【正文】 中的氧化鋁以氫氧化鋁的形式析出 蒸發(fā)：排出多余的水分，保持水量平衡，使蒸發(fā)母液達(dá)到濃度要求 煅燒：除去氫氧化鋁的附著水和結(jié)晶水，并得到吸濕性較差的氧化鋁以滿足電解需求。 往徹底分離赤泥后的鋁酸鈉溶液中添加晶種 ， 在不斷攪拌的條件下進(jìn)行晶種分解 ， 使反應(yīng)向左進(jìn)行析出氫氧化鋁 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 1 拜耳法的基本原理 ? （ 1） 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 ， 溶液中的氧化鋁便呈氫氧化鋁析出 。我國(guó)云南和四川有儲(chǔ)量很大的霞石礦。 我國(guó)鋁土礦的一般特點(diǎn)是 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 。 二氧化硅是鋁土礦的主要有害成分，它是氧化鋁生產(chǎn)中引起堿和氧化鋁損失的主要來(lái)源。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁土礦中 SiO2主要以高嶺石 Al2O3 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁土礦分類 鋁土礦中 Al2O3含量大致為 50%～ 70%，其礦物成分有三水鋁石 Al(OH)一水軟鋁石 γ－ AlOOH和一水硬鋁石 α－ AlOOH。 這一流程的實(shí)質(zhì)是用 酸法除硅 ， 堿法除鐵 。 酸法生產(chǎn)氧化鋁 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 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 。 這種殘?jiān)环Q為赤泥 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 氧化鋁生產(chǎn)方法 氧化鋁是兩性氧化物，故它既可以用堿性溶液也可以用酸性溶液使得鋁土礦中的氧化鋁溶出。 氧化鋁水合物實(shí)際上是由 OH、 O2 、 Al3+構(gòu)成的 ， 其中并不存在水分子 。此外，各種特殊性能的氧化鋁也廣泛應(yīng)用于電子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、造紙、制藥等行業(yè)，因此，氧化鋁生產(chǎn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有十分重要的地位。工業(yè) 上應(yīng)用這個(gè)反應(yīng)焊接鋼軌。 2Al＋ 6H2SO4(濃 ) Al2(SO4)3＋ 3SO2↑＋ 6H2O Al＋ 6HNO3(濃 ) Al(NO3)3＋ 3NO2↑＋ 3H2O ?? ?? 加熱 ??? 加熱 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）與水反應(yīng) 鋁能與沸水反應(yīng)，帶膜的鋁不與水反應(yīng)。因此鋁的還原性很強(qiáng)。S 與化學(xué)法煉鋁相比， 電解法成本較低 ， 而且產(chǎn)品質(zhì)量好 。 而埃魯特則相反 ， 自從電解純冰晶石熔液得到鋁之后 ， 為了尋找煉鋁原料他先添加了 NaClAlCl3絡(luò)合鹽 ， 但由于 NaClAlCl3易水解 ， 故改用氧化鋁 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 1854年法國(guó)的德維爾 Deville和德國(guó)人本生 Bunsen各自獨(dú)立使用炭電極在陶瓷容器內(nèi)電解 NaAlCl4制得了少量鋁 ， 直到 1876年 ， 這種方法才得以實(shí)現(xiàn) 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 1827年德國(guó)化學(xué)家韋勒（ ）先用鉀汞齊，后來(lái)用鉀還原無(wú)水氯化鋁制得少量細(xì)微的金屬顆粒， 1845年，他把氯化鋁氣體通過(guò)熔融的金屬鉀表面，得到金屬鋁珠，并測(cè)定了鋁的密度和部分性質(zhì) 1854年法國(guó)的一位小學(xué)教師戴維爾 ()用鈉還原NaCl 普利紐斯 （ Gaius Plinius） 的論文集 。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，不惜重金制作了一只 鋁杯 ，贈(zèng)送給門捷列夫。 輕金屬的冶煉方法： 熔鹽電解法 金屬熱還原法 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 在輕金屬中最重要和最有代表性的是鋁和鎂。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 輕有色金屬 鋁冶金學(xué) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 在有色金屬之中，輕金屬發(fā)展較晚，十八世紀(jì)末被陸續(xù)發(fā)展后，十九世紀(jì)初才得以分離為單獨(dú)的金屬本世紀(jì)才開始工業(yè)生產(chǎn)。 不能用碳直接還原其氧化物來(lái)制取金屬。 即使在化學(xué)界，鋁也被看成最貴重的。 電解鋁方法的發(fā)明 德國(guó)的沃勒于 1827年發(fā)現(xiàn)鋁 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁冶金發(fā)展概況 有關(guān)鋁的文字記錄最早出現(xiàn)于公元一世紀(jì)羅馬作家蓋斯 1746年 Pott從明礬制取了純的氧化鋁 （ Alumina） 1825年丹麥化學(xué)家 奧斯特 (Orested)用鉀汞還原無(wú)水氯化鋁 ， 得到一種灰色的金屬粉末 ， 在研磨時(shí)呈現(xiàn)金屬光澤 ， 但當(dāng)時(shí)未能加以鑒定 。應(yīng)用化學(xué)法煉出的金屬鋁總共約 200噸。 所以他系統(tǒng)地研究了各種熔劑 ， 進(jìn)行試驗(yàn) ， 一直到冰晶石為止 。 以后 ， 其他各國(guó)也相續(xù)采用電解法煉鋁 ， 法國(guó)于 1889年 ， 英國(guó) 1890年 ， 德國(guó)1898年 ， 奧地利 1899年 ， 挪威 1906年 ， 意大利 1907年 ， 西班牙 1927年 ， 前蘇聯(lián) 1931年 ， 中國(guó) 1938年 。