【正文】 制措施 ① 溶出溫度 提高溶出溫度使溶出過程中的所有反應(yīng)都加速進(jìn)行。SiO 2分解越多。SiO 2的分解，減少二次損失。SiO 2與溶液中的 NaOH、 Na2CO3及 NaAl（ OH） 4相互作用而被分解 ， 使較多的二氧化硅進(jìn)入溶液 。 它的脫硅程度用 硅量指數(shù) （ A／ S） 來表示 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 采用合成水合碳鋁酸鈣添加劑 （ CaO 超深度脫硅還能大大改善氧化鋁產(chǎn)品的物理性能 ， 使其流動性增加 ， 強(qiáng)度提高 ， 細(xì)粒子數(shù)量減少等， 達(dá)到砂狀氧化鋁的要求 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉溶液不加石灰的脫硅過程 ?基本原理 它是使鋁酸鈉溶液中過飽和溶解的 SiO2通過控制一定的條件使之成為水合鋁硅酸鈉析出 : +2NaAl(OH)4+aq =Na2O 在堿石灰燒結(jié)法粗液脫硅過程中 ， 由于在水合鋁硅酸鈉的核心上吸附了 NaAl(OH)4等附加鹽 ， 因此 ， 鈉硅渣的成分大體上相當(dāng)于Na2O 不加石灰的脫硅深度取決于水合鋁硅酸鈉在溶液中的溶解度 。 在壓力為＞ (約170℃ )時(shí)溶液的 A/S最高 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ③ 原液 Na2O濃度 保持溶液中 Al2O3濃度不變，提高 Na2O濃度，亦即提高其苛性比值，使得 SiO2的平衡濃度提高，硅量指數(shù)顯著降低，因此，在保證溶液有足夠穩(wěn)定性的前提下，苛性比值越低，脫硅效果越好。 2H2O)Al 2O3 ⑥ 脫硅時(shí)間 當(dāng)溫度一定，二氧化硅沒有達(dá)到平衡濃度以前，溶液的硅量指數(shù)隨著時(shí)間延續(xù)而提高。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 添加石灰脫硅過程的反應(yīng) 鋁酸鈉溶液添加石灰脫硅時(shí)可生成溶解度更小的水化石榴石使溶液得到深度脫硅，其反應(yīng)如下： 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq = 3CaO 為了減少 CaO的消耗和 Al2O3的損失 ， 通常是在一段脫硅中將大部分的 SiO2轉(zhuǎn)化成為水合鋁硅酸鈉分離后 ， 再添加石灰進(jìn)行深度脫硅 。xSiO2 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉溶液添加石灰的脫硅過程 對于中等濃度的工業(yè)鋁酸鈉溶液 （ A12O3 100～120g/L,α ， SiO23～ 4g/L） 來說 ， 未添加石灰時(shí) ， 不論是高壓還是常壓脫硅 ， 其精液的硅量指數(shù)一般只能達(dá)到350～ 450， 滿足不了碳分過程生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的要求 。 2H2O的溶解度 ， 因此 ，這些鹽類的存在可以起到降低 SiO2平衡濃度 、 提高脫硅深度的作用 。nH 2O一類沸石族化合物 。Al 2O3 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ② 原液 Al2O3的濃度 精液中的 SiO2平衡濃度是隨 Al2O3(Na2O)濃度的降低而降低的。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 2． 影響脫硅過程的主要因素 ① 溫度 提高溫度會加大脫硅深度 。 2SiO2 其實(shí)質(zhì)都是使鋁酸鈉溶液中的 SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛群苄〉幕衔镎鄢觥?（ ～ ）CO2 碳分分解率和產(chǎn)品質(zhì)量就會越好 。 在進(jìn)行分解以前 ， 粗液必須經(jīng)過專門的脫硅處理 。熟料粒度也必須適當(dāng)。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ④氧化硅濃度 如果溶液中 SiO2濃度大于 2CaO 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ③碳酸鈉濃度 溶液中的 Na2CO3能分解 2CaOAl2O36H2O+xNa2SiO3+aq =3CaO2SiO2SiO2+2NaOH+aq=2Ca(OH)2↓+Na2SiO3+aq ③ 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaOSiO 2（ 原硅酸鈣 ） 可以與鋁酸鈉溶液發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng) ， 使已經(jīng)溶出來的Al2O Na2O， 又有一部分重新轉(zhuǎn)人赤泥而損失 。 由于熟料溶出時(shí)的溫度和堿濃度都比拜耳法溶出鋁土礦時(shí)低，溶出時(shí)間也短，所以熟料中的 Fe2O36H2O )+6Fe(OH)3+aq CaOFe2O36H 2O + 3Na2CO3+aq =2NaAl(OH)4+3CaCO3+4NaOH+aq 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 鐵酸鈣 CaOH 2O 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 鋁酸鈣： CaO分離后的赤泥，挾帶著附液，應(yīng)充分洗滌，以減少堿和氧化鋁的機(jī)械損失。 在蒸發(fā)過程中呈復(fù)鹽析出 ， 影響蒸發(fā)作業(yè) ? 生料加煤可消除氧化鐵和硫的有害作用 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 影響熟料質(zhì)量的主要因素 ?爐料成分：鋁硅比，鐵鋁比，堿比、鈣比，生料中硫酸鈉 ?燒結(jié)溫度 ?煤粉質(zhì)量 ?爐料的粒度和混合程度 ?熟料窯的操作 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 提高燒結(jié)窯產(chǎn)能和降低熱耗得途徑 ?