是在电炉或高炉内还原熔炼矿石，同时获得硅铁合金（或生铁）与含氧化铝的炉渣，二者借比重差分开后，再用碱法从炉渣中提取氧化铝。 第二章 铝酸钠溶液 一、铝酸钠溶液的Al2O3与Na2O比值 铝酸钠溶液的Al2O3与Na2O比值，可以用来表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度以及溶液的稳定性，是铝酸钠溶液的一个重要特征参数。对此参数有两种表示方法。 铝酸钠溶液中所含苛性碱与氧化铝的摩尔比叫做铝酸钠溶液的苛性比值，符号为MR。 铝酸钠溶液中所含氧化铝与苛性碱的质量比用Rp表示。 MR与Rp之间的关系如下： MR=1.645/Rp 二、铝酸钠溶液的稳定性 所谓铝酸钠溶液的稳定性，是指从过饱和的铝酸钠溶液开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短。铝酸钠溶液过饱和程度越大，其稳定性也越低，影响铝酸钠溶液稳定的主要因素是： ⑴铝酸钠溶液的Rp值。在其他条件相同时，溶液的Rp值越大，其过饱和程度越大，溶液的稳定性越低。 ⑵铝酸钠溶液的温度。当其他条件不变时，溶液的过饱和程度随温度的降低而增大，因而溶液的稳定性减少，但是在30℃以下再降低温度，溶液的稳定性反而有所增大。 ⑶铝酸钠溶液的浓度。在常压下，当溶液的Rp一定时，中等浓度（Na2O50~60g/l）铝酸钠溶液的过饱和程度大于更稀或更浓的溶液，其表现为中等浓度的铝酸钠溶液的稳定性最小。 ⑷铝酸钠溶液中所含的杂质。铝酸钠溶液中的氢氧化铁和钛酸钠可以起到氢氧化铝结晶中心的作用，即晶核的作用，加快氢氧化铝的析出，降低溶液的稳定性。然而工业铝酸钠溶液中多数杂质如SiO2、Na2O、Na2S及有机物等，却使工业铝酸钠溶液的稳定性不同程度的提高。 ⑸晶种和搅拌。往过饱和的铝酸钠溶液中加入氢氧化铝晶种，可以降低溶液的稳定性。对过饱和的铝酸钠溶液施以搅拌，能强化扩散过程，有利于晶核的形成和结晶的成长，并能使晶核处于悬浮状态，所以搅拌能降低溶液的稳定性。 三、铝酸钠溶液的物理化学性质 1、铝酸钠溶液的密度 铝酸钠溶液