深度碳分高硅铝酸钠溶液技术的..研究

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1、东北大学硕士学位论文第1章绪论第1章绪论1．1我国氧化铝的工业现状铝是世界上第一大有色金属，其产量和消费量仅次于钢铁【l】，其制品广泛用于交通运输业、包装行业、建筑业、电气行业、制造业、航空航天和军工等领域，是国民经济中具有战略地位的金属原材料。目前，氧化铝是生产原铝的主要原料，每生产1吨原铝需消耗近2吨氧化铝。另外，氧化铝也是电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷等行业不可缺少的重要原材料。因此，氧化铝工业在国民经济发展中具有重要的地位。从世界范围看，当前氧化铝生产绝大部分采用铝土矿为原料，生产方法主要是拜耳法，少数厂采用烧结法

2、、联合法及其它方法【21。我国铝土矿资源较为丰富，己探明的储量为23亿吨，仅次于澳大利亚、几内亚、巴西和牙买加等国，居世界第六位。2002年底，我国铝土矿储量为5．39亿吨，基础储量7．16亿吨，资源量17．87亿吨，人均占有储量为400吨，为世界人均占有量4000千克的十分之一(3】。国外90％以上的铝土矿均为高铝、低硅、高铁、易溶出的三水铝石，而我国除占矿石储量1．54％的三水铝石外，其余全部是高铝、高硅、低铁、难溶的一水硬铝石，氧化铝平均含量高达62．89％t4．6】。除广西平果矿铝硅比在10以上外，其它地区矿石铝硅比

3、都比较低，铝硅比大于lO的仅占总储量的3．9％，铝硅比在7～lO之间的占26．1％，铝硅比在4～7之间的占59．5％，铝硅比在4以下的占7．5％，平均铝硅比为5．56，属中低品位矿【74】。中国铝土矿资源应属于供应十分充裕的矿种。从资源特点分析，铝土矿分布集中，主要分布在山西、河南、贵州、广西、山东、四川等省区。几处铝土矿的化学成分如表1．1所示【lo】。东北大学硕士学位论文第1章绪论表1．1我国6省铝土矿储备和化学组成Table1．1Thereserveandchemicalcomponentsofbauxiteinsix

4、provinceinChina1．2氧化铝生产方法概述目前，工业上从铝土矿提取氧化铝的生产方法几乎都属于碱法生产，碱法又根据生产工艺的不同分为拜耳法和烧结法两种，其余的生产方法都是在此基础上的改进和发展。1．2．1拜耳法生产氧化铝拜耳法【11】是K．J拜耳在1889～1892年提出的，它适于处理高铝硅比的铝土矿，特别适于处理三水铝石型铝土矿，流程简单、能耗低、成本低、产品质量高。目前世界上生产的氧化铝90％以上都是采用拜耳法生产的。拜耳法包括两个主要的过程，也就拜耳提出的‘两项专利，一项是他发现Na20与A1203摩尔比为1

5、．8的铝酸钠溶液在常温下，只要添加AI(OH)3作为晶种，不断搅拌，溶液中的A1203便可以呈AI(OH)3徐徐析出，直到其中Na20与A1203的摩尔比提高至6为止，这也就是铝酸钠溶液的晶种分解过程。另一项他发现已经析出了大部分AI(OH)3的溶液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水和物，这也就是利用种分母液溶出铝土矿的过程，交替使用这两个过程就能够一批批地处理铝土矿，从中得出纯的AI(OH)3产品，构成所谓的拜耳法循环。1．2．2烧结法生产氧化铝碱石灰烧结法【12】：将铝土矿与一定量的纯碱、石灰(或石灰石)配成炉料在

6、．2．东北大学硕士学位论文第1章绪论高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的硅酸二钙，氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠，而氧化铝与纯碱化合成可溶于水的铝酸钠；将烧结产物(熟料)用水溶出时，铝酸钠进入水，铁酸钠水解形成氧化铁。氧化铁与硅酸二钙一起进入赤泥，以后再用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出AI(OH)3。分离AI(OH)3后的母液称为碳分母液，经蒸发后又可返回配料。AI(OH)3其中一部分经分类包装作为化学品氧化铝出售，大部分AI(OH)3经焙烧即得产品氧化铝。碱石灰烧结法生产氧化铝有生料浆的制备、熟料烧结、熟料

7、溶出、赤泥分离及洗涤、粗液脱硅、精液碳酸化分解、氢氧化铝分离及洗涤、氢氧化铝焙烧、母液蒸发等主要生产工序。1．2．3混联法生产氧化铝如前所述，目前工业上生产氧化铝的方法主要是拜耳法和碱石灰烧结法，这两种方法各有其优缺点和适用范围。拜耳法流程简单，能耗低，产品质量好，处理优质铝土矿时产品成本更低。但随着矿石铝硅比降低，氧化铝回收率下降，碱耗上升，成本增加。因此拜耳法只局限于处理优质铝土矿，其铝硅比至少不低于8，通常在10以上。烧结法流程比较复杂，能耗高，单位产品的投资和成本较高，产品质量一般不如拜耳法。但烧结法能有效地处理高硅

8、铝土矿(铝硅比3～5)。实践证明，在某些情况下，采用拜耳法和烧结法的联合生产流程，可以兼收两种方法的优点，取得较单一的拜耳法或烧结法更好的经济效果，同时使铝矿资源得到更充分的利用。为了充分利用矿产资源，并用廉价的纯碱补偿拜耳法的苛性碱损失，降低生产成本，采用拜耳法和烧结法同时分别处理两种矿