【正文】 源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 也可寫(xiě)為 ? 一水軟鋁石的主要溶出條件： ? 對(duì)于一水鋁石和一水硬鋁石型鋁土礦： 其溶出條件主要取決于一水硬鋁石的含量，當(dāng)以一水硬鋁石形態(tài)存在的三氧化二鋁含量在 5%以上時(shí)，實(shí)際上上必須采取適宜于一水硬石溶出的條件，這樣才能保證得到滿意的三氧化二鋁溶出率。6H 2O 水合鋁硅酸鈣（水化石榴石）： 3CaO 鋁土礦中的含硅礦物有無(wú)定形的蛋白石 、 石英等一類的氧化硅及其水合物以及高嶺石等 。2H 2O+6NaOH(aq)==2NaAl(OH)4+2Na2SiO3(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 反應(yīng)生成的鋁酸鈉和硅酸鈉都進(jìn)入溶液 。H 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 ? 行為 各種形式的含硅礦物與苛性堿反應(yīng)，均有硅酸鈉進(jìn)入溶液，然后與溶液中的鋁酸鈉反應(yīng)，生成溶解度很小的水合鋁硅酸鈉沉淀， 造成 Al2O3和 Na2O的損失 。 從而減輕預(yù)熱器 、 壓煮器的結(jié)垢程度和清理頻率 。aq 、 纖鐵礦 γ – FeOOH、 褐鐵礦Fe2O3 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 碳酸鹽與堿液的化學(xué)反應(yīng)： FeCO3+2NaOH=Fe(OH)2+Na2CO3 ? 4Fe(OH)2水解 Fe3O4+FeO+3H2O+H2 后果： a使得苛性鈉轉(zhuǎn)為碳酸鈉（蘇打） b生成高度分散的氧化亞鐵及磁鐵礦，使得赤泥沉降性能變壞 FeS2氧化 FeS、 Na2SO Na2SO4 危害： 污染了鋁酸鈉溶液，使赤泥沉降性惡化，引起蒸發(fā)器管結(jié)垢、堵管。 特別是在原礦漿預(yù)熱器和壓煮器的加熱表面生成鈦結(jié)疤 ， 增加熱能的消耗和清理工作量 。碳酸鹽是鋁土礦中常見(jiàn)的 有害雜質(zhì) 它們?cè)趬A溶液中容易分解 ，使苛性鈉轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕c： MeCO3+2NaOH=Na2CO3+Me(OH)2 Me表示鈣或鎂，氫氧化鈣和氫氧化鎂與鋁酸鈉溶液反應(yīng)生成水合鋁酸鈉鹽析出，造成 Al2O3的損失： 3(Ca， Mg) (OH)2+2NaAl(OH)4= 3(Ca， Mg)O?Al2O3 ?6H2O+6NaOH 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 有機(jī)物可以分為腐植酸及瀝青兩大類 。 有機(jī)物和某些微量雜質(zhì)在溶出過(guò)程中的行為 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 影響鋁土礦溶出過(guò)程的因素 ? 1．溶出溫度 ? 2．循環(huán)母液堿濃度及苛性比值 ? 3．礦石磨細(xì)的程度 ? 4．石灰添加量 ? 5. 攪拌強(qiáng)度 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 氫氧化鋁的煅燒 煅燒氫氧化鋁的目的是除去其附著水和結(jié)晶水，并得到吸濕性能較差的氧化鋁以滿足電解鋁生產(chǎn)的需要，是氧化鋁生產(chǎn)的最后一道工序。 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附著水的脫除 (110℃ 120 ℃ ) ②結(jié)晶水的脫除 (200℃ 250 ℃ ) 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 單元問(wèn)題 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理 含硅礦物在溶出過(guò)程中的危害 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 第四講 堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁 堿石灰燒結(jié)法是目前對(duì)處理鋁硅比較低的鋁土礦或者二氧化硅含量較高的其他含鋁原料的實(shí)際應(yīng)用較好的辦法。Fe 2O3） 原硅酸鈣 （ 2CaO 堿石灰燒結(jié)法的原理和基本流程 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉極易溶于水或稀堿溶液 ， 鐵酸鈉則易水解 。 因此用稀堿溶液溶出時(shí) ， 可以將熟料中的Al2O3和 Na2O溶出 ， 得到鋁酸鈉溶液 ， 與進(jìn)入赤泥中的2CaO 熟料的溶出液 （ 粗液 ） 經(jīng)過(guò)專門(mén)的脫硅凈化過(guò)程得到純凈的鋁酸鈉精液 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 生料漿的制備（原料準(zhǔn)備） ? 熟料燒結(jié) ? 熟料溶出 ? 鋁酸鈉溶液脫硅 ? 碳酸鈉分解 ? 氫氧化鋁分離、洗滌 ? 氫氧化鋁焙燒 ? 碳分母液蒸發(fā) 堿石灰燒結(jié)法的主要工序 ?鋁土礦 ?石灰礦 ?燃料 ?生料漿制備 原料 堿石灰燒結(jié)法適用原料：高硅鋁土礦， 一水硬鋁石型， A/S=36 化學(xué)成分要求：碳酸鈣 硅礦物等雜質(zhì)含量 技術(shù)指標(biāo)要求：礦物類型 ,粒度 堿石灰燒結(jié)法在濕磨時(shí)配入一定量的 石灰，使礦石中 SiO2和 TiO2生成不溶性的 原硅酸鈣 (2CaO?SiO2)和鈦酸鈣 (CaO?TiO2) 主 要用煙煤、無(wú)煙煤、焦炭。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 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)法的基本流程 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)堿石灰燒結(jié)法工藝流程的特點(diǎn)是： ①用石灰代替石灰石配料，用高濃度的石灰爐爐氣（ CO2 38～ 40%）代替燒結(jié)窯窯氣（ CO2 10～ 12%）來(lái)進(jìn)行碳酸化分解； ②采用生料加煤脫硫； ③粗液加石灰乳深度脫硅； ④鋁酸鈉碳分、種分并聯(lián)分解； ⑤熟料溶出采用低苛性比值、高碳酸鈉溶液二段濕磨溶出； ⑥生料漿采用低堿、高鈣配方。