【正文】 ，并得到吸濕性較差的氧化鋁以滿足電解需求。 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%。 所有含硅礦物與鋁酸鈉溶液反應(yīng)后 ， 都有 SiO2進(jìn)入溶液 。 ? 對(duì)設(shè)備的危害 在高壓溶出過(guò)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 。nH 2O、 鐵膠以及磁鐵礦 FeO ? 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 。 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(guò)過(guò)濾的濕氫氧化鋁是三水鋁石 (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 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（ Na2O 而原硅酸鈣 2CaO 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 。 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 。Al2O3，而使 Fe2O3轉(zhuǎn)變成易水解的 Na2O 密度： 燒結(jié)法廠 。 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 2OAl 2O3。 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 。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。6H 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 CaO6H2O )+6Fe(OH)3+aq CaOSiO 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(lái)的Al2O Na2O， 又有一部分重新轉(zhuǎn)人赤泥而損失 。2SiO2Al2O3 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 在進(jìn)行分解以前 ， 粗液必須經(jīng)過(guò)專門的脫硅處理 。 （ ～ ）CO22SiO2 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(guò)程的主要因素 ① 溫度 提高溫度會(huì)加大脫硅深度 。Al 2O3 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 。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 ? 添加石灰脫硅過(guò)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 = 3CaOAl 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 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。 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 。 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(guò)程 ?基本原理 它是使鋁酸鈉溶液中過(guò)飽和溶解的 SiO2通過(guò)控制一定的條件使之成為水合鋁硅酸鈉析出 : +2NaAl(OH)4+aq =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 采用合成水合碳鋁酸鈣添加劑 （ CaOSiO 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 。SiO 2分解越多。xSiO26H2O+2NaOH+aq ④ 2Na2SiO3+(2+n)NaAl(OH)4+aq= Na2O 熟料中的其他組分在溶出時(shí)大都直接轉(zhuǎn)入赤泥。Fe2O3)+4NaAl(OH)4+aq→ 2(3CaO7Al 2O3 + 12Na2CO3+aq=14NaAl(OH)4+12CaCO3+10NaOH+aq 3CaOFe 2O3盡可能完全地分解，以獲得 A12O Na2O高的溶出率。 在熟料溶出時(shí) ， CaO 當(dāng)溫度升高到 900℃， Al2O3能置換 Na2OAl 2O3＋ CO2↑ 副反應(yīng)：氧化鋁與氧化鈣反應(yīng)，生成 C3A、 C12A CA、 C3A5（ CA2)四種化合物， 只有 C12A CA可溶于碳酸鈉溶液，是對(duì)氧化鋁生產(chǎn)有意義。 標(biāo)準(zhǔn)溶出條件： 是為了使熟料中可溶性的 Al2O3和 Na2O能夠全部溶出來(lái)，而且不再進(jìn)入赤泥而制定的溶出條件。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 就是要使調(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)。 從母液蒸發(fā)工序送來(lái)的蒸發(fā)母液，通過(guò) 堿液泵送到管磨與按比例分配下料的鋁 土礦，石灰及干燥的堿粉一道進(jìn)入磨機(jī) 桶體進(jìn)行濕磨，管磨產(chǎn)出的生料漿通過(guò) 輸送系統(tǒng)輸送到料漿槽，生料漿在此進(jìn) 行料漿調(diào)整和成分分析，料漿在此調(diào)配 合格。H 2O等不溶性殘?jiān)蛛x 。 這些化合物都是在熟料中能夠同時(shí)保持平衡 。生成的 α － A12O3晶格緊密，密度大，硬度高，但化學(xué)活性小，在冰晶石熔體中的溶解度小。 溶液中的有機(jī)物對(duì)鋁土礦的濕磨 ， 赤泥的沉降分離 ， 鋁酸鈉溶液中的晶種分解 ， 母液的蒸發(fā)等工序都是不利的 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 危害 在拜耳法生產(chǎn)中 ， TiO2是很有害的雜質(zhì) ， 它引起 Na2O的損失和 Al2O3溶出率的降低 。aq 、 針鐵礦 α – FeOOH和水針鐵礦 α – FeOOHTiO 2 溶出溫度 220～ 260℃ 溶出壓力 28～ 34kg/cm2 溶出堿濃度 250～ 280g/L 溶出后液苛性比（ α ） ～ 一水硬鋁石主要溶出條件 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 含硅礦物在溶出過(guò)程中的行為 SiO2是鋁土礦中最常見的雜質(zhì) ， 也是堿法生產(chǎn)氧化鋁 最有害 的雜質(zhì) 。 不同狀態(tài)的氧化鋁水合物的溶出順序 : 三水鋁石最易溶解 、 一水軟鋁石次之 、 一水硬鋁石難溶 ， 而剛玉在 300度以下實(shí)際是不溶的進(jìn)入赤泥 。 氫氧化鋁經(jīng)煅燒后便得到產(chǎn)品氧化鋁 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 單元問(wèn)題 氧化鋁生產(chǎn)方法 我國(guó)鋁土礦特點(diǎn) 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 第三講 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁 回顧： 氧化鋁的主要生產(chǎn)方法： 堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法、熱法 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 堿處理 分解 煅 燒 鋁土礦 鋁酸鈉溶液 Al(OH)3 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 拜耳法原理和基本流程 拜耳法是澳大利亞化學(xué)家拜耳 （ Karl Josef Bayer） 在18891892年間所發(fā)明的 。目前工業(yè)生產(chǎn)中要求鋁土礦的鋁硅比不低于7(用于拜耳法者 )，用燒結(jié)法處理者應(yīng)不低于 。 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)鋁土礦除了分布集中外 ， 以大 、 中型礦床居多 。 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 。 酸法、酸堿聯(lián)合法、熱法 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 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(yīng)生成鋁酸鈉溶液 。 氧化鋁是典型的 兩性氧化物 ，不溶于水，可溶于無(wú)機(jī)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。 2Al＋ 2NaOH＋ 2H2O →2NaAlO2＋ 3H2↑ 鋁制容器不能用來(lái)盛放燒堿溶液。 鋁的用途 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 —— 制鋁合金，硬鋁 :含鋁、鎂、銅、錳、硅 廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、船舶等制造業(yè)， 窗門框等建筑業(yè)。 瑞士冶煉公司也在同時(shí)采用該法煉鋁 。隨后羅西和別凱托夫分別用鈉和鎂還原冰晶石煉鋁成功，并用此方法建廠煉鋁。 霍爾和埃魯最重要的突破是找到了助熔劑冰晶石 (Na3AlF6)，使氧化鋁熔融溫度降低，減低了能耗，大大降低了生產(chǎn)鋁的成本。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 輕金屬元素的性質(zhì) 比重小，還與它們的物理化學(xué)性質(zhì)和冶煉技術(shù)有許多共同的特點(diǎn)有關(guān)： ①與氧、鹵族元素、硫和碳的化合物都非常穩(wěn)定， ②在電化次序表上，都是負(fù)電性很強(qiáng)的元素。 地殼中含量最多的金