氧化铝的生产方法.doc

氧化铝的生产工艺流程氧化铝的生产工艺流程从矿石提取氧化铝有多种方法,例如: 拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳- 烧结联合法等。拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法,其产量约占全世界氧化铝总产量的 95 %左右。 70 年代以来,对酸法的研究已有较大进展,但尚未在工业上应用。拜耳法系奥地利拜耳( )于 1888 年发明。其原理是用苛性钠( NaOH ) 溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝, 得到铝酸钠溶液。溶液与残渣( 赤泥) 分离后, 降低温度, 加入氢氧化铝作晶种, 经长时间搅拌, 铝酸钠分解析出氢氧化铝,洗净, 并在 950 ~ 1200 ℃温度下煅烧,便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液,蒸发浓缩后循环使用。拜耳法的简要化学反应如下: 由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同, 它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异, 所以要提供不同的溶出条件,主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在 125 ~ 140 ℃下溶出,一水硬铝石型铝土矿则要在 240 ~ 260 ℃并添加石灰( 3~7 %)的条件下溶出。现代拜耳法的主要进展在于:①设备的大型化和连续操作;②生产过程的自动化;③节省能量, 例如高压强化溶出和流态化焙烧;④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图 1。拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低,最低者每吨氧化铝的能耗仅 3× 106 千卡左右,碱耗一般为 100 公斤左右(以 Na2CO3 计)。拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量,主要是矿石中的 SiO2 含量,通常以矿石的铝硅比,即矿石中的 Al2O3 与 SiO2 含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中, SiO2 转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O · Al2O3 · · nH2O) ,随同赤泥排出。矿石中每公斤 SiO2 大约要造成 1 公斤 Al2O3 和 公斤 NaOH 的损失。铝土矿的铝硅比越低,拜耳法的经济效果越差。直到 70 年代后期, 拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大于 7~8。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少,如何利用其他类型的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题,已是研究、开发的重要方向。碱石灰烧结法适用于处理高硅的铝土矿,将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料,在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O · Al2O3) 、铁酸钠(Na2O · Fe2O3 、原硅酸钙( 2CaO · SiO2 ) 和钛酸钠( CaO · TiO2 组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的 NaOH 也进入溶液。如果溶出条件控制适当, 原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应, 而与钛酸钙、 Fe2O3 · H2O 等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程, SiO2 O 形成水合铝硅酸钠( 称为钠硅渣) 或水化石榴石 3CaO · Al2O3 · xSiO2 · (6- 2x)H2 O 沉淀( 其中 x≈ ), 而使溶液提纯。把 CO2 气体通入精制铝酸钠溶液,和加入晶种搅拌,得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石榴石中的 Al2O3 可以再用含 Na2CO3 母液提取回收。碱石灰烧结法的主要化