【正文】 熟料燒結(jié)主要反應(yīng) ? 燒結(jié)設(shè)備 ? 影響熟料的主要因素 ? 硫在燒結(jié)過程中的危害及脫硫措施 熟料燒結(jié)目的 使調(diào)配合格后的生料漿在回轉(zhuǎn)窯中高溫?zé)Y(jié)，使生料各成分互相反應(yīng)。 生料漿配方 ? 飽和配方：生產(chǎn)上把按化學(xué)反應(yīng)所需理論量計(jì)算出的配方，習(xí)慣地叫做“飽和配方”或正堿，正鈣配方。 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁配料主要包括堿比、鈣比、鐵鋁比、鋁硅比四項(xiàng)指標(biāo)。即使各原料經(jīng)燒結(jié)過程形成 Na2O經(jīng)過焙燒后產(chǎn)出氧化鋁。Fe2O3，將燒結(jié)產(chǎn)物（熟料）用稀堿溶液溶出時(shí)Na2O焙燒過程所需要的熱能是由燃料在焙燒爐內(nèi)直接燃燒而產(chǎn)生的燃燒氣體提供，它同時(shí)也是焙燒物料的沸騰介質(zhì)。H 2O→γAl2O3+ H2O↑ 900℃ 以上轉(zhuǎn)變?yōu)?aAl2O3； γAl2O3→aAl2O3 氫氧化鋁焙燒的主要影響因素 氫氧化鋁焙燒的主要影響因素有： 1）溫度 2）氫氧化鋁粒度和強(qiáng)度 3）礦化劑 4）燃料及燃燒 氫氧化鋁焙燒的主要設(shè)備 氧化鋁的焙燒設(shè)備主要有：回轉(zhuǎn)窯；循環(huán)焙燒爐 ? 回轉(zhuǎn)焙燒窯能耗較高，自動(dòng)控制水平較低，飛揚(yáng)損失大，對氧化鋁的磨損大，故焙燒窯已逐漸被淘汰。 氫氧化鋁焙燒發(fā)生的主要反應(yīng) 焙燒反應(yīng)方程式如下： 100~120℃ ： 2Al(OH)3+附水 →Al2O3 氫氧化鋁焙燒發(fā)生的主要反應(yīng) 工業(yè)生產(chǎn)出的氫氧化鋁含有 10%~15%的附著水，其分子組成為 Al(OH)3(Al2O3 晶種分解的主要設(shè)備 晶種分解的主要設(shè)備有： ? 冷卻設(shè)備：鼓風(fēng)冷卻塔、板式熱交換器及閃速蒸發(fā)換熱系統(tǒng)等； ? 分解槽：空氣攪拌分解槽、機(jī)械攪拌分解槽。氫氧化鋁顆粒附聚分為兩部分： （ 1）細(xì)顆粒晶體互相碰撞，其中一些結(jié)合成松散的絮團(tuán)，其機(jī)械強(qiáng)度小，容易重新分裂； （ 2）絮團(tuán)在未分裂時(shí)，由于溶液分解出來的Al(OH)3起到了一種“粘結(jié)劑”的作用，將絮團(tuán)中的各個(gè)晶粒膠結(jié)在一起，形成了堅(jiān)實(shí)的附聚物。 （ 3）晶體長大 種分過程存在著晶體直接長大的過程，即在晶種表面結(jié)晶并沿平面展開，使晶粒直徑長大。 （ 1）晶核形成 晶核形成與溫度、過飽和度和晶種等因素有關(guān)。 種分過程是拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的關(guān)鍵工序之一。 赤泥分離、洗滌，粗液精制主要設(shè)備 ? 赤泥分離與洗滌的主體設(shè)備主要有沉降槽和轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)。 （ 2）赤泥的沉降分離稀釋后的赤泥漿液 — 稀釋漿液送入沉降槽進(jìn)行沉降分離赤泥。 赤泥分離、洗滌的目的 赤泥分離的目的是將稀釋礦漿中的鋁酸鈉溶液和赤泥分離開來，以獲得工業(yè)生產(chǎn)上認(rèn)為純凈的鋁酸鈉溶液。因此，稀釋能使溶液進(jìn)一步脫硅。 拜耳法赤泥分離、洗滌、粗液精制 ? 溶出礦漿稀釋、分離、洗滌、精制的目的 ? 赤泥沉降、分離、洗滌的簡單工藝流程 ? 拜耳法赤泥沉降分離洗滌主要包括哪些步驟 ? 主要設(shè)備 溶出礦漿稀釋的目的 溶出礦漿在分離之前用赤泥洗液稀釋，其目的： （ 1）降低鋁酸鈉溶液的濃度，便于晶種分解 溶出礦漿濃度很高，高濃度的鋁酸鈉溶液比較穩(wěn)度，不利于晶種分解。結(jié)疤能直接影響生產(chǎn)工藝、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 結(jié)疤的實(shí)際礦物組成則更復(fù)雜，如在鈣鈦礦的結(jié)疤中含有相當(dāng)量的鋯、鈮和釔。