《拜耳法生产氧化铝工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拜耳法生产氧化铝工艺（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生产氧化铝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。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 A12O3)、铁酸钠 (Na2OFe2O3、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
2、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，SiO2O形 成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO Al2O3 -xSiOZ。(6 -2x)H2O沉淀(其中x0.1),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学反应如下：烧结：Al2O3+Na2CO3- Na2O Al2O3+CO2Fe2O3+Na2CO3Na2O Fe2O3+CO2SiO2+2C
3、aCO32CaO SiO2+2CO2TiO2+CaCO3一- CaO TiO2+CO2熟料溶出：Na2O A12O3+4H2O一- 2NaAl(OH)4 (溶解)Na2O Fe2O3+2H2O一- Fe2O3 H2O I +2NaOH (水解) 脱硅：1.7 Na2SiO3+2NaA1(OH)4- Na2O A12O3 nH2O I3 Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+x Na2SiO3 3CaO Al2O3 x SiO2 (6-2x)H2O I +2(1+x)NaOH分解：2NaOH+CO2一-Na2CO3+H2ONaAl(OH)4一- Al(OH)3 I +NaOH中国碱石灰烧结法生产
4、氧化铝的主要技术成就是:在熟料烧成中采用 低碱比配方，在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑 制溶出时的副反应损失，使熟料中Na2O和A12O3的溶出率分别达 到9496%和9294%。A12O3的总回收率约90%,每吨氧化铝 的Na2CO3的消耗量约95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不 能经济地利用的低品位矿石，其铝硅比可低至3.5,且原料的综合利 用较好，有其特色。碱石灰烧结法的常用流程见图2拜耳一烧结联合法可充分发挥两法优点，取长补短，利用铝硅比较低的铝土矿，求得 更好的经济效果。联合法有多种形式，均以拜耳法为主，而辅以烧结 法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联
5、法、并联法 和混联法三种工艺流程。 串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和A12O3,用于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源， 减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且A12O3的回收率也较高。 并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧 结法只占总生产能力的1015%，用烧结法流程转化产生的NaOH 补充拜耳法流程中NaOH的消耗。 混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜 耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。中国根据本国的铝矿资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50 年代初就已用碱石灰烧结法处理铝硅比只有3.5的纯一水硬铝石型 铝土矿，开创了
6、具有特色的氧化铝生产体系。用中国的烧结法，可使 A12O3的总回收率达到90%；每吨氧化铝的碱耗(Na2CO3)约90 公斤；氧化铝的SiO2含量下降到0.020.04%；而且在50年代 已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产水泥。60年代初建成 了拜耳烧结混联法氧化铝厂，使Al2O3总回收率达到91%，每吨氧 化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处理较高品位的一水硬铝石 型铝土矿开创了一条新路。中国在用单纯拜耳法处理高品位一水硬铝 石型铝土矿方面也积累了不少经验。根据物理特性的不同，电解用氧化铝可分为三类:砂状、粉状和中间状表3不同类碧工业烈化铝拘构理性牖捐杯矿粉状 A.1. . .砂状中
7、间状3S5浦U（.血面下滂）邪5。30 20平均粒度出地）50期的磨损指炒）45303530-40比威面租（日）其比3-9(J0.85fl-AhOjf%)70拜耳法系奥地利拜耳（KJ.Bayer）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9501200C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V-v = 0 ? j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
8、 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125140C下 溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240260C并添加石灰（37%） 的条件下溶出。现代拜耳法的主要进展在于：设备的大型化和连续操作；生 产过程的自动化；节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；蝴压磨出冷挺水焦斐摸分解J?基水妈母福#离阳* |职农也侦加神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。石友苛化石雄石港1拜耳法工右流程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3X106千卡左右，碱耗一般为100公斤左右
9、(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A12O3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 A12O3 nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每 公斤SiO2大约要造成1公斤A12O3和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78。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
10、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 A12O3)、铁酸钠 (Na2OFe2O3、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，SiO2O形 成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO A12O3 xSiO2。(6 -2x)H2O沉淀(其中x0.i),而使溶液提纯。把CO2气体通
11、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学反应如下：烧结：Al2O3+Na2CO3- Na2O Al2O3+CO2Fe2O3+Na2CO3一- Na2O Fe2O3+CO2SiO2+2CaCO3一- 2CaO SiO2+2CO2TiO2+CaCO3一- CaO TiO2+CO2熟料溶出：Na2O Al2O3+4H2O一- 2NaAl(OH)4 (溶解)Na2O Fe2O3+2H2O一- Fe2O3 H2O I +2NaOH (水解)脱硅：1.
12、7 Na2SiO3+2NaAl(OH)4一- Na2O A12O3 nH2O I3 Ca(OH)2+2NaA1(OH)4+x Na2SiO3 3CaO A12O3 x SiO2 (6-2x)H2O I +2(1+x)NaOH分解：2NaOH+CO2一-Na2CO3+H2ONaA1(OH)4一- A1(OH)3 I +NaOH中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是:在熟料烧成中采用 低碱比配方，在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑 制溶出时的副反应损失，使熟料中Na2O和A12O3的溶出率分别达 到9496%和9294%。A12O3的总回收率约90%,每吨氧化铝 的Na2CO3的
13、消耗量约95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不 能经济地利用的低品位矿石，其铝硅比可低至3.5,且原料的综合利 用较好，有其特色。碱石灰烧结法的常用流程见图2拜耳一烧结联合法可充分发挥两法优点，取长补短，利用铝硅比较低的铝土矿，求得 更好的经济效果。联合法有多种形式，均以拜耳法为主，而辅以烧结 法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联法、并联法 和混联法三种工艺流程。 串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和A12O3,用于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源， 减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且A12O3的回收率也较高。 并联法是拜耳法与烧结法平行作业，
14、分别处理铝土矿，但烧 结法只占总生产能力的1015%，用烧结法流程转化产生的NaOH 补充拜耳法流程中NaOH的消耗。 混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜 耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。中国根据本国的铝矿资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50 年代初就已用碱石灰烧结法处理铝硅比只有3.5的纯一水硬铝石型 铝土矿，开创了具有特色的氧化铝生产体系。用中国的烧结法，可使 A12O3的总回收率达到90%；每吨氧化铝的碱耗(Na2CO3)约90 公斤；氧化铝的SiO2含量下降到0.020.04%；而且在50年代 已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产水泥。60年代初建成 了拜耳烧结混联法氧化铝厂，使Al2O3总回收率达到91%，每吨氧 化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处理较高品位的一水硬铝石 型铝土矿开创了一条新路。中国在用单纯拜耳法处理高品位一水硬铝 石型铝土矿方面也积累了不少经验。根据物理特性的不同，电解用氧化铝可分为三类:砂状、粉状和中间状表3不同类碧工业烈化铝拘构理性牖捐杯矿. .: “：粉状A.1. . . . .砂状中间状3S5浦U（.血面下滂）邪5。&30 20平均粒度出地）50如1饷期的磨损指炒）45303530-40比威面租（日）am&5其比 ffi(/emO3-9(
