氧化铝的生产工艺及其化工泵选用简介.doc

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1、氧化铝的生产工艺及其化工泵选用简介由于金属铝在地球中是以氧化铝的形式存在，所以要得到金属铝必须先制备氧化铝。制造氧化铝的方法有四种，分别是：碱法、酸法、酸碱联合法和热法。但目前用于工业生产的绝大多数是碱法。碱法生产氧化铝，是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转换成铝酸钠溶液（即循环母液）。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物，将不溶解的残渣（由于含氧化铁而呈红色，故称为赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合利用，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液分解析出氢氧

2、化铝，经与母液分离、洗涤后进行焙烧，得到氧化铝产品。碱法生产氧化铝的基本过程见下图：焙烧分离Al(OH)3Al2O3碱处理分离铝酸钠溶液蒸发铝矿石铝酸钠泥浆母液循环母液赤泥（Fe、Ti、Si等杂质）碱法生产氧化铝又分为：拜耳法、烧结法和拜耳-烧结联合法等三种。现详细介绍：1、拜尔法（见下页--拜耳法生产氧化铝的基本流程图）。适于处理低硅铝土矿，尤其是在处理三水铝石型铝土矿时，具有其他方法所无可比拟的优点。拜耳法的两大过程：即分解与溶出。1）铝酸钠溶液的晶种分解过程：分子比较低的铝酸钠溶液在常温下，添加氢

3、氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3便以氢氧化铝形式慢慢析出，同时溶液的分子比不断增大。2）溶出：析出大部分氢氧化钠后的溶液，称之为分解母液，在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物，这就是利用种分母液溶出铝土矿的过程。交替使用以上两个过程就可以一批批的处理铝土矿，得到纯的氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循环。拜耳法实质是如下反应在不同条件下交替进行：Al2O3·(1或3)H2O+2NaOH+aq2NaAl(OH)4+aq拜耳法的特点：①适合高A/S矿石（A/S指含量比。其中“A”指Al2O3含量

4、；“S”指SiO2含量）A/S＞9；②流程简单，能耗低，成本低；③产品质量好，纯度高。拜耳法可分为美国和欧洲拜耳法。分别适用于三水铝石和一水软铝石。2、烧结法（碱石灰烧结法）。基本原理是：使炉料中的氧化物经过高温烧结转变为铝酸钠（Na2O·Al2O3）、铁酸钠（Na2O·Fe2O3）、原硅酸钙和钛酸钙，用水或稀碱液溶出时，铝酸钠溶解进入溶液，铁酸钠水解为NaOH和Fe2O3·H2O沉淀，而原硅酸钙和钛酸钙不溶成为泥渣，分离除去泥渣后，得到铝酸钠溶液，在通入CO2进行碳酸化分解，便析出Al(OH)3,而碳

5、分母液（主要成分为Na2CO3）经蒸发浓缩后可返回配料烧结、循环使用。Al(OH)3经过焙烧即为产品Al(OH)3。碱石灰烧结法的特点：①适合低A/S矿石，A/S=3~6；②流程复杂，能耗高，成本高；③产品质量较拜耳法低。3、联合法。适用于生产规模较大，可以兼有拜耳法和烧结法的优点，消除其缺点，取得更好的经济效果。联合法可分为：并联、串联和混联三种基本流程。适用于A/S=7~9的中低品位铝土矿。其他制造氧化铝方法由于使用极少，在此不予介绍。我国铝土矿资源主要集中在山西、贵州、河南、广西，合计储量占全国8

6、5.5%。截至2003年我国已经建立了六大氧化铝生产基地：1）山东铝厂（烧结法）；2）郑州铝厂（混联法）；3）贵州铝厂（混联法）；4）山西铝厂（混联法。目前国内最大的氧化铝厂）；5）中州铝厂（烧结法）；6）平果铝厂（拜尔法。为中美合资企业）。铝土矿中的氧化铝主要以三水铝石【Al(OH)3】、一水软铝石【γ-AlO(OH)】、一水硬铝石【α-AlO(OH)】状态存在。我国已探明的铝土矿储量中，一水硬铝石型铝土矿储量占全国总储量的98.46%，三水铝石型矿石储量只占1.54%。（下图为拜耳法的基本流程图：）

7、由于我国的氧化铝矿石主要以一水硬铝石型存在，而在所有类型的铝土矿中，一水硬铝石型铝土矿是最难溶出的。一水硬铝石的溶出温度通常在240~250℃，溶出液浓度为240~300g/LNa2O。在氧化铝制造过程中化工离心泵是必不可少的流程设备，下面对流程中的离心泵及其选用材质、生产厂家等进行介绍。高压矿浆(铝酸钠溶液+赤泥)使用容积式泵：活塞泵或隔膜泵输送。金属离心泵由于腐蚀、磨蚀严重，在此工位不能使用！在碱法生产氧化铝装置中，用于离心泵输送的介质都为50～150℃的10~25%（Na2O）水溶液和部分氢氧化铝

8、结晶等（即铝酸钠溶液—循环母液），具有高温、高腐蚀性、高磨蚀性特点（介质比重一般在1.2~1.5之间；粘度在4~50mPa·s之间），所以在材料选择上必须是既要耐腐蚀又要耐磨蚀的双相钢【一般CD4MCu（使用温度≤120℃）；A8903A（使用温度＞120℃）】；泵型的选择上采用开式或半开式叶轮（ESHK、ANS等）；密封方案选择双端面背靠背（PLAN54）；在转速的选择上应选择低转速泵（＜1500rpm），从而降低磨蚀对泵的影响，提高泵的