【正文】 水軟鋁石型鋁土礦； 一水硬鋁石型鋁土礦 ； 混合型鋁土礦。蘇聯(lián)有豐富的霞石資源，工業(yè)生產(chǎn)近 50年，但處理霞石的氧化鋁產(chǎn)量不到其氧化鋁總產(chǎn)量的 1/5。 溶出方式通常是在加壓的情況下進(jìn)行的 ， 所以稱為 “ 高壓溶出 ” 。Al2O3 TiO2只在 Al2O3含量未達(dá)到飽和的鋁酸鈉溶液中才能與 NaOH相互作用產(chǎn)生鈦酸鈉。H 2O+2H2O（氣） 繼續(xù)提高到 500℃ 時，再脫掉一個結(jié)晶水，成為無水 γ Al2O3 ③氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變 γ － Al2O3結(jié)晶不完善，需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的晶型轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)?α － A12O3。TiO 2和 Fe2O3熟料燒結(jié)能耗占總能耗的三分之一以上，孰料的質(zhì)量直接影響氧化鋁生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)指標(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 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鹽爐料在燒結(jié)過程中的物理化學(xué)反應(yīng) 1. Al2O3 在高溫下燒結(jié)過程的反應(yīng)為： Al2O3（晶）＋ Na2CO3→Na 2OTiO 2） 存在于熟料和溶出渣中 。Al 2O3 + Na2CO3+aq=2NaAl(OH)4+CaCO3+aq 12CaOSiO 2不致與鋁酸鈉溶液反應(yīng)。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 脫硅過程的意義和要求 ? 熟料在溶出過程中 ， 由于 β – 2CaO由于 SiO2脫出后的鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性顯著降低，故在采用低苛性比值溶出熟料的工藝時，為防止脫硅時溶液的分解，在脫硅之前須預(yù)先將粗液的苛性比值提高到 ～ 。因此降低 Al2O3濃度有利于制得硅量指數(shù)較高的精液。 當(dāng)脫硅添加一定數(shù)量的石灰時 ， SiO2以溶解度更小的水化石榴石固溶體析出 ， 精液硅量指數(shù)可提高到 1000以上 。 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 添加晶種 添加適量的品種可以避免水合鋁硅酸鈉形成晶核的困難，促使脫硅速度和深度顯著地提高。 在 100～ 170℃ 范圍內(nèi) ， 隨著溫度的升高水合鋁硅酸鈉結(jié)晶析出的速度顯著提高 ， 溶解度降低 ， 硅量指數(shù)不斷提高 。 11H2O） 進(jìn)行超深度脫硅 ， 其效果優(yōu)于石灰 ， 脫硅后精液的硅量指數(shù)可達(dá) 5000以上 ， 同時可以減少石灰用量 ， 降低能耗， 提高了 Al2O3的回收率 。SiO 2分解反應(yīng)的 SiO2平衡濃度，那么就可以抑制 2CaOnNaAl(OH)4Fe2O3 + 4H2O→Ca(OH)3+2Fe(OH)3 3Ca(OH)3+2Fe(OH)3→3CaO 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 熟料溶出過程的主要反應(yīng) ? 鋁酸鈉： 鋁酸鈉及其與鐵酸鈉組成的固溶體易溶于水和稀減溶液。 在燒結(jié)溫度范圍內(nèi)此反應(yīng)能進(jìn)行到底： Na2O聯(lián)合法廠粒度： 粒度應(yīng)均勻， 3050mm。 但是它可以處理 SiO2含量較高的礦石 。SiO 2和鈦酸鈣 CaO3H 2O)，并帶有 10～ 15%的附著水。Fe 2O3和磁赤鐵礦 γ Fe2O3。 以 高嶺石 為例 ， 它與鋁酸鈉母液發(fā)生如下反應(yīng)： Al2O3 破碎 鋁土礦 濕磨 溶出 稀釋 沉降分離 葉濾 溶出礦漿 精液 粗液 稠濃赤泥漿 稀釋漿液 赤泥洗滌 洗液 赤泥 堆場 熱水 石灰 補充 苛性堿 晶種分解 晶種 氫氧化鋁漿液 氫氧化鋁 沉降分離 洗滌 氫氧化鋁 煅燒 氧化鋁 母液 洗液 蒸發(fā) 蒸發(fā)母液 石灰乳 分離 Na2CO3 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 其他鋁礦資源 除鋁土礦外，可用于生產(chǎn)氧化鋁的其他原料主要有： 明礬石礦 我國浙江、安徽有很大的明礬石礦床。 酸堿聯(lián)合法生產(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 熱法適合于處理高硅高鐵的鋁礦 ， 其實質(zhì)是在電爐中熔煉鋁礦石和碳的混合物 ， 使礦石中的氧化鐵 、 氧化硅 、氧化鈦等雜質(zhì)還原 ， 形成硅合金 。 主要有三水鋁石 、 一水軟鋁石 、 一水硬鋁石和剛玉 。 （ 1）跟非金屬反應(yīng) 跟氧氣反應(yīng) 在空氣中 ,生成致密而堅固的氧化鋁薄膜 在純氧中加熱或在空氣里高溫下能與 氧氣激烈反應(yīng) ,發(fā)生燃燒 4Al＋ 3O2 == 2Al2O3 ? 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁也能與硫、鹵素等起反應(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 1886年美國霍爾 （ Hall） 和法國埃魯特 （ Heroult） 不約而同地提出了利用冰晶石 氧化鋁熔鹽電解法煉鋁的專利 ， 開創(chuàng)了電解法煉鋁階段 。 地殼中含量最多的金屬元素是 ； Al 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 第一節(jié) 緒 論 鋁冶金的歷史 19世紀(jì)初 ， 法國皇帝拿破侖三世 ， 為顯示自己的富有和尊貴 ，命令官員給自己制造一頂比黃金更名貴的王冠 —— 鋁王冠 。 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。 瑞士冶煉公司也在同時采用該法煉鋁 。 2Al＋ 2NaOH＋ 2H2O →2NaAlO2＋ 3H2↑ 鋁制容器不能用來盛放燒堿溶液。 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 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 我國鋁土礦除了分布集中外 ， 以大 、 中型礦床居多 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 單元問題 氧化鋁生產(chǎn)方法 我國鋁土礦特點 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 。 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度以下實際是不溶的進(jìn)入赤泥 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 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 。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。H 2O等不溶性殘渣分離 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 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)。Al 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，是對氧化鋁生產(chǎn)有意義。 在熟料溶出時 ， CaO7Al 2O3 + 12Na2CO3+aq=14NaAl(OH)4+12CaCO3+10NaOH+aq 3CaO 熟料中的其他組分在溶出時大都直接轉(zhuǎn)入赤泥。xSiO2SiO 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 。 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程 ?基本原理 它是使鋁酸鈉溶液中過飽和溶解的 SiO2通過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 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。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 添加石灰脫硅過程的反應(yīng) 鋁酸鈉溶液添加石灰脫硅時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 = 3CaO 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 。 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． 影響脫硅過程的主要因素 ① 溫度 提高溫度會加大脫硅深度 。 （ ～ ）CO2 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 2CaO2SiO26H2O )+6Fe(OH)3+aq CaO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械損失。Al 2O3。 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 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)量有時也差些 。 而原硅酸鈣 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 煅燒氫氧化鋁原理 工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)過過濾的濕氫氧化鋁是三水鋁石 (Al2O3nH 2O、 鐵膠以及磁鐵礦 FeO