氧化铝厂采用拜耳法生产氧化铝(简述拜耳法生产氧化铝的基本原理和工艺流程) 拜耳法生产金属冶炼用纯氧化铝
代表性的原铝矿石是铝土矿,其主要成分是不同晶型的三水铝石(y-al2o 3 & middot;3H2O)、一水硬铝石(y-al2o 3 & middot;h,O),一水硬铝石(α-al2o 3 & middot;H2O),各自处于分离状态或混合状态。一般由45-60%的Al2O3、2-20%的Fe2O3、1-10%的SiO2、10-30%的结合水和其他微量成分(Mn、GaCa、V、P、As等)组成。).低品位矿石包括霞石(Na2O-al2o 3 & middot;2 SiO 2k 2 o & middot;A12O3 & middot2SiO2)、铝页岩A12O3 & middotH2O+al2o 3,2 SiO 2-2h2o)、明矾石(K2O . 3a 12o 3 . 4so 3 & middot;6H20)、粘土等。冶炼法主要是用拜耳法提纯A12O3,然后用霍尔-埃鲁法电解熔盐。1.氧化铝的制备拜耳法铝土矿生产氧化铝的主要反应分为以下三个阶段:(1)铝土矿中的Al2O3溶于NaOH溶液生成naa1o 2:al2o 3+2 NaOH = 2 naa1o 2+H2O(6-14);(2) NaAiO2水解生成a12o 3·3h2o 2·naa1o 2+4h2o = a12o 3 & Middot沉淀。3 H2O+2 NaOH(6-15)(3)al2o 3 & middot;加热3H2O脱水生成al2o 3·al2o 3·3H2O = al2o 3+3H2O(6-16)
一水硬铝石在NaOH溶液中是准溶的,所以这种方法不适用,但以此为主要成分的原矿产地很少。
下图显示了拜耳法的简要操作流程图。三水铝石比一水合物更易溶于NaOH溶液。
(1)以三水铝石为主要成分的矿石处理。作为预处理,原矿也被加热至干燥。高压釜中一般溶解条件为:Na2O的碱浓度为100-1501kg/m3,banyan液中Na2O与A1203的摩尔比为1.4-1.7,温度为410-420K。原矿中的活性SiO2和al2o 3一次溶在一起后,称为脱硅反应的二次反应缓慢发生,即Na2O3和al2o 3结合形成不溶物。A12O3 & middot2 SiO 2)Na2X & middot;NH2O(X代表CO3 2-,SO4 2-,2C1-,2OH-,2A1O2-)。此时加入少量Ca(OH)2也可以减少Na2O的消耗,生成Fe2O3 & middotXH2O、Na2TiO3和其他不溶性化合物。然而,随着聚合物沉降促进剂以及方钠石化合物的加入,赤泥将在选矿机中分离和沉降。将溶解al2o 3生成的NaA1O3溶液送入结晶罐,加入适量粉末状A12O3 & middot3H,0为晶种,长时间搅拌,缓慢冷却,在330-350K水解,生成A12O3 &白泥中间体;3H2O白色沉淀。A2O3·从分馏塔顶溶液中分离出来;一部分3H2O作为晶种留下,其余在1400-1500K烧成A12O3。杂质SiO2、Fe2O3和Na2O通常分别为0.010-0.015%,Na2O为0.5%。(2)以一水硬铝石为主的矿石处理。一水硬铝石比三水铝石更难溶解在NaOH溶液中,因此需要提高溶解温度或NaOH浓度,或者两者都提高。例如在Na2O:470k或Na2O 300kg/m3,440K时为200kg/m,并增加提取时间。大多数时候,在不增加NaOH浓度的情况下,在Na20与A12O3的摩尔比为1.5左右的条件下,在480-510K下进行高浓度溶解。Al2O30 & middot由低碱浓度(NaOH 100-140 kg/m3)和高温(338-448K)短时间沉淀;由3H2O得到的Al2O3称为砂质Al2O3,是在高碱浓度(NaOH150-200kg/m3)和低温(328-333K)下长时间沉淀出来的Al2O3·。由3H2O得到的Al2O3称为粉末状Al2O3。前者表观密度和流动性高,后者表观密度和流动性低。将溶解al2o 3产生的NaA1O3溶液送至结晶槽,并加入适量粉末状A12O3 & middot。3H,0为晶种,长时间搅拌,缓慢冷却,在330-350K水解,生成A12O3 &白泥中间体;3H2O白色沉淀。A2O3·从分馏塔顶溶液中分离出来;一部分3H2O作为晶种留下,其余在1400-1500K烧成A12O3。杂质SiO2、Fe2O3和Na2O通常分别为0.010-0.015%,Na2O为0.5%。Al2O30 & middot由低碱浓度(NaOH 100-140 kg/m3)和高温(338-448K)短时间沉淀;由3H2O得到的Al2O3称为砂质Al2O3,是在高碱浓度(NaOH150-200kg/m3)和低温(328-333K)下长时间沉淀出来的Al2O3·。由3H2O得到的Al2O3称为粉末状Al2O3。前者表观密度和流动性高,后者表观密度和流动性低。(3)其他矿石的处理。基本上是加入石灰石,焙烧或熔融生成铝酸钙(CaAl2O3),用水溶液提取。酸处理也有各种方案。
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