氧化铝生产工艺197页-SN.ppt

第一讲 氧化铝的生产 1.绪论 2.氧化铝生产工艺 3.氧化铝生产新技术和综合利用 绪论 氧化铝及其水合物 氧化铝生产方法 铝土矿 氧化铝 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、一水软铝石、一水硬铝石和刚玉。其分子式为： 三水铝石：Al（OH）3、一水软铝石：γ-AlOOH、一水硬铝石：α-AlOOH、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。 氧化铝生产方法 碱法 酸法 酸碱联合法 热法 碱法生产氧化铝 碱法生产氧化铝，就是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的氧化铝水合物和碱反应生成铝酸钠溶液。铝土矿中的铁、钛等杂质和绝大部分的二氧化硅则成为不溶性的化合物进入固体残渣中。这种残渣被称为赤泥。铝酸钠溶液与赤泥分离后，经净化处理，分解析出A1(OH)3，将A1(OH)3与碱液分离并经过洗涤和焙烧后，即获得产品氧化铝。 目前工业上几乎全部采用碱法生产氧化铝。 酸法生产氧化铝 酸法生产氧化铝就是用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处理铝矿石，得到含铝盐溶液，然后用碱中和这些盐溶液，使铝成氢氧化铝析出，焙烧氢氧化铝或各种铝盐的水合物晶体，便得到氧化铝。 用酸法处理铝矿石时，存在于矿石中的铁、钛、钒、铬等杂质与酸作用进入溶液中，这不但引起酸的消耗，而且它们与铝盐分离比较困难。氧化硅绝大部分成为不溶物进入残渣与铝盐分离，但有少量成为硅胶进入溶液，所以铝盐溶液还需要脱硅，而且需要昂贵的耐酸设备。 用酸法处理分布很广的高硅低铝矿(如粘土、高岭土、煤矸石和煤灰)在原则上是合理的，在铝土矿资源缺乏的情况下可以采用此法。 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。 热法生产氧化铝 热法适合于处理高硅高铁的铝矿，其实质是在电炉中熔炼铝矿石和碳的混合物，使矿石中的氧化铁、氧化硅、氧化钛等杂质还原，形成硅合金。而氧化铝则呈熔融状态的炉渣而上浮，由于密度不同而分离，所得氧化铝渣再用碱法处理从中提取氧化铝。 铝土矿 铝土矿组成 铝土矿分类 铝土矿的铝硅比 我国铝土矿特点 铝土矿组成 铝土矿是一种以氧化铝水合物为主要成分的复杂铝硅酸盐矿石，铝土矿的主要化学成分有：Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，少量的CaO、MgO硫化物、微量的镓、钒、磷、铬等元素的化合物。 铝土矿分类 铝土矿按其含有的氧化铝水合物的类型可分为：三水铝石型铝土矿；一水软铝石型铝土矿；一水硬铝石型铝土矿和混合型铝土矿。 铝土矿铝硅比 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