【正文】 第 3章 氧化鋁的生產(chǎn)1. 緒論2. 氧化鋁生產(chǎn)工藝3. 氧化鋁生產(chǎn)新技術和綜合利用 緒論? 氧化鋁及其水合物? 氧化鋁生產(chǎn)方法? 鋁土礦氧化鋁? 氧化鋁外觀為白色粉末，結(jié)晶狀態(tài)為六方晶體結(jié)構，分子式通常寫為 Al2O3，分子量為 。? 氧化鋁是典型的兩性氧化物，不溶于水，可溶于無機酸和堿性溶液，由于其結(jié)晶形式不同，在酸、堿溶液中的溶解度及溶解速度也不同。? 氧化鋁有多種同素異構體，如： α Al2O3 、 β Al2O3 、 γ Al2O3 、 δ Al2O3 、 θ Al2O3 、 K Al2O3 、 δ Al2O3 。而常見穩(wěn)定結(jié)構的氧化鋁主要是 α Al2O3 、 γ Al2O3 。? α Al2O3性質(zhì)穩(wěn)定，熔點 2050℃ ，沸點 2900℃ ，比重 ~。? γ Al2O3是將各種 Al(OH)3加熱脫水獲得的， γ Al2O3呈立方晶系。晶格常數(shù) α=。氧化鋁水合物 氧化鋁水合物是由 OH、 O Al3+構成的化合物，其中并不含水分子，是人們對該種化合物的俗稱。 氧化鋁水合物是鋁土礦中的主要礦物。自然界中 OH、 O Al3+構成的化合物主要有三水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石和剛玉。其分子式為： 三水鋁石： Al（ OH） 一水軟鋁石： γAlOOH、一水硬鋁石： αAlOOH、剛玉： Al2O3。氧化鋁水合物的化學性質(zhì)也由于其結(jié)構不同而有很大差別?；瘜W活性按下列次序遞減： 三水鋁石化學活性最大、一水軟鋁石次之、一水硬鋁石較弱、剛玉則是非常穩(wěn)定的氧化鋁。氧化鋁生產(chǎn)方法? 堿法? 酸法? 酸堿聯(lián)合法? 熱法堿法生產(chǎn)氧化鋁 堿法生產(chǎn)氧化鋁，就是用堿 (NaOH或 Na2CO3)處理鋁土礦，使礦石中的氧化鋁水合物和堿反應生成鋁酸鈉溶液。鋁土礦中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的二氧化硅則成為不溶性的化合物進入固體殘渣中。這種殘渣被稱為赤泥。鋁酸鈉溶液與赤泥分離后，經(jīng)凈化處理，分解析出 A1(OH)3，將A1(OH)3與堿液分離并經(jīng)過洗滌和焙燒后，即獲得產(chǎn)品氧化鋁。 目前工業(yè)上幾乎全部采用堿法生產(chǎn)氧化鋁。酸法生產(chǎn)氧化鋁 酸法生產(chǎn)氧化鋁就是用硫酸、鹽酸、硝酸等無機酸處理鋁礦石，得到含鋁鹽溶液，然后用堿中和這些鹽溶液，使鋁成氫氧化鋁析出，焙燒氫氧化鋁或各種鋁鹽的水合物晶體，便得到氧化鋁。 用酸法處理鋁礦石時，存在于礦石中的鐵、鈦、釩、鉻等雜質(zhì)與酸作用進入溶液中，這不但引起酸的消耗，而且它們與鋁鹽分離比較困難。氧化硅絕大部分成為不溶物進入殘渣與鋁鹽分離，但有少量成為硅膠進入溶液，所以鋁鹽溶液還需要脫硅，而且需要昂貴的耐酸設備。 用酸法處理分布很廣的高硅低鋁礦 (如粘土、高嶺土、煤矸石和煤灰 )在原則上是合理的，在鋁土礦資源缺乏的情況下可以采用此法。 酸堿聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁 酸堿聯(lián)合法是先用酸法從高硅鋁礦石中制取含鐵、鈦等雜質(zhì)的不純氫氧化鋁，然后再用堿法處理。這一流程的實質(zhì)是用酸法除硅，堿法除鐵。 熱法生產(chǎn)氧化鋁 熱法適合于處理高硅高鐵的鋁礦，其實質(zhì)是在電爐中熔煉鋁礦石和碳的混合物，使礦石中的氧化鐵、氧化硅、氧化鈦等雜質(zhì)還原，形成硅合金。而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的爐渣而上浮，由于密度不同而分離，所得氧化鋁渣再用堿法處理從中提取氧化鋁。 鋁土礦? 鋁土礦組成 ? 鋁土礦分類? 鋁土礦的鋁硅比? 我國鋁土礦特點鋁土礦組成 鋁土礦是一種以氧化鋁水合物為主要成分的復雜鋁硅酸鹽礦石，鋁土礦的主要化學成分有： Al2O SiO Fe2O TiO2，少量的 CaO、 MgO硫化物、微量的鎵、釩、磷、鉻等元素的化合物。