cm1) ? 導(dǎo)熱性好 : ~ (cal/cm 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁的用途 京廣鐵路的焊接現(xiàn)場(chǎng) —— 焊接鐵軌（鋁熱劑） 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 化學(xué)性質(zhì) 鋁的原子結(jié)構(gòu) 8 +13 2 3 鋁容易失去最外層 3個(gè)電子，成為帶 3個(gè)單位正電荷的 鋁離子。因此，可以用鋁制 的容器來(lái)裝運(yùn)濃硫酸或濃硝酸。 （ 5）跟某些金屬氧化物反應(yīng) 此反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)，可產(chǎn) 生 2023℃ 以上的高溫。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 單元問(wèn)題 現(xiàn)代鋁工業(yè)的三個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(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 第二講 氧化鋁的生產(chǎn)概述 氧化鋁是鋁冶煉的主要原料，每生產(chǎn) 1噸原鋁需要消耗近 2噸氧化鋁。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 氧化鋁水合物是鋁土礦中的主要礦物 。 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 。 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(jìn)入固體殘?jiān)?。 堿法生產(chǎn)氧化鋁 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 酸法生產(chǎn)氧化鋁就是用硫酸 、 鹽酸 、 硝酸等 無(wú)機(jī)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 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 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 。 熱法生產(chǎn)氧化鋁 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁土礦 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(fù)雜鋁硅酸鹽礦石 ， 鋁土礦的主要化學(xué)成分有： Al2O SiO Fe2OTiO2， 少量的 CaO、 MgO硫化物 、 微量的鎵 、 釩 、 磷 、 鉻等元素的化合物 。 儲(chǔ)量大于 2023萬(wàn) t的大型礦床共有 31個(gè) ， 其擁有的儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的 49%；儲(chǔ)量在 2023～ 500萬(wàn) t之間的中型礦床共有 83個(gè) ， 其擁有的儲(chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的 37%， 大 、 中型礦床合計(jì)占到了 86%。nH2O)及其他粘土礦物。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 我國(guó)鋁土礦特點(diǎn) 我國(guó)鋁土礦資源豐富 ， 儲(chǔ)量大 ， 根據(jù)目前已探明的具有工業(yè)價(jià)值的鋁土礦床 ， 主要分布在河南 、 山西 、 廣西 、貴州及山東等省 。 霞石礦 霞石常與長(zhǎng)石、磷灰石等礦物伴生，經(jīng)選礦后的霞石精礦可用于生產(chǎn)氧化鋁、堿和水泥。 拜耳法用在處理 低硅鋁土礦 ，特別是處理 三水鋁石型鋁土礦 時(shí) ， 流程簡(jiǎn)單 、 產(chǎn)品質(zhì)量好 ，因而得到廣泛的應(yīng)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 ? 拜耳法的實(shí)質(zhì)就是使下一反應(yīng)在不同的條件下朝不同的方向交替進(jìn)行： Al2O3(1或 3)H2O+2NaOH(aq)====2NaAl(OH)4(aq) 溶出 140 ℃ 分解 70℃ 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 首先是在高溫下在壓煮器中以 NaOH溶液溶出鋁土礦 ， 將其中氧化鋁水合物溶浸出來(lái)；使反應(yīng)向右進(jìn)行 ， 得到鋁酸鈉溶液 ， 雜質(zhì)則進(jìn)入殘?jiān)?。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的工藝有許多個(gè)工序組成 ， 其中主要有：鋁土礦的溶出 、 溶出漿液的稀釋 、 晶種分解和分解母液蒸發(fā)等四個(gè)工序 。 Al2O3(1或 3)H2O+2NaOH(aq)==2NaAlO2(aq) 鋁土礦溶出過(guò)程的化學(xué)反應(yīng) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 溶出的目的 ： 在于將其礦石中的氧化鋁充分溶解成為鋁酸鈉溶液而與其它雜質(zhì)分離 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 三水鋁石型溶出反應(yīng)式 也有寫成下式的 ? 三水鋁石典型的主要溶出條件： 溶出溫度 140～ 145℃ 溶出壓力 4kg/cm2 溶出堿濃度 120～ 140g/L 溶出后液苛性比（ α） ～ 4C1 003 2NaA l( OH) 2NaO HAl(O H) ?? ??? ?? OH2NaA lO NaO HAl(O H) 22C1 003 ??? ??? ?? aq2Na AlO aq2Na OHOH3OAl 2C1 00232 ??? ????? ?? 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資