氧化铝生产的基本方法.doc

氧化铝生产的基本方法氧化铝生产方法大致可分为四类,但目前用于工业生产的几乎全属于碱法律。一、碱法碱法生产氧化铝的基本过程如图1所示。熔烧AL(OH)3AL2O3铝酸钠溶液分解碱处理分离分离蒸发铝矿石***酸钠浆液母液循环母液赤泥(Fe、Ti、Si等杂质)图1-1碱法生产氧化铝基本过程碱法生产氧化铝,是用碱(NaOH或Na2CO3)来处理铝矿石,使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠铝液。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化铝,经与母液分离、洗涤后进行焙烧,得到氧化铝产品。分解母液可循环使用,处理另外一批矿石。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多种流程。1、拜耳法拜耳法是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。目前,全世界生产的氧化铝和氢氧化铝,有90%以上是采用拜耳法生产。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铝后的溶液,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地处理铝土矿,得到纯的氢氧化铝产品,构成所谓拜耳法循环。拜耳法的实质是如下反应在不同条件下交替进行的。Al2O3.(1或3)H2O+2NaOH+aq2NaAl(OH)4+aq(1-1)拜耳法的特点是:(1)适合高A/S矿石,A/S>9:(2)流程简单,能耗低,成本低。(3)产品质量好,纯度高。拜耳法分类:由于铝土矿的类型不同,在世界上形成了两种不同的拜耳法方案。(1)美国拜耳法以三水铝石型铝土矿为原料。由于三水铝石型铝土矿中的Al2O3很容易溶出,因而采用低温、低碱浓度溶出,一般情况下为Na2O110g/L以下。溶出的温度为140~145℃,停留时间不足1h,分解初温高(60~70℃),种子添加量较小(50~120g/L),分解时间30-40h,产品为粗粒氢氧化铝,但产出率低,仅为40~45g/L。这种氢氧化铝焙烧后得到砂状氧化铝。(2)欧洲拜耳法以一水软铝石型铝土矿为原料。采用高温、高碱浓度溶出,苛性钠浓度一般在200g/L以上,溶出温度达170℃,停留时间约2~4h。经稀释扣,将苛性钠浓度高达150g/L的溶液进行分解。分解时,分解初温低(55~60℃或更低),种子添加量较大(200~250g/L)。分解时间50~70h,产出率高达80g/L,但得到的氢氧化铝颗料细,焙烧时飞扬损夫大,得到面粉状氧化铝。为了适应电解对氧化铝的要求,现今的欧洲拜耳法已是在高温高碱浓度溶出,低温、高固含、高产出率的分解条件下生产砂状氧化铝了。详见拜耳法生产氧化铝工艺流程图补充苛性碱铝土矿石灰溶出矿浆粗液稠浓赤泥浆热水精液赤泥洗液堆场氢氧化铝浆液母液晶种氢氧化铝Na2CO3·H2O洗涤结晶氢氧化铝蒸发母液破碎破碎湿磨溶出稀释矿浆稀释沉降分离叶滤赤泥洗涤晶种分解沉降分离洗涤煅烧蒸发分离溶解苛化石灰乳氧化铝二、烧结法碱石灰烧结法的基本原理是,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(2CaO·SiO2)和钛酸钙(CaO·TiO2),用水或洗碱液溶出时,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,分离出去泥渣后,得到铝酸钠溶液,再通入CO2进行碳酸化分解,便析出Al(OH)3,而碳分母液(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经焙烧即为产品Al2O3(详见工艺流程图)碱石灰烧结方法的特点:1、适合低于A/S矿,A/S3~6;2、流程复杂、能耗高、成本低3、产品质量较拜耳法低。石灰石石灰石纯碱煤灰热水蒸汽弃赤泥硅渣及附液CO2种分母液热水氢氧化铝洗液碳分母液成品氧化铝破碎破碎拆包生料浆磨制及熟料烧结熟料破熟料溶出及赤泥分离洗涤粗液脱硅及硅渣分离碳酸化分解搅拌分解氢氧化铝分解蒸发氢氧化铝分离氢氧化铝洗涤焙烧4、联合法拜耳法和碱石灰烧结法是目前工业上生产氧化铝的主要方法,它们各有其优缺点和运用范围。而当生产规模较大时,采用拜耳法和烧结法的联合生产流程,可以兼有两种方法的优点,而消除其缺点,取得比单一的方法更好的经济效果,同时可以更充分利用铝矿资源。联合法可分为并联、串联和混联三种基本流程,它主要适用于A/S7~9的中低品位铝土矿。(详见联合法生产工艺流程图)石灰铝矿石石