【正文】 不過時間越長，反應(yīng)速度越慢，硅量指數(shù)增長速度越慢。 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 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。 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(dá)到預(yù)期溶出效果的前提。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 熟料中的硫酸鈉和硫化鈉在溶出時全部進(jìn)入鋁酸鈉溶液。Fe 2O3 +H2O=2NaOH + Fe2O3Al2O3+ 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 。 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 鋁酸鹽爐料燒結(jié)過程的物理化學(xué)反應(yīng) 熟料燒結(jié)是將制成的合格的料漿經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)成為熟料。 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(jìn)入赤泥中的2CaO 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 ? 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。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 。 Al2O3(1或 3)H2O+2NaOH(aq)==2NaAlO2(aq) 鋁土礦溶出過程的化學(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 。 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。 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 。 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 。因此，可以用鋁制 的容器來裝運濃硫酸或濃硝酸。 所以他系統(tǒng)地研究了各種熔劑 ， 進(jìn)行試驗 ， 一直到冰晶石為止 。 即使在化學(xué)界，鋁也被看成最貴重的。英國皇家學(xué)會為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，不惜重金制作了一只 鋁杯 ，贈送給門捷列夫。 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 。 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)。 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。 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。我國云南和四川有儲量很大的霞石礦。 溶出條件與方式： 由于氧化鋁在鋁土礦中的存在形態(tài)不同所以要求的溶出條件也不相同 。 當(dāng)硅酸鈉濃度達(dá)到最大值 （ 210g/L） 之后 ， 兩者相互反應(yīng)生成 水合鋁硅酸鈉 逐漸析出 ， 這一反應(yīng)使溶液的 SiO2含量降低 ， 因而稱為脫硅反應(yīng)： +2NaAl(OH)4= Na2O FeS葉濾時可以透過過濾介質(zhì)，進(jìn)入精液、使產(chǎn)品氧化鋁含鐵超標(biāo) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 TiO2在溶出過程中的行為 TiO2在鋁土礦中通常以金紅石、銳鈦礦和板鈦礦的形態(tài)存在。3H 2O→ Al 2O3SiO 2， CaO熟料燒結(jié)在燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁中占著非常重要的地位，目前氧化鋁企業(yè)一般采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行熟料燒結(jié)。燒結(jié)車間的投資為全廠的 1/3，燒成費用約為成本的 1/2，能量消耗為全廠總能耗的一半。 物相鑒定結(jié)果表明 ， TiO2以鈣鈦礦的形態(tài) （ CaOH 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 ? 鋁酸鈣： CaO 由于熟料溶出時的溫度和堿濃度都比拜耳法溶出鋁土礦時低，溶出時間也短，所以熟料中的 Fe2O36H2O+xNa2SiO3+aq =3CaO熟料粒度也必須適當(dāng)。 其實質(zhì)都是使鋁酸鈉溶液中的 SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛群苄〉幕衔镎鄢觥? 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 原液 Al2O3的濃度 精液中的 SiO2平衡濃度是隨 Al2O3(Na2O)濃度的降低而降低的。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉溶液添加石灰的脫硅過程 對于中等濃度的工業(yè)鋁酸鈉溶液 （ A12O3 100～120g/L,α ， SiO23～ 4g/L） 來說 ， 未添加石灰時 ， 不論是高壓還是常壓脫硅 ， 其精液的硅量指數(shù)一般只能達(dá)到350～ 450， 滿足不了碳分過程生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的要求 。 ⑥ 脫硅時間 當(dāng)溫度一定，二氧化硅沒有達(dá)到平衡濃度以前，溶液的硅量指數(shù)隨著時間延續(xù)而提高。 在壓力為＞ (約170℃ )時溶液的 A/S最高 。 超深度脫硅還能大大改善氧化鋁產(chǎn)品的物理性能 ， 使其流動性增加 ， 強度提高 ， 細(xì)粒子數(shù)量減少等， 達(dá)到砂狀氧化鋁的要求 。SiO 2的分解，減少二次損失。xH2O+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 ⑤ 3CaOFe2O3 ? 鐵酸鈉 ：固體鐵酸鈉在水中是極不穩(wěn)定的，在溶出時立即發(fā)生水解 : Na2OFe2O3+ Al2O3→Na2O S2%的熟料是黑心多孔，質(zhì)量好； S2%的熟料黃心或粉狀黃料，質(zhì)量差。 在生產(chǎn)過程中消耗的是比苛性堿便宜的 碳酸鈉 ， 并且更有條件實現(xiàn)原料的綜合利用和制取多品種氧化鋁 。TiO 2不溶于水 ， 與堿溶液的反應(yīng)也較微弱 。在煅燒過程中隨著溫度的提高，濕的氫氧化鋁會發(fā)生脫水和晶型轉(zhuǎn)變等一系列復(fù)雜變化，最終由三水鋁石變?yōu)?γ － Al2O3 和 α A12O3。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁土礦中的硫是以黃鐵礦的形態(tài)存在， 黃鐵礦對設(shè)備的危害：硫在鋁酸鈉溶液中的積累對大部分工序產(chǎn)生不利，使鋼質(zhì)設(shè)備加快腐蝕。2SiO 2H 2O結(jié)晶 溶解 苛化 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 氧化鋁水合物在溶出過程中的行為 溶劑：循環(huán)母液中的主要成分有： NaOH、 NaAlO Na2CO Na2SO4等。蘇聯(lián)、美國等都擁有豐富的明礬石礦。 而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的爐渣而上浮 ， 由于密度不同而分離 ， 所得氧化鋁渣再用堿法處理從中提取氧化鋁 。 其分子式為： 三水鋁石： Al（ OH） 3 一水軟鋁石： γ AlOOH 一水硬鋁石： α AlOOH 剛玉： Al2O3 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 。 2Al＋ 3S Al2S3 2Al＋ 3Cl2 2AlCl3 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）跟酸反應(yīng) a. 與非氧化性酸反應(yīng) ： 2Al3+ ＋ 6H＋ → 2Al3＋ ＋ 3H2↑ b. 與強氧化性酸反應(yīng)：常溫鈍化。 Hall認(rèn)為氧化鋁是煉鋁的適當(dāng)原料 ， 唯一的問題是要尋找一種適宜的熔劑 ， 因為氧化鋁的熔點很高 。 在舉行宴會時 ， 只有他使用一套 鋁質(zhì)餐具 ， 其他人只能用銀制餐具 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 3Na+AlCl3（熔融） 3NaCl +Al 一定條件 1886年，美國霍爾和法國埃魯用電解法冶煉得到鋁 2Al2O3（熔融） 4Al +3O2 ↑ 通電 法國的德維爾于 1854年制得鋁 氧化鋁的熔點（ 2054℃ ）很高，直接加熱使其溶化需要消耗很大的能量。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 1888年美國匹茲堡電解廠開始用冰晶石 氧化鋁熔鹽電解法煉鋁 。 2Al＋ 6H2O 2Al(OH)3＋ 3H2↑ ? 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）跟強堿溶 液反應(yīng)生成氫氣和偏鋁酸鹽。 堿法：拜耳法、堿石灰燒結(jié)法和拜耳 燒結(jié)聯(lián)合法等。鋁土礦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