【正文】 0%，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。 酸法生產(chǎn)氧化鋁 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 用酸法處理鋁礦石時 ， 存在于礦石中的鐵 、 鈦 、 釩 、 鉻等雜質(zhì)與酸作用進入溶液中 ， 這不但引起酸的消耗 ， 而且它們與鋁鹽分離比較困難 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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。此外，各種特殊性能的氧化鋁也廣泛應用于電子、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)在我國經(jīng)濟建設中占有十分重要的地位。 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 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 （ 3）與水反應 鋁能與沸水反應，帶膜的鋁不與水反應。S 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絡合鹽 ， 但由于 NaClAlCl3易水解 ， 故改用氧化鋁 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 1827年德國化學家韋勒（ ）先用鉀汞齊，后來用鉀還原無水氯化鋁制得少量細微的金屬顆粒， 1845年，他把氯化鋁氣體通過熔融的金屬鉀表面，得到金屬鋁珠，并測定了鋁的密度和部分性質(zhì) 1854年法國的一位小學教師戴維爾 ()用鈉還原NaCl英國皇家學會為了表彰門捷列夫?qū)瘜W的杰出貢獻，不惜重金制作了一只 鋁杯 ，贈送給門捷列夫。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 輕有色金屬 鋁冶金學 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 在有色金屬之中，輕金屬發(fā)展較晚，十八世紀末被陸續(xù)發(fā)展后，十九世紀初才得以分離為單獨的金屬本世紀才開始工業(yè)生產(chǎn)。 即使在化學界，鋁也被看成最貴重的。 1746年 Pott從明礬制取了純的氧化鋁 （ Alumina） 1825年丹麥化學家 奧斯特 (Orested)用鉀汞還原無水氯化鋁 ， 得到一種灰色的金屬粉末 ， 在研磨時呈現(xiàn)金屬光澤 ， 但當時未能加以鑒定 。 所以他系統(tǒng)地研究了各種熔劑 ， 進行試驗 ， 一直到冰晶石為止 。cm1) ? 導熱性好 : ~ (cal/cm 因此，可以用鋁制 的容器來裝運濃硫酸或濃硝酸。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 單元問題 現(xiàn)代鋁工業(yè)的三個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié) 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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。 化學活性按下列次序遞減：三水鋁石化學活性最大 、 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 。 堿法生產(chǎn)氧化鋁 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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 無機酸 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 。 熱法生產(chǎn)氧化鋁 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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雜鋁硅酸鹽礦石 ， 鋁土礦的主要化學成分有： 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 。nH2O)及其他粘土礦物。 霞石礦 霞石常與長石、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。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 拜耳法的實質(zhì)就是使下一反應在不同的條件下朝不同的方向交替進行： Al2O3(1或 3)H2O+2NaOH(aq)====2NaAl(OH)4(aq) 溶出 140 ℃ 分解 70℃ 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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；使反應向右進行 ， 得到鋁酸鈉溶液 ， 雜質(zhì)則進入殘渣中 。 Al2O3(1或 3)H2O+2NaOH(aq)==2NaAlO2(aq) 鋁土礦溶出過程的化學反應 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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 。6H 2O 水合鋁硅酸鈣（水化石榴石）： 3CaO2H 2O+6NaOH(aq)==2NaAl(OH)4+2Na2SiO3(aq) 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 反應生成的鋁酸鈉和硅酸鈉都進入溶液 。 從而減輕預熱器 、 壓煮器的結(jié)垢程度和清理頻率 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 碳酸鹽與堿液的化學反應： 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。碳酸鹽是鋁土礦中常見的 有害雜質(zhì) 它們在堿溶液中容易分解 ，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 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 有機物可以分為腐植酸及瀝青兩大類 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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 ℃ ) Al2O3Fe 2O3） 原硅酸鈣 （ 2CaO 因此用稀堿溶液溶出時 ， 可以將熟料中的Al2O3和 Na2O溶出 ， 得到鋁酸鈉溶液 ， 與進入赤泥中的2CaO 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 生料漿的制備（原料準備） ? 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 化學成分要求：碳酸鈣 硅礦物等雜質(zhì)含量 技術指標要求：礦物類型 ,粒度 堿石灰燒結(jié)法在濕磨時配入一定量的 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、無煙煤、焦炭。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 鋁酸鹽爐料燒結(jié)過程的物理化學反應 熟料燒結(jié)是將制成的合格的料漿經(jīng)過高溫燒結(jié)成為熟料。 ? 并形成具有一定容積密度和孔隙率、可磨性好的熟料，以便在溶出過程中將有用成份與有害雜質(zhì)較好的進行分離，最大限度提取氧化鋁和回收堿。 堿石灰燒結(jié)法，煤生產(chǎn) 1t氧化鋁需 ，每噸熟料的熱耗達。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 當 Na2CO A12O3和 Fe2O3同時存在時 ， 在低溫下生成Na2OAl2O3+ Fe2O3 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 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 。若堿比 =1，多余的鈉生成鈣酸鈉損失 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 燒結(jié)過程中硫的行為和脫硫措施 ? 熟料中硫酸鈉含量 7%， 燒結(jié)過程遇到困難 ， 硫酸鈉容易融化 ， 使熟料中液相增加 ， 造成熟料窯結(jié)圈 ， 運轉(zhuǎn)不能正常 。Fe 2O3 +H2O=2NaOH + Fe2O3Fe2O3) +aq→ 2(3CaO+ 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 熟料中的硫酸鈉和硫化鈉在溶出時全部進入鋁酸鈉溶液。SiO2+2Na2CO3+aq=Na2SiO3+2CaCO3↓+2NaOH+aq ② 2CaOAl2O3 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二次反應。 ⑤溶出時間 ⑥溶出液固比 ⑦熟料質(zhì)量和粒度 良好的熟料質(zhì)量是保證達到預期溶出效果的前提。 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 。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 目前提出的脫硅方法概括起來有兩類： 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。Al 2O3 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?shù)靥岣邷囟瓤梢钥s短脫硅時間 ， 增大設備產(chǎn)能 ， 因而生產(chǎn)中多采用 ‘ 加壓” 脫硅 。Na 2X不過時間越長，反應速度越慢，硅量指數(shù)增長速度越慢。 安徽工業(yè)大學 ? 冶金與資源學院 有色金屬冶金概論 ? 影響添加石灰脫硅過程的主