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鹽爐料燒結(jié)過(guò)程的物理化學(xué)反應(yīng) 熟料燒結(jié)是將制成的合格的料漿經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)成為熟料。使其中的 Al2O3盡可能轉(zhuǎn)變成易溶于水或稀堿溶液的 Na2O ? 并形成具有一定容積密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便在溶出過(guò)程中將有用成份與有害雜質(zhì)較好的進(jìn)行分離，最大限度提取氧化鋁和回收堿。 燒結(jié)法廠： ηA標(biāo) 96%， η N標(biāo) 97%； 聯(lián)合法廠： ηA標(biāo) %， ηN標(biāo) % 反應(yīng)燒結(jié)強(qiáng)度和氣孔率。 堿石灰燒結(jié)法，煤生產(chǎn) 1t氧化鋁需 ，每噸熟料的熱耗達(dá)。 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. SiO2 應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴缓趸X和氧化鈉，在高溫下能與鋁酸鈉同時(shí)穩(wěn)定存在，溶出時(shí)又與鋁酸鈉溶液不發(fā)生顯著反應(yīng)得化合物。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 當(dāng) Na2CO A12O3和 Fe2O3同時(shí)存在時(shí) ， 在低溫下生成Na2OFe 2O3中的 Fe2O3生成 Na2OAl2O3+ Fe2O3 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. TiO2 鋁土礦中一般含有 2～ 4％ 的 TiO2， 它主要是以金紅石或銳鈦礦的形態(tài)存在 。TiO 2基本上不參與反應(yīng) 。若堿比 =1，多余的鈉生成鈣酸鈉損失 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 燒結(jié)過(guò)程中硫的行為和脫硫措施 ? 熟料中硫酸鈉含量 7%， 燒結(jié)過(guò)程遇到困難 ， 硫酸鈉容易融化 ， 使熟料中液相增加 ， 造成熟料窯結(jié)圈 ， 運(yùn)轉(zhuǎn)不能正常 。 ?要求：溶出液要與赤泥盡快地分離，以減少氧化鋁和堿的化學(xué)損失。Fe 2O3 +H2O=2NaOH + Fe2O3Al 2O3Fe2O3) +aq→ 2(3CaOFe2O3+ 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 熟料中的硫酸鈉和硫化鈉在溶出時(shí)全部進(jìn)入鋁酸鈉溶液。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 溶出時(shí)原硅酸鈣的行為和二次反應(yīng) 在溶出過(guò)程中赤泥中的 2CaOSiO2+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+2CaCO3↓+2NaOH+aq ② 2CaOAl2O3Al2O3yH2O+2xNaOH+aq ⑥ 3Ca(OH)2+NaAl(OH)4+xNa2SiO3+aq =3CaO ②溶出的苛性比值 在氧化鋁濃度一定的條件下，提高溶出液苛性比值增進(jìn)二次反應(yīng)。但是當(dāng)溶液中 Na2CO3濃度增高到一定程度后，它又能促使 Ca(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)?CaCO3，從而抑制了水合鋁酸鈣和水化石榴石的生成，使 Al2O3的二次反應(yīng)損失大幅度降低。 ⑤溶出時(shí)間 ⑥溶出液固比 ⑦熟料質(zhì)量和粒度 良好的熟料質(zhì)量是保證達(dá)到預(yù)期溶出效果的前提。 通常在熟料溶出液中 ， Al2O3濃度約 120g／L， SiO2含量高達(dá) ～ 6g/L， 高出鋁酸鈉溶液中 SiO2平衡濃度許多倍 。 精液的硅量指數(shù)越高 ， 表示溶液中 SiO2含量越低 ， 脫硅越徹底 。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 目前提出的脫硅方法概括起來(lái)有兩類： 一類是使 SiO2成為水合鋁硅酸鈉析出；另一類是添加石灰使 SiO2成為水化石榴石析出。Al2O3Al 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 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 粗液中的 SiO2含量是處于過(guò)飽和狀態(tài)的 ， 所以在不添加石灰的情況下就要考慮哪些因素會(huì)使 SiO2過(guò)飽和的溶液更快 、 更深地析出含水鋁硅酸鈉 。 繼續(xù)提高溫度 ， 由于 SiO2的溶解度又增大 ， 溶液的 A/S反而降低 ， 適當(dāng)?shù)靥岣邷囟瓤梢钥s短脫硅時(shí)間 ， 增大設(shè)備產(chǎn)能 ， 因而生產(chǎn)中多采用 ‘ 加壓” 脫硅 。 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 原液中 Na2CO Na2SO4和 NaCl的濃度 它們都屬于水合鋁硅酸鈉核心所吸收的附加鹽 ， 可以生成 3(Na2ONa 2XSiO 2不過(guò)時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)速度越慢，硅量指數(shù)增長(zhǎng)速度越慢。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 ? 影響添加石灰脫硅過(guò)程的主