TiO2和羥基鈦酸鈣 CaTi2 O4(OH)2。此類結(jié)疤主要是在礦漿預(yù)熱，溶出過程及母液蒸發(fā)過程中出現(xiàn)。 結(jié)疤分類 拜耳法過程結(jié)疤可分為四大類： （ 1）因溶液分解而產(chǎn)生，以 Al（ OH） 3為主，主要在赤泥分離沉降槽、赤泥洗滌沉降糟、分解槽等設(shè)備的器壁上生成。 鋁土礦溶出過程 鋁土礦溶出過程包括如下幾個(gè)步驟： 1）循環(huán)母液濕潤礦粒表面； 2）氧化鋁水合物與 OH相互作用生成鋁酸鈉； 3）形成 [Al(OH)4]的擴(kuò)散層； 4） [Al(OH)4]從擴(kuò)散層擴(kuò)散出來。 鋁土礦溶出過程 鋁土礦溶出，屬于多相反應(yīng)。 添加石灰的作用 高壓溶出過程添加石灰的主要作用是： （ l）消除含鈦礦物的有害作用，顯著提高 Al2O3的溶出速度和溶出率； （ 2）促進(jìn)針鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，使其中的氧化鋁充分溶出，并使赤泥的沉降性能得到改善： （ 3）活化一水硬鋁石的溶出反應(yīng)。 一水軟鋁石型鋁土礦，則受到一定程度的影響。3TiO2 在生產(chǎn)溶液中往往含有 2~3mg/L以鐵酸鈉形態(tài)溶解的鐵，還含有細(xì)度在 3μm以下的含鐵礦物微粒，這些微粒很難濾除，則成為氫氧化鋁被鐵污染的來源。 赤泥中以針鐵礦形式存在的 Fe2O3，通常都具有不良的沉降和過濾性能。殘留在鋁酸鈉溶液中的 SiO2在分解對會(huì)隨同氫氧化鋁一起析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量。 生產(chǎn)上稱含水鋁硅酸鈉為鈉硅渣，生成含水鋁硅酸鈉的反應(yīng)為脫硅反應(yīng)。在低溫下溶出三水鋁石時(shí)，礦石中以石英存在的 SiO2將轉(zhuǎn)移到赤泥中被分離出去，不會(huì)引起氧化鋁和氧化鈉的損失。 氧化鋁水合物與苛性鈉發(fā)生的反應(yīng)是溶出過程的主反應(yīng) 。 ? 工業(yè)生產(chǎn)中一般采用循環(huán)母液來溶出鋁土礦。 預(yù)脫硅就是在高壓溶出之前，將原礦漿在 90℃ 以上攪拌6~10h，添加鈉硅渣晶種，使硅礦物盡可能轉(zhuǎn)變?yōu)楣柙撨^程稱為預(yù)脫硅。因此，調(diào)節(jié)原礦漿的液固比，實(shí)際上是靠增減加人混合槽的循環(huán)母液量來實(shí)現(xiàn)。 石灰配入量 拜耳法配料加入的石灰量是以鋁礦石中含氧化鈦（ TiO2）量計(jì)算的，按其反應(yīng)式要求氧化鈣和氧化鈦的克分子比為 。 配堿 但配料時(shí)加入的堿并不是純苛性氧化鈉，而是生產(chǎn)中返回的循環(huán)母液。此指標(biāo)是工廠根據(jù)具體生產(chǎn)條件而確定。 配礦計(jì)算 假設(shè)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(jì)算兩種礦石的配礦比例。 （ 3）折斷：物料在破碎工作面間如同承受集中負(fù)荷的支點(diǎn)梁，除在外力作用點(diǎn)處受壁力之外，礦石本身發(fā)生折屈而破碎。此法的特點(diǎn)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。 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(xì)碎。 交替使用這兩個(gè)過程，就能夠每處理一批礦石便得到一批氫氧化鋁，構(gòu)成所謂的拜耳法循環(huán)。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。添加晶種時(shí)也有誘導(dǎo)期，但誘導(dǎo)期的延續(xù)時(shí)間比不添加種子時(shí)短得多。 鋁酸鈉溶液誘導(dǎo)期 鋁酸鈉溶液的誘導(dǎo)期即過飽和鋁酸鈉溶液自發(fā)分解析出氫氧化鋁的時(shí)間長短。據(jù)此，從鋁或氫氧化鋁轉(zhuǎn)入溶液的陽離子 A13+與 4個(gè) OH化合時(shí)形成 Al(OH)4。