碱石灰烧结法生产氧化铝.ppt

烧结法生产工艺 碱石灰烧结法生产氧化铝 烧结法存在的原因： 拜耳法虽然流程简单，能耗低，质量好。但受矿石品质的限制：只能处理铝土矿，矿石A/S要高； 烧结法可处理硅酸盐矿石；要求铝土矿的品位不高。 烧结法生产氧化铝的工艺发展历史 1858年比路易.勒.沙特里提出苏打+矿石的两成分烧结法; 1880年缪列尔提出苏打+矿石+石灰的三成分烧结法; 1902年帕卡尔德提出烧结法石灰量取决于SiO2量,并提出钙比为2.0;碱比为2.0; 1897年别列阔夫提出芒硝烧结法; 1916年提出石灰石+矿石的两成分烧结法; 1936年-1940年前苏联科学家对烧结法进行了完善和改进,日臻成熟. 碱石灰烧结法生产氧化铝 铝酸盐炉料烧结过程的物理化学反应； 铝酸盐炉料烧结过程的工艺； 铝酸盐熟料的溶出过程； 铝酸钠溶液的脱硅过程； 铝酸钠溶液的碳酸化分解。 1,铝酸盐炉料烧结过程- 基本概念 熟料折合比 1吨氧化铝产品的熟料量 标准溶出率 Al2O3和Na2O在最好的溶出条件下的溶出率 熟料质量评价 容重，块度，S 2- 烧成过程的重要性 车间投资1/3，成本1/2，能耗1/2 铝酸盐炉料烧结过程- 主要物理化学反应 总体目标: Al2O3 Na2O·Al2O3 +a q→Na Al(OH)4+a q Fe2O3 Na2O·Fe2O3 +a q→Na OH+Fe2O3+a q SiO2 2CaO·SiO2 +a q→× TiO2 Ca O·TiO2 +a q→× 铝酸盐炉料烧结过程- 主要物理化学反应 Al2O3的行为； SiO2的行为； Fe2O3的行为； Mg O的行为和TiO2的行为； 硫的危害和防治； 氟化物的影响； Na2O· Al2O3–Na2O· Fe2O3 –2CaO · SiO2系； Ca O – Al2O3 –SiO2系; 机理和影响因素 铝酸盐炉料烧结过程- Al2O3的行为 烧结过程可能存在的含Al2O3物相： Na2O·Al2O3; 0.6Na2O·Al2O3; Na2O·11Al2O3; (?–Al2O3) C6A, C3A, CA2, C12A7, CA 铝酸盐炉料烧结过程- Na2O·Al2O3 的形成 反应： Al2O3+Na2CO3→Na2O·Al2O3+CO2↑ 形成条件： 温度：500-700℃开始，800℃完全，升温加速，1100℃1小时内完成； [Na2CO3]/[Al2O3] ≧1 （过量的Na2CO3不分解） 铝酸盐炉料烧结过程- 0.6Na2O·Al2O3 的形成 中性或弱氧化性气氛下可能制得 0.6Na2O·Al2O3, 而在强氧化性气 氛中只能获得Na2O·Al2O3 铝酸盐炉料烧结过程- β–Al2O3的形成 性质: 不溶于水及稀碱溶液 反应: 11Na2O·Al2O3 → Na2O·11Al2O3 + 10Na2O ↑ 形成条件: 温度高于1300℃, 发生上述反应; [Na2CO3]/[R2O3] ＜1, Na2O不足以和全部Al2O3 形成Na2O·Al2O3 ; 温度升高和有还原剂存在时加剧 铝酸盐炉料烧结过程- 铝钙化合物的形成 同时制备铝酸钠和铝酸钙的炉料烧结过程不合理, 因两种物质溶出制度大不相同。 只有C12A7, CA可被Na2CO3溶解； 只要体系中Na2CO3 的数量足以结合Al2O3 就不会形成铝钙化合物，而只有Na2O·Al2O3 铝酸盐炉料烧结过程- SiO2的行为 为达到铝硅分离的目的，SiO2应转变为不含Al2O3和Na2O，高温下与NA同时稳定存在，溶出时不与铝酸钠溶液发生显著作用的化合物； 可能形成的化合物有： CS； C3S2； C3S; C2S； 铝酸盐炉料烧结过程- SiO2的行为 只有原硅酸钙2Ca O·SiO2满足要求； 含钙较少的硅酸钙（CS，C2S3）高温下与NA反应： 4CS+NA→NAS2+2C2S C3S不稳定，稳定区很小。 铝酸盐炉料烧结过程- SiO2的行为 铝酸盐炉料烧结过程- 原硅酸钙的行为 原硅酸钙有六种同素异构体 ? ? `H ? `L ?H ?L ? 稳定性次序（依此降低）： ? – C2S ? ? –C2S ? ?’–C2S 转变温度（依此降低）： ? –C2S ? ?–C2S ? ? –C2S 铝酸盐炉料烧结过程- 原硅酸钙的行为 铝酸盐炉料烧结过程- 原硅酸钙相变特性 冷却过程中?–2CaO.SiO2 ? ?–2CaO.SiO2 体积膨胀，熟料自粉碎； 许多物质阻碍上述相变，包括可与β–2CaO.SiO2形成固溶体，或在冷凝时成为玻璃