氧化铝-拜耳法x.ppt

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1、铝冶金学绪论氧化铝生产金属铝生产铝电解用原材料制备铝电解过程机理铝电解生产过程原铝的精炼铝酸钠溶液的性质拜耳法生产氧化铝烧结法生产氧化铝联合法生产氧化铝铝的性质和用途炼铝原料铝的生产方法第一章第二章第三章第四章第五章第三章拜耳法生产氧化铝3.1拜耳法生产氧化铝基本原理3.2拜耳法生产氧化铝工艺流程3.3拜耳法生产氧化铝工序拜耳法生产氧化铝的基本原理基本原理：（l）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）铝酸钠溶液分解氢氧化铝后得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出

2、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。Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq＝2NaAl(OH)4+aq30℃60℃200℃ADCB1020Na2O％Al2O3/％拜耳法循环图αK＝3.40αK＝1.654020高压溶出溶出矿浆稀释和赤泥分离洗涤晶种分解氢氧化铝分离、洗涤、焙烧分解母液的蒸发与碳酸钠的苛化预处理浸出提取稀释矿浆拜耳法工艺流程图主要工序高压溶出溶出目的及原料溶出过程中各组分的行为溶出过程的影响因素溶出过程中的结疤溶出设备稀释矿浆

3、？？？高压溶出目的：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，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。原料：铝土矿：破碎后的铝土矿，（难溶的一水硬铝石70～80mm）母液组成：NaOH、NaAlO2、Na2CO3、Na2SO4。工业生产中一般采用循环母液来溶出铝土矿。把铝土矿、石灰、循环母液、补充的苛性碱磨制成矿浆后在溶出设备中完成溶出过程。铝土矿中各组分在溶出过程中的行为氧化铝水合物氧化硅氧化铁氧化钛氧化钙、氧化镁氧化铝水合物在溶出过程中的行为铝土矿所含氧化铝水合物有三水铝石

4、、一水软铝石、一水硬铝石。三水铝石，在常压下即可反应：Al(OH)3＋2NaOH+aq＝2NaAlO2＋aq一水软铝石，在相应的高温（高压）及高碱浓度下发生反应：AlOOH＋2NaOH＋aq＝2NaAlO2＋aq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。氧化硅水合物在溶出过程中的行为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)等形式存在。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.n

5、H2O+2NaOH+aq=Na2SiO3+aqSiO2.nH2O+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+CO2+aq石英只有在较高温度下(150℃)，才开始和苛性碱溶液起反应。高岭石在50℃便开始与NaOH溶液显著作用。氧化硅水合物在溶出过程中的行为水合硅铝酸钠的生成Al2O3.2SiO2.2H2O+6NaOH+aq=2NaAlO2+2Na2SiO3+aq2NaAlO2+2Na2SiO3+aq=3Na2O.Al2O3.nSiO2.nH2O+4NaOH预脱硅SiO2造成的危害造成氧化铝和苛性碱的损失结疤影响产品质量氧

6、化铁水合物在溶出过程中的行为铝土矿中主要含有赤铁矿(a－Fe2O3)，菱铁矿（FeCO3）针铁矿(a－FeOOH)等。所有赤铁矿全部残留在赤泥中，成为赤泥的重要组成部分。针铁矿可以脱水为赤铁矿菱铁矿（FeCO3）与铝酸钠溶液反应生成高度分散的氧化亚铁，使赤泥的沉降性能变坏，同时使苛性钠转变为苏打。FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3氧化铁水合物在溶出过程中的行为铝土矿中主要含有赤铁矿(a－Fe2O3)，菱铁矿（Fe·CO3）针铁矿(a－FeOOH)和水赤铁矿（Fe2O3-0.5H2O）等。铝土矿溶出

7、时所有赤铁矿全部残留在赤泥中，成为赤泥的重要组成部分。针铁矿可以脱水为赤铁矿菱铁矿（Fe·CO3）与铝酸钠溶液反应生成高度分散的氧化亚铁，使赤泥的沉降性能变坏，同时使苛性钠转变为苏打。FeCO3+2NaOH＝Fe(OH)2+Na2CO3在生产溶液中往往含有2~3毫克/升以铁酸钠形态溶解的铁，还含有细度在3微米以下的含铁矿物微粒，这些微粒很难滤除，则成为氢氧化铝被铁污染的来源。氧化钛水合物在溶出过程中的行为铝土矿含钛矿物多以金红石和锐钛矿物存在。氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠。2NaOH+TiO2+aq=Na2O·

8、TiO2·2H2O+aq氧化钛水合物在溶出过程中的行为在溶出一水硬铝石时，氧化钛能引起氧化铝溶出率降低和氧化钠损失，还在加热设备表面形成钛结疤。生产中为了消除氧化钛在溶出过程中的危害，一般采用添加石灰的办法，使TiO2与CaO作用生成不溶解的钛酸钙：2CaO＋TiO2十2H2O=2CaO·TiO2·2H2O由于钛酸钙结晶粗大松脆，易脱落，所以氧化铝溶出不受影