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(biāo)之一。 熱法生產(chǎn)氧化鋁 熱法適合于處理高硅高鐵的鋁礦，其實(shí)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。氧化硅絕大部分成為不溶物進(jìn)入殘?jiān)c鋁鹽分離，但有少量成為硅膠進(jìn)入溶液，所以鋁鹽溶液還需要脫硅，而且需要昂貴的耐酸設(shè)備。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。化學(xué)活性按下列次序遞減： 三水鋁石化學(xué)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。 氧化鋁水合物是鋁土礦中的主要礦物。 ? α Al2O3性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn) 2050℃ ，沸點(diǎn) 2900℃ ，比重 ~。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(shù)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(gòu)，分子式通常寫為 Al2O3，分子量為 。而常見穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的氧化鋁主要是 α Al2O3 、 γ Al2O3 。 氧化鋁水合物 氧化鋁水合物是由 OH、 O Al3+構(gòu)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。氧化鋁水合物的化學(xué)性質(zhì)也由于其結(jié)構(gòu)不同而有很大差別。這種殘?jiān)环Q為赤泥。 用酸法處理鋁礦石時(shí)，存在于礦石中的鐵、鈦、釩、鉻等雜質(zhì)與酸作用進(jìn)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。這一流程的實(shí)質(zhì)是用酸法除硅，堿法除鐵。 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(gòu) ? 鋁酸鈉溶液誘導(dǎo)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。 根據(jù)近年來的研究結(jié)果，可歸納為以下幾點(diǎn)： （ 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。 一般生產(chǎn)條件下都用 Al(OH)4表示鋁酸根離子。 αK和濃度高以及有機(jī)物等存在時(shí)，誘導(dǎo)期長。 形成鋁酸鈉溶液后立刻開始分解或經(jīng)過短時(shí)間后即開始分解的溶液，稱為不穩(wěn)定的溶液。 （ 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。根據(jù)目前破碎設(shè)備的生產(chǎn)性能，一次破碎成符合磨礦粒度要求的細(xì)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(xì)碎過程進(jìn)行。 礦石破碎方法 （ 1）壓碎：利用兩破碎工作面逼近時(shí)加壓，使物料破碎。此法適用干脆性礦石的破碎。 （ 5）擊碎：利用擊碎力的瞬間作用于物料上使物料破裂，是動(dòng)力破碎。生產(chǎn)中，要求溶出液具有一定分子比。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(yīng)和機(jī)械損失的苛性堿 。剩下的部分才是游離苛性氧化鈉，它對配料才是有效的。在拜耳法磨礦中，循環(huán)母液由三個(gè)點(diǎn)加入，而磨機(jī)內(nèi)和分級機(jī)溢流的液固比在磨礦的操作中要求穩(wěn)定。 預(yù)脫硅 為了減輕拜耳法過程中，硅渣在溶出時(shí)析出，影響溶出效果，在原礦漿進(jìn)入溶出之前進(jìn)行預(yù)脫硅，是減輕結(jié)疤的有效途徑。使溶液充分脫硅，避免過量的 SiO2影響，把苛性堿的