降低生料漿的含水量 ?擴(kuò)大窯體直徑 ?提高窯的發(fā)熱能力 ?提高冷卻機(jī)的冷卻效果 ?生料摻煤 ?選擇最佳作業(yè)制度 ?提高窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鹽熟料的溶出 溶出過程的目的和要求 ?目的：使熟料中的 Na2O 在配制爐料時(shí) ， CaO的配入量應(yīng)該同時(shí)滿足 SiO2和 TiO2所需要的 CaO量 。 物相鑒定結(jié)果表明 ， TiO2以鈣鈦礦的形態(tài) （ CaOAl 2O3。Fe 2O3的反應(yīng)占優(yōu)勢 ， 隨著溫度的升高鐵酸鈉相對數(shù)量降低 ， 而 Na2O 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 3. Fe2O3 氧化鐵在高溫下與碳酸鈉反應(yīng)生成鐵酸鈉，其反應(yīng)式為： Fe2O3＋ Na2CO3→Na 2O燒結(jié)車間的投資為全廠的 1/3，燒成費(fèi)用約為成本的 1/2，能量消耗為全廠總能耗的一半。 密度： 燒結(jié)法廠 。 燒結(jié)過程的目的及要求 熟料燒結(jié)目的 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 熟料中 Al2O3含量高，生產(chǎn)一噸氧化鋁的熟料量少 ? Al2O3與 Na2O必須是可溶性的物相，其余雜質(zhì)則要成為不溶性物相 ? 原硅酸鈣 2CaOAl2O3，而使 Fe2O3轉(zhuǎn)變成易水解的 Na2O熟料燒結(jié)在燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁中占著非常重要的地位，目前氧化鋁企業(yè)一般采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行熟料燒結(jié)。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 堿石灰燒結(jié)法和拜耳法比較 ， 流程復(fù)雜 ， 能量消耗大 ，投資和成本都較高 ， 成品氧化鋁的質(zhì)量有時(shí)也差些 。 主要技術(shù)指標(biāo)要求其燃燒值，碳含量。 它在通入 CO2氣后 ， 苛性比值和穩(wěn)定性降低 ， 于是析出氫氧化鋁并得到碳分 （ Na2CO3） 母液 。SiO 2， CaO 而原硅酸鈣 2CaOSiO 2） 和鈦酸鈣 （ CaO 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 堿石灰燒結(jié)法的原理 堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁是將鋁土礦與一定數(shù)量的蘇打石灰 （ 或石灰石 ） 配成爐料 ， 在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行高溫?zé)Y(jié) ， 爐料中的 Al2O3與 Na2CO3反應(yīng)生成可溶性的固體鋁酸鈉（ Na2O3H 2O→ Al 2O3 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 煅燒氫氧化鋁原理 工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)過過濾的濕氫氧化鋁是三水鋁石 (Al2O3 后者實(shí)際上不溶解于堿溶液 ， 全部隨同赤泥排出 。 ? 消除方法 鋁土礦溶出時(shí)添加石灰是減少和消除 TiO2危害的有效措施 。 FeS葉濾時(shí)可以透過過濾介質(zhì)，進(jìn)入精液、使產(chǎn)品氧化鋁含鐵超標(biāo) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 TiO2在溶出過程中的行為 TiO2在鋁土礦中通常以金紅石、銳鈦礦和板鈦礦的形態(tài)存在。nH 2O、 鐵膠以及磁鐵礦 FeO 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 含鐵礦物在溶出過程中的行為 鋁土礦中含鐵的礦物有氧化物 、 硫化物 、 硫酸鹽 、 碳酸鹽以及硅酸鹽 。 ? 對設(shè)備的危害 在高壓溶出過程中 ， 由于 SiO2進(jìn)入溶液后又逐漸成為水合鋁硅酸鈉析出 ， 使得熱交換器 、 壓煮器及管道結(jié)垢 ， 傳熱系數(shù)嚴(yán)重下降 。 當(dāng)硅酸鈉濃度達(dá)到最大值 （ 210g/L） 之后 ， 兩者相互反應(yīng)生成 水合鋁硅酸鈉 逐漸析出 ， 這一反應(yīng)使溶液的 SiO2含量降低 ， 因而稱為脫硅反應(yīng)： +2NaAl(OH)4= Na2O 所有含硅礦物與鋁酸鈉溶液反應(yīng)后 ， 都有 SiO2進(jìn)入溶液 。Al 2O3 4C2 002 2NaA l( OH) OHNaO HAlO OH ?? ???? ??OHNaA lO NaO HAl OO H 22 ???溶出溫度 200～ 240℃ 溶出壓力 12～ 34kg/cm2 溶出堿濃度 140～ 240g/L 溶出后液苛性比（ α） ～ 一水鋁石溶出反應(yīng)方程式： 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 24C2 202 )OH(CaNaA l(O H) OHNaO HAlO OH ??? ???? ??一水硬鋁石的主要溶出反應(yīng)方程式： 反應(yīng)式中的石灰的加入量，一般為鋁土礦石總重量的 3～ 7%。 溶出條件與方式： 由于氧化鋁在鋁土礦中的存在形態(tài)不同所以要求的溶出條件也不相同 。 鋁土礦的溶出 溶出漿液的稀釋 分解母液蒸發(fā) 晶種分解 2 Na2OAl2O3H2O系中的拜耳法循環(huán)圖 鋁酸鈉溶液的溫度、 濃度、苛性比值等 各不相同 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ．拜耳法的基本流程 步驟： 溶出：得到鋁酸鈉溶液，使氧化鋁與雜質(zhì)分離 稀釋：降低鋁酸鈉溶液的濃度，便于晶種分解，便于赤泥分離 分解：使鋁酸鈉溶液