制備氫氧化物沉淀的原理分析及應用(編輯修改稿)
2025-07-26 01:35 本頁面
【文章內容簡介】 燒，便得氧化鋁成品。析出氫氧化鋁后的溶液稱為母液，蒸發(fā)濃縮后循環(huán)使用。 由于三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石的結晶構造不同,它們在苛性鈉溶液中的溶解性能有很大差異,所以要提供不同的溶出條件，主要是不同的溶出溫度。三水鋁石型鋁土礦可在125～140℃下溶出，一水硬鋁石型鋁土礦則要在240～260℃并添加石灰（3～7%）的條件下溶出。 圖1現(xiàn)代拜耳法的主要進展在于：①設備的大型化和連續(xù)操作；②生產過程的自動化；③節(jié)省能量，例如高壓強化溶出和流態(tài)化焙燒；④生產砂狀氧化鋁以滿足鋁電解和煙氣干式凈化的需要。拜耳法的工藝流程見圖1。 拜耳法的優(yōu)點主要是流程簡單、投資省和能耗較低，最低者每噸氧化鋁的能耗僅3106千卡左右，堿耗一般為100公斤左右（以Na2CO3計）。 拜耳法生產的經濟效果決定于鋁土礦的質量，主要是礦石中的SiO2含量，通常以礦石的鋁硅比，即礦石中的Al2O3與SiO2含量的重量比來表示。因為在拜耳法的溶出過程中，SiO2轉變成方鈉石型的水合鋁硅酸鈉(Na2O?Al2O3??nH2O)，隨同赤泥排出。鋁土礦的鋁硅比越低，拜耳法的經濟效果越差。直到70年代后期，拜耳法所處理的鋁土礦的鋁硅比均大于7～8。由于高品位三水鋁石型鋁土礦資源逐漸減少，如何利用其他類型的低品位鋁礦資源和節(jié)能新工藝等問題，已是研究、開發(fā)的重要方向。 堿石灰燒結法 適用于處理高硅的鋁土礦，將鋁土礦、碳酸鈉和石灰按一定比例混合配料，在回轉窯內燒結成由鋁酸鈉(Na2O?Al2O3)、鐵酸鈉(Na2O?Fe2O原硅酸鈣（2CaO?SiO2）和鈦酸鈉（CaO?TiO2組成的熟料。然后用稀堿溶液溶出熟料中的鋁酸鈉。此時鐵酸鈉水解得到的NaOH也進入溶液。如果溶出條件控制適當，原硅酸鈣就不會大量地與鋁酸鈉溶液發(fā)生反應，而與鈦酸鈣、Fe2O3?H2O 等組成赤泥排出。溶出熟料得到的鋁酸鈉溶液經過專門的脫硅過程，SiO2O形成水合鋁硅酸鈉(稱為鈉硅渣)或水化石榴石3CaO?Al2O3?xSiO2?(6－2x)H2O沉淀(其中x≈),而使溶液提純。把CO2氣體通入精制鋁酸鈉溶液，和加入晶種攪拌，得到氫氧化鋁沉淀物和主要成分是碳酸鈉的母液。氫氧化鋁經煅燒成為氧化鋁成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。 堿石灰燒結法的主要化學反應如下： 燒結： Al2O3+Na2CO3─→Na2O?Al2O3+CO2 Fe2O3+Na2CO3─→Na2O?Fe2O3+CO2 SiO2+2CaCO3─→2CaO?SiO2+2CO2 TiO2+CaCO3─→CaO?TiO2+CO2 熟料溶出： Na2O?Al2O3+4H2O─→2NaAl(OH)4（溶解） Na2O?Fe2O3+2H2O─→Fe2O3?H2O↓+2NaOH（水解） 圖2脫硅： Na2SiO3+2NaAl(OH)4─→Na2O?Al2O3??nH2O↓+ 3 Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+x Na2SiO3─→ 3CaO?Al2O3?x SiO2?(62x)H2O↓+2(1+x)NaOH 分解： 2NaOH+CO2─→Na2CO3+H2O NaAl(OH)4─→Al(OH)3↓+NaOH 中國堿石灰燒結法生產氧化鋁的主要技術成就是：在熟料燒成中采用低堿比配方，在熟料溶出工藝中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出時的副反應損失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分別達到94～96%和92～94%。Al2O3的總回收率約90%,每噸氧化鋁的Na2CO3的消耗量約95公斤。堿石灰燒結法可以處理拜耳
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