鋁土礦分類? 按其含有的氧化鋁水合物的類型可分為：? 三水鋁石型鋁土礦；? 一水軟鋁石型鋁土礦；? 一水硬鋁石型鋁土礦? 混合型鋁土礦。鋁土礦鋁硅比 鋁土礦中的硅是堿法處理鋁土礦制取氧化鋁過程中最有害的雜質(zhì)，鋁土礦的鋁硅比是衡量鋁土礦質(zhì)量的主要指標之一。 鋁硅比是指鋁土礦中的氧化鋁和二氧化硅的質(zhì)量比：即A/S=Al2O3質(zhì)量 /SiO2質(zhì)量。通常寫為： A/S= Al2O3/ SiO2我國鋁土礦特點? 我國鋁土礦資源豐富，儲量大；? 高鋁、高硅、低鐵；鋁硅比較低，中、低品位鋁土礦居多；? 多數(shù)鋁土礦是一水硬鋁石型鋁土礦。鋁酸鈉溶液? 鋁酸鈉溶液成分? 鋁酸鈉溶液分子比? 鋁酸鈉溶液結(jié)構? 鋁酸鈉溶液誘導期? 鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性及其影響因素鋁酸鈉溶液 工業(yè)鋁酸鈉的主要成分是 NaAl(OH) NaOH、Na2CO Na2SiO4等。通常把 NaAl(OH)4中的 Na2O叫做化合堿；把 NaOH中的 Na2O叫做游離堿，把Na2CO3中的 Na2O叫做碳酸堿，并把碳酸堿和苛性堿統(tǒng)稱為全堿。鋁酸鈉溶液分子比 鋁酸鈉溶液的分子是指溶液中的苛性堿與氧化鋁的摩爾比，用 MR表示： 分子比（ MR） = 苛性堿 (Na2O)(mol)/氧化鋁 (Al2O3)（ mol） =苛性堿（ g） /氧化鋁（ g） 鋁酸鈉溶液結(jié)構 通過對鋁酸鈉溶液進行的大量的研究揭示，鋁酸鈉溶液是離子真溶液，鋁酸鈉溶液能夠完全解離為鈉離子和鋁酸根離子。關于鋁酸鈉溶液的結(jié)構問題，實質(zhì)是指鋁酸根離子的組成及結(jié)構。 根據(jù)近年來的研究結(jié)果，可歸納為以下幾點： （ 1）在一定溫度下，中等濃度的鋁酸鈉溶液中，鋁酸根離子是以 Al(OH)4為主。據(jù)此，從鋁或氫氧化鋁轉(zhuǎn)入溶液的陽離子 A13+與 4個 OH化合時形成 Al(OH)4。 3個 OH離子與陽離子 A1 3+以正常的價鍵結(jié)合，而第 4個 OH離子則以配價鍵結(jié)合 Al(OH)4離子有正規(guī)的四面結(jié)體構。鋁酸鈉溶液結(jié)構（ 2）在稀溶液中且溫度較低時，鋁酸根離子以水化離子 [Al(OH)4](H2Ｏ )x形式存在；（ 3）在較濃的溶液中或溫度較高時，發(fā)生Al(OH)4離子脫水，并能形成 [A12Ｏ (OH)6]2聚離子。 一般生產(chǎn)條件下都用 Al(OH)4表示鋁酸根離子。鋁酸鈉溶液誘導期 鋁酸鈉溶液的誘導期即過飽和鋁酸鈉溶液自發(fā)分解析出氫氧化鋁的時間長短。誘導期即是在開頭一段時間內(nèi)溶液不發(fā)生明顯的分解，在此期間溶液主要是發(fā)生內(nèi)部變化 — 離子聚合或晶核開始形成。 誘導期的長短取決于溶液的組成（濃度、 αK雜質(zhì)和溫度）等因素。 αK和濃度高以及有機物等存在時，誘導期長。添加晶種時也有誘導期，但誘導期的延續(xù)時間比不添加種子時短得多。以至在晶種量較多時延續(xù)時間只有幾分鐘甚至完全消失。 鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性及其影響因素 鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性是指從過飽和鋁酸鈉溶液開始分解析出氫氧化鋁所需時間的長短。 形成鋁酸鈉溶液后立刻開始分解或經(jīng)過短時間后即開始分解的溶液，稱為不穩(wěn)定的溶液。能夠存放很久仍不發(fā)生明顯分解的溶液，稱為穩(wěn)定的溶液。 影響工業(yè)鋁酸鈉溶液穩(wěn)定性的主要因素有： 溶液的分子比；溶液溫度；溶液的氧化鋁濃度；溶液中的雜質(zhì)等。 氧化鋁生產(chǎn)工藝? 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁? 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁拜耳法生產(chǎn)氧化鋁? 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝介紹? 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁基本原理? 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工序拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝流程拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理是： （ l）用 NaOH溶液溶出鋁土礦，所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種、不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁呈氫氧化鋁析出，即種分過程。 （ 2）分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來溶出新的鋁土礦，即溶出過程。交替使用這兩個過程，就能夠每處理一批礦石便得到一批氫氧化鋁，構成所謂的拜耳法循環(huán)。用反應方程式表示如下： Al2O3（ 1或 3） H2O＋ 2NaOH＋ aq=2NaAl(OH)4＋ aq拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工序? 原礦漿制備? 高壓溶出? 赤泥分離、洗滌? 晶種分解? 氫氧化鋁分離、洗滌? 氫氧化鋁焙燒原礦漿制備? 原礦漿制備的工藝流程? 礦石破碎? 配礦? 配堿? 配石灰? 原礦漿液固比調(diào)整? 預脫硅 原礦漿制備工藝流程原礦漿制備的主要設備包括：帶式輸送機、球磨機、礦漿磨、螺旋分級機。 鋁土礦破碎 從礦山開采的礦石一般呈不規(guī)則形狀。根據(jù)目前破碎設備的生產(chǎn)性能，一次破碎成符合磨礦粒度要求的細顆粒很困難，所以，破碎一般采用分段破碎，將破碎分成粗碎、中碎、細碎過程進行。 由直徑 1500~500 mm的礦石破碎成 400~125 mm，叫粗碎； 由 400~125 mm破碎成 100~25 mm叫中碎； 由 100~25 mm破碎成 25~5 mm叫細碎。 影響礦石破碎的因素很多，主要與礦石的結(jié)構、硬度、形狀大小以及均勻性等物理性質(zhì)有關。 鋁土礦破碎主要有以下幾種方法：壓碎、壁碎、折斷、磨剝、擊碎。 礦石破碎方法（ 1）壓碎：利用兩破碎工作面逼近時加壓，使物料破碎。此法的特點是作用力逐步加大，作用力的范圍較大，適用于破碎較硬的礦石。（ 2）壁碎：破碎工作是由尖齒楔入物料的壁面而完成的。其特點是作用力的范圍較為集中而發(fā)生局部破裂。此法適用干脆性礦石的破碎。（ 3）折斷：物料在破碎工作面間如同承受集中負荷的支點梁，除在外力作用點處受壁力之外，礦石本身發(fā)生折屈而破碎。（ 4）磨剝：破碎工作面在物料上相對移動，對物料施加剪壓力，這種力是作用在物料的表面上。此法適用于細粒物料的磨礦。（ 5）擊碎：利用擊碎力的瞬間作用于物料上使物料破裂，是動力破碎。配礦計算假設已知兩種鋁土礦的成分如下： SiO2（ %） Fe2O3（ %） Al2O3（ %） A/S 第一種 S1 F1 A1 K1 第二種 S2 F2 A2 K2要求混礦的 A/S為 K，計算兩種礦石的配礦比例。根據(jù)條件必須是 K1＜ K＜ K2或 K1＞ K＞ K2，否則達不到調(diào)整要求。 配堿 單位礦石所需要的循環(huán)母液量叫配堿量。生產(chǎn)中，要求溶出液具有一定分子比。此指標是工廠根據(jù)具體生產(chǎn)條件而確定。 配堿量主要考慮以下三方面的用堿量： （ 1）鋁酸鈉結(jié)合堿。例如當規(guī)定的 MR＝ ，即是溶出一個分子的氧化鋁，在溶液中就要保留有 鈉； （ 2）與氧化硅反應生成鈉硅渣所需堿。礦石中有 1kg的氧化硅就要配入 M（ kg）的苛性鈉； （ 3）在溶出過程中由于反苛化反應和機械損失的苛性堿 。配堿 但配料時加