拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝

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1、生產(chǎn)氧化鋁工藝流程從礦石提取氧化鋁有多種方法，例如:拜耳法、堿石灰燒結(jié)法、拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法等。拜耳法一直是生產(chǎn)氧化鋁的主要方法，其產(chǎn)量約占全世界氧化鋁總產(chǎn)量的95％左右。70年代以來，對(duì)酸法的研究已有較大進(jìn)展，但尚未在工業(yè)上應(yīng)用?！A石灰燒結(jié)法　　適用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燒結(jié)成由鋁酸鈉(Na2O·Al2O3)、鐵酸鈉(Na2O·Fe2O3、原硅酸鈣（2CaO·SiO2）和鈦酸鈉（CaO·TiO2組成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時(shí)鐵酸鈉水解得到的NaOH也進(jìn)入溶液。如果溶出條件控制適當(dāng)，原硅酸鈣就不會(huì)大量地與鋁

2、酸鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，而與鈦酸鈣、Fe2O3·H2O等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經(jīng)過專門的脫硅過程，SiO2O形成水合鋁硅酸鈉(稱為鈉硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6－2x)H2O沉淀(其中x≈0.1),而使溶液提純。把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉淀物和主要成分是碳酸鈉的母液。氫氧化鋁經(jīng)煅燒成為氧化鋁成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。　　堿石灰燒結(jié)法的主要化學(xué)反應(yīng)如下：　　燒結(jié)：　　Al2O3+Na2CO3─→Na2O·Al2O3+CO2　　Fe2O3+Na2CO3─→Na2O·F

3、e2O3+CO2　　SiO2+2CaCO3─→2CaO·SiO2+2CO2　　TiO2+CaCO3─→CaO·TiO2+CO2　　熟料溶出：　　Na2O·Al2O3+4H2O─→2NaAl(OH)4（溶解）　　Na2O·Fe2O3+2H2O─→Fe2O3·H2O↓+2NaOH（水解）　　脫硅：　　1.7Na2SiO3+2NaAl(OH)4─→Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O↓+3.4NaOH　　3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3─→3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O↓+2(1+x)NaOH　　分解：　　2NaOH+CO2─

4、→Na2CO3+H2O　　NaAl(OH)4─→Al(OH)3↓+NaOH中國堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的主要技術(shù)成就是：在熟料燒成中采用低堿比配方，在熟料溶出工藝中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出時(shí)的副反應(yīng)損失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分別達(dá)到94～96％和92～94％。Al2O3的總回收率約90％,每噸氧化鋁的Na2CO3的消耗量約95公斤。堿石灰燒結(jié)法可以處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)地利用的低品位礦石，其鋁硅比可低至3.5,且原料的綜合利用較好，有其特色?！　A石灰燒結(jié)法的常用流程見圖2?　拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法　　可充分發(fā)揮兩法優(yōu)點(diǎn)，取長補(bǔ)短,利用鋁硅比較低的鋁土礦,求

5、得更好的經(jīng)濟(jì)效果。聯(lián)合法有多種形式,均以拜耳法為主,而輔以燒結(jié)法。按聯(lián)合法的目的和流程連接方式不同，又可分為串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法三種工藝流程。　?、俅?lián)法是用燒結(jié)法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3,用于處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)利用的三水鋁石型鋁土礦。擴(kuò)大了原料資源，減少堿耗，用較廉價(jià)的純堿代替燒堿，而且Al2O3的回收率也較高。　?、诓⒙?lián)法是拜耳法與燒結(jié)法平行作業(yè)，分別處理鋁土礦，但燒結(jié)法只占總生產(chǎn)能力的10～15％，用燒結(jié)法流程轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的NaOH補(bǔ)充拜耳法流程中NaOH的消耗。　?、刍炻?lián)法是前兩種聯(lián)合法的綜合。此法中的燒結(jié)法除了處理拜耳法赤泥外，還處理一部分低品位礦石?！?/p>

6、　中國根據(jù)本國的鋁礦資源特點(diǎn)，發(fā)展出多種氧化鋁生產(chǎn)方法。50年代初就已用堿石灰燒結(jié)法處理鋁硅比只有3.5的純一水硬鋁石型鋁土礦,開創(chuàng)了具有特色的氧化鋁生產(chǎn)體系。用中國的燒結(jié)法,可使Al2O3的總回收率達(dá)到90%；每噸氧化鋁的堿耗(Na2CO3)約90公斤；氧化鋁的SiO2含量下降到0.02～0.04％；而且在50年代已經(jīng)從流程中綜合回收金屬鎵和利用赤泥生產(chǎn)水泥。60年代初建成了拜耳燒結(jié)混聯(lián)法氧化鋁廠,使Al2O3總回收率達(dá)到91％，每噸氧化鋁的堿耗下降到60公斤，為高效率地處理較高品位的一水硬鋁石型鋁土礦開創(chuàng)了一條新路。中國在用單純拜耳法處理高品位一水硬鋁石型鋁土礦方面也積累

7、了不少經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)物理特性的不同,電解用氧化鋁可分為三類:砂狀、粉狀和中間狀（表3）?！“荻ā　∠祳W地利拜耳（K.J.Bayer）于1888年發(fā)明。其原理是用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到鋁酸鈉溶液。溶液與殘?jiān)ǔ嗄啵┓蛛x后，降低溫度，加入氫氧化鋁作晶種,經(jīng)長時(shí)間攪拌,鋁酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈,并在950～1200℃溫度下煅燒，便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。拜耳法的簡要化學(xué)反應(yīng)如下　　由于三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石的結(jié)晶構(gòu)造